| 题名 | 黑河流域生态系统动态模拟研究 |
| 作者 | 彭红春 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 程国栋 |
| 关键词 | 黑河流域 TEsim模型 情景设置 净初级生产力 净生态系统生产力 |
| 其他题名 | Study on Dynamic Simulation of Ecosystem in Heihe River Basin |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 中文摘要 | 全球气候变化越来越引起各国科学家、政府的关注，研究干旱区是全球气候变暖中响应机制和变化是非常重要的问题。黑河流域内分布着高山冰雪带－山区森林草原带－绿洲－荒漠，是一个研究不同景观在气候变化中的响应变化的理想区域。 与传统研究手段相比，生态模型克服了时空、设备和资金上的限制，解决了景观研究中的不可重复性，可以从多尺度研究景观生态的动态变化和预测。本论文利用陆地生态系统模拟模型TESim，将黑河流域按照植被分为阔叶林生态系统、针叶林生态系统、农田生态系统、荒漠生态系统、草甸草原生态系统、灌木生态系统和典型草原生态系统，模拟了1971～2005年黑河流域35年的动态变化。 对于模拟结果，本论文采用了实测数据、卫星遥感数据、涡度相关数据进行验证。验证结果表明，TESim模型能够较好的模型黑河流域的动态变化，但是在营养元素结果输出、地下部分的模拟还存在不足。 本论文通过当前气候情景下的黑河流域生态系统进行模拟，对模拟结果中的净初级生产力（NPP）、异养呼吸（HR）和净生态系统生产力（NEP）的季节动态、年际动态和空间分布进行了分析。通过GCMs模型对未来气候情景的预测结果，对未来的气候变化进行情景假设，分为降水增加20%、气温升高1.4℃、降水增加20%＋气温升高1.4℃三种情景进行模拟，得出未来可能的气候变化情景下黑河流域生态系统的NPP和NEP的变化情况。通过对当前气候情景和未来气候情景假设的模拟结果的分析，得出以下规律： 一、年际动态 从整个黑河流域来看，1971～2005年的35年间，NPP和NEP总的变化趋势是上升，NEP的年际间变化幅度较大，超过NPP的幅度。黑河流域的NEP在上世纪70年代到80年代中期，正值和负值数目大体相当，交替充当着“碳汇”和“碳源”的角色，在其后约20年内，基本上起着“碳汇”的作用。 从各个生态系统来看，灌木林、草甸草原、针叶林的年NPP最低值和最高值分别出现温度的最低年和最高年，荒漠的NPP与降水成正相关（r＝0.65，P < 0.01）。 二、碳固定量 从整个黑河流域来看，单位面积NPP的平均值为62.2 g.m-2.a-1，NPP总量平均值为8.00 TgC.a-1，在1971～2005年的35年间，NPP增长了2.77 TgC.a-1，约提高了40%。 模型估算的1971～2005年流域的单位面积NEP的平均值为5.72 g.m-2.a-1，NEP总量平均值为0.74 TgC.a-1，表明1971～2005年期间黑河流域是一个碳汇。黑河流域的陆地生态系统总碳贮量为345.3 TgC，其中植被碳贮量和土壤碳贮量分别为22.0 TgC和323.3 TgC。 不同生态系统的单位面积NPP由高到低的顺序依次为：阔叶林 > 针叶林 > 灌木林 > 草甸草原 > 农田 > 典型草原 > 荒漠。从不同生态系统的NPP总量来看，从高到底的顺序依次为：草甸草原 > 荒漠 > 典型草原 > 灌木林 > 农田> 针叶林 > 阔叶林。 从碳储量的分布来看，上游的面积最小却是碳的主要贮存区，而下游有广阔的面积，但是单位面积的碳储量很低，整个黑河流域的碳产量呈现“大面积贫瘠，小面积富集”的特点。 三、未来气候变化情景下的动态变化 1、降水和气温同时改变的叠加效应要超过单独一个因子变化的效应 2、不同气候变化情景对NPP和NEP的作用是不相同的 降水增加20%：NPP和异养呼吸增加，NPP的增幅要超过异养呼吸，从而使NEP也增加，都充当“碳汇”的作用。 温度升高1.4℃：NPP和异养呼吸增加，部分植被生态系统NEP降低，成为“碳源”，但是整个黑河流域的NEP是增加的，充当着“碳汇”的作用。 降水增加20%＋气温升高1.4℃：NPP和异养呼吸增加，但是不同生态系统的NPP和异养呼吸增幅不同，部分生态系统NEP下降且成为“碳源”，大部分增加，整个黑河流域仍然是“碳汇”。 3、各个植被生态系统对降水和气温的改变的响应不同 未来气候变化情景的不同对NPP的影响是不同的，通过NPP对不同情景的响应进行分析，发现不同的生态系统对气温和降水的响应方式是不同的。 针叶林、荒漠对降水增加要比对气温升高更加敏感，草甸草原、阔叶林、灌木林对气温升高比对降水增加更加敏感。其中的原因各不相同，有些是由其所处的环境影响的，有些是由于模型的处理方案造成。 4、草本植物对气温升高和降水增加的敏感程度要超过木本植物 通过对未来气候变化下的情景模拟，模型可以较好的模拟出相应的变化，各植被生态系统对降水和气温的响应结果可以得到较好的解释。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 136 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21567]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 彭红春. 黑河流域生态系统动态模拟研究[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2007. |
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