基于CASA模型和CMIP6模式的长江流域植被NPP时空分异及预测

来源 :西南大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:albalb
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
植被是陆地生态系统的重要组成部分,在全球气候变化背景下,植被净初级生产力作为衡量气候变化对生态系统影响的重要指标,对区域碳平衡、生态环境健康发展尤为重要。本文以我国的“绿色生态屏障”长江流域作为研究区域,收集了气象数据、归一化植被指数(NDVI)、植被类型等数据,并借助CASA模型估算了近21年间研究区逐月、逐年的植被净初级生产力(NPP),揭示时空演变格局。选取自然、人为因子,利用地理探测器定量研究了各单因子、交互因子对研究区植被净初级生产力时空分异的解释力。根据CMIP6气候模式数据对未来气候情景下2021~2050年研究区的气温、降水、植被净初级生产力进行预测,为未来气候政策制定、植被监测以及生态建设提供理论依据。得到的结论主要如下:(1)长江流域上游植被NPP均值在454.85~543.66g C·m-2·a-1之间,中游在529.72~660.42g C·m-2·a-1之间,下游在538.84~620.62g C·m-2·a-1之间,各子流域与总流域植被NPP均值在21年间都呈波动上升趋势。月、季尺度来看,上游植被NPP均值、总量月变化呈现单峰型,峰值出现在7月;中游、下游植被NPP均值、总量的月变化呈双峰型,最高峰均出现在9月,次高峰出现在5月;季节NPP均值为夏季(219.44g C·m-2)>春季(163.58g C·m-2)>秋季(143.33g C·m-2)>冬季(54.64g C·m-2),且春季NPP增速最大。长江流域植被长势趋好,NPP总体上呈良性态势发展。(2)NPP分布状况主要表现为:NPP均值为中游(597.59g C·m-2·a-1)>下游(586.36g C·m-2·a-1)>上游(506.12g C·m-2·a-1),NPP总量为上游(585.54Tg C)>中游(346.12Tg C)>下游(181.62Tg C),面积最大的上游流域NPP总量占全流域的53%;空间上NPP由东南向西北减少,高值集中于金沙江南部;子流域中NPP均值最大的为乌江流域(736.81g C·m-2·a-1),最小的为金沙江石鼓以上(187.84g C·m-2·a-1),洞庭湖水系对整个研究区NPP总量贡献最大(190.26Tg C)。研究区内74.65%的区域NPP呈增加趋势,而下游NPP减少区域面积最大,上游流域植被NPP增加区域(34.4%)大于下游(22.7%)、中游(21.5%),其中四川盆地、西南部乌蒙山附近是极显著增加区域。NPP总体较稳定,不稳定地区零星分布于四川盆地、汉江附近、长江流域下游入海口附近,集中于川中城市地区。(3)气候因子与NPP的关系来看,21年间长江流域气候趋于暖湿化发展,气温、降水均呈增加趋势,太阳辐射呈微下降趋势,与气温、降水、太阳辐射呈正相关的区域分别占84.02%、63.32%、53.80%,与气温的正相关更明显。从地形因子与NPP的关系来看,植被NPP随海拔、坡度均呈先增加后下降趋势,海拔2200~2500m内植被NPP均值最高,200m以下的平原地区植被NPP总量最高,2~15°坡度范围内NPP增加幅度最大,5~15°区域是植被改善的最主要区域,NPP总量最高。就人类活动对NPP的影响而言,土地利用类型转化带来的NPP净增加量为50.15Tg C,各土地利用类型向林地、草地转化带来的NPP总量增加占总增长的42.2%、23.7%,表明长江流域植树造林等生态措施成效显著。(4)从上游至下游,主导因子逐渐由自然因子向人为因子过渡。上游流域NPP空间分异的主导单因子为海拔、气温、降水,解释力分别为0.728、0.723、0.515,交互因子中海拔、气候因子的协同作用主导了上游流域NPP空间格局演变,其中解释力位居前三的是海拔∩气温(0.788)、气温∩太阳辐射(0.786)、海拔∩太阳辐射(0.786);中游主导单因子土地利用(0.184)、坡度(0.183)、海拔(0.180),主导交互因子为海拔∩降水(0.336)、海拔∩太阳辐射(0.306)、土地利用∩太阳辐射(0.299),且土地利用因子对中游NPP的影响开始逐渐显现;下游主导单因子为土地利用(0.278)、坡度(0.230)、降水(0.219),主导交互因子为土地利用∩降水(0.376)、土地利用∩太阳辐射(0.366)、土地利用∩坡度(0.353),中、下游各因子间的作用更为复杂化、多样化。(5)气候、NPP未来预测:时间上来看,长江流域2021~2050年气候呈现暖湿化趋势,在SSP1-2.6低排放情景下,未来气温将增加0.26°C/10a,降水增长趋势为14.9mm/10a,未来NPP均值较基准期的增加量为118.03g C·m-2·a-1;在SSP2-4.5中等排放情景下将升温0.32°C/10a,降水增长5.3mm/10a,NPP均值较基准期的增加量为148.88g C·m-2·a-1;在SSP5-8.5高排放情景下,气温将增加0.47°C/10a,降水增长28.8mm/10a,未来NPP均值较基准期的增加量为162.03g C·m-2·a-1,在高排放情景下气温、降水随时间增长更为迅速,NPP增长量更大。空间上来看,未来三种气候情景下全域气温都呈增加趋势,西南部的金沙江-横断山附近增温最为剧烈,上游区域降水增加趋势高于下游。子流域中,岷沱江流域、金沙江石鼓以下在未来三种情景下都是NPP增长最快的流域;在SSP1-2.6、SSP2-4.5情景下,鄱阳湖水系未来NPP增长最慢,SSP5-8.5情景下,洞庭湖水系NPP呈不显著下降趋势。
其他文献
报纸
大型海相沉积盆地往往富含地热矿产资源。重庆市属于四川海相沉积盆地及其盆缘山区,卤水和地热资源丰富,被称为“温泉之都”,井盐和盐泉水在四川盆地已有数千年利用历史。中深层地下水的研究对于重庆市温泉、卤水的合理开发具有重要意义。以往的研究大多以盆地构造为基础,研究重庆市局部区域中深层水或单独某处泉水的形成机制。重庆市属于中上扬子板块,在整个板块构造水平上对全重庆市地下水分布和演化规律研究较少。本文以重庆
学位
摩擦纳米发电机(TENG)是利用摩擦起电效应将自然界中低频机械能转换为电能的新型能源转换技术。基于TENG的器件具有应用灵活性强,成本偏低,无需外部电源供能等特点,所以基于TENG的各种衍生器件已在可穿戴柔性电子器件,人体智能监测及分析,自驱动传感,生物检测,绿色能源转换等众多领域展现了广阔的应用潜力。摩擦界面所发生的接触起电现象是TENG器件产生输出性能的前提,因此摩擦界面之间的接触起电强度决定
学位
全球气候变化关乎人类社会的存续和发展。20世纪以来,在全球变暖趋势下,极端气候事件频发,威胁着人类的生产生活。末次间冰期以来全球气候极不稳定,存在周期性冷/暖振荡。各种地质载体记录了包括新仙女木(Younger Dryas,YD)事件、海因里希(Heinrich,H)事件等一系列千年尺度的气候突变事件。研究这一时间段亚洲夏季风(Asian Summer Monsoon,ASM)的演变历史,以及AS
学位
目的 调查张家界地区土家族中小学生脊柱弯曲异常状况以及影响因素,为该疾病的防控提供科学依据。方法 于2020年10—11月抽取(分层整群抽样)张家界地区中小学生进行脊柱弯曲异常筛查和问卷调查。采用χ~2检验和logistic回归分析脊柱异常弯曲率的影响因素。结果 4 866名有效调查对象中,脊柱弯曲异常检出率为2.59%(126例),其中土家族(4 036例)学生的检出率为2.53%(102例)。
期刊
土壤侵蚀被认为是陆地生态系统内普遍存在的重大环境威胁,极易引发一系列生态环境问题。本研究基于修正版通用土壤流失方程(RUSLE),结合云南省长时间序列降水数据、土壤类型属性数据、DEM数据、多时相遥感数据、土地利用数据,计算全省土壤侵蚀模数,借助地学信息图谱方法,评估了云南省1985~2020年土壤侵蚀情况,并选取降水量、土壤类型、坡长、坡度、植被覆盖度、土地利用类型等因子,运用地理探测器方法厘清
学位
亚热带岩溶槽谷区具有旱、雨季分明的气候,4-10月降雨量占全年降雨量的80%以上,而11月-次年3月的降雨量不足全年降雨量的20%,植物在旱季面临水分胁迫的挑战。同时,岩溶区具有开放的地表和地下双层结构,雨水和地表水能沿着基岩裂隙和管道快速向下渗漏,并存储于表层岩溶带乃至深层饱和潜水带中,而浅薄的土壤层持水能力较差,这加剧了植物获取水分的难度,尤其是在旱季。因此,由于气候和水文地质条件的独特性,亚
学位
我们当前所处的全新世是一个温暖的间冰期,考虑到在类似的气候要素影响下可能会产生类似的气候效应,人们通过研究古气候序列寻找当前间冰期的参照体来预测全新世未来的自然气候变化。发生在400kyr BP(千年前,以1950CE为准)左右的深海氧同位素阶段11(Marine Isotope Stage 11,MIS11)被认为是过去500kyr里最温暖、持续时间最长的间冰期。从MIS11与全新世在地球轨道参
学位
进行中小学生群体脊柱侧弯筛查是十分必要的,研究旨在探究居家隔离方式对青少年脊柱侧弯(AIS)发病率现状的影响。方法:对华东地区约4 000名青少年居家隔离前后进行了两次AIS筛查,AIS筛查包括三项测试:(1)目视检查,(2)Adam的测试,(3)红外光扫描。结果:在疫情防控期间,居家隔离后的青少年中AIS发病率较前测高出7.58%,脊柱侧弯发生部位主要是颈椎段及胸腰椎段。后测青少年AIS的发病率
期刊
坡耕地是碳酸盐岩分布区重要的耕地资源,存在复杂的人地矛盾,不合理的土地利用不仅加剧地区石漠化,通过大气干湿沉降以及人类工农业活动进入的有机污染物还会造成岩溶含水层的水土污染。本文以重庆市中梁山龙凤槽谷岩溶坡地为例,选取耕地、林地、果林地3种典型土地利用方式的径流小区,探究水文驱动下土壤-表层岩溶带游离态多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)的分布、迁移、转化机
学位