论文部分内容阅读
随着现代生态学和全球变化科学的发展,空间化的气候要素数据在净初级生产力(NPP)的模拟中起着越来越重要的作用。利用较高空间分辨率气候要素数据模拟森林NPP为了解森林NPP的空间分布及其季节变化提供了科学的依据,为定量评价与合理利用开发自然资源等提供一定的参考价值。本文以江西省作为研究区域,利用GIS技术进行了该地区气候要素的空间模拟。在此基础上利用气候潜在生产力模型估算了自然植被NPP;利用参数本地化的BIOME-BGC模型估算了1992年、2000年森林NPP并分析其空间分布规律,对2000年森林NPP的年际变化规律进行了探索,同时研究了不同气候要素年际变化对森林NPP的影响以及森林NPP对未来气候变化的响应。研究结果表明:
(1)基于GIS技术和江西省1961~2004日值气象资料,通过建立各气候要素与地理要素(主要包括经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向等)的统计回归模型得到各气候要素的空间数据。不同季节的气象要素模拟值与实际值具有较好的一致性。白天平均温、平均最高温、平均最低温、平均降水量、平均太阳辐射与实际值之间相关系数(R)分别处于0.620~0.902、0.703~0.943、0.459~0.892、0.619~0.756、0.680~0.823之间。
(2)利用气候潜在生产力模型模拟出自然植被NPP的平均值为0.252×109 t·a-1。在时间尺度上,不同年代自然植被NPP之间差异较大,从60年代到90年代总体来看呈上升趋势。在空间尺度上,自然植被NPP表现为由东、南、西三个方向向北呈放射性分布格局,且随着高山-丘陵-平原地形的变化而逐渐减小。
(3)基于DEM(500 m×500 m)(1998)、AVHRR(1992)、TM(2000)及土地覆盖数据(1 km×1 km)(2000)数据,结合GIS技术和参数本地化后的BIOME-BGC模型估算森林NPP,1992年和2000年的结果分别为37.631×106 t·a-1和85.979×106 t·a-1。其空间分布规律表现为:1992年NPP处于400~800 g C·m-2·a-1之间的面积占江西省总面积的35.15%,NPP大于800 g C·m-2·a-1的面积占江西省总面积的1.00%。2000年NPP处于600~1000 g C·m-2·a-1之间的面积占江西省总面积的50.11%,NPP大于800 gC·m-2·a-1的面积占江西省总面积的24.36%,大于1000 g C·m-2·a-1地区广泛亦分布于江西省南部,东南部,西部部分地区及东北部部分地区,其面积占全省总面积的6.65%。2000年森林NPP季节变化特点为:春、夏季最大(最大值出现在5月),秋季次之,冬季最小(最小值出现在1月)。2000年森林NPP“三向地带性”明显:经度地带性表现为114~115°E和115~116°E NPP总量最大,其次为116~117°E和117~118°E,≤114°E和>118°E的NPP总量最小;纬度地带性表现为27~28°N NPP总量最大,其次为26~27°N和28~29°N,>30°N的NPP总量最小;海拔高度地带性表现为200~500 m的NPP总量最大,其次为50~200 m和500~1000 m,>1000 m的NPP总量最小。
(4)不同气候要素年际变化对江西省森林NPP变化的影响表明,贡献率最大的是降水(0.84),其次是饱和蒸汽压差(0.13),最小的是太阳辐射(0.02)和温度(0.01)。
(5)未来气候变化情景下(CO2浓度倍增同时降水量增加10%且温度分别升高1.5℃、3.0℃、4.5℃)江西省森林NPP的响应表现为:NPP的高值区面积逐渐减少,而低值区的面积逐渐扩大。总NPP值随着温度的升高呈下降趋势。江西省森林NPP对全球CO2气体浓度的升高和气候变暖呈负反馈效应。