全球变化关键因子对陆地生态系统净初级生产力影响的模拟与评估

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气候变化、CO2和土地利用/覆被变化(Land-use/cover change,LUCC)是全球陆地生态系统的关键因子。研究这三个因素对净初级生产力(Net primary productivity,NPP)的影响对预测未来全球NPP和研究陆地生态系统碳循环起着至关重要的作用。气候变化、CO2浓度变化以及土地利用/覆被变化的单个因子对陆地生态系统净初级生产力会产生不同程度的影响,三种影响因子之间也存在着复杂的相互作用。关于气候变化、CO2浓度变化和LUCC的综合影响和各个因子的贡献率,尤其是针对未来LUCC对NPP影响的研究很少。因此,定量分析气候变化、CO2浓度变化和LUCC变化对全球陆地净初级生产力的影响有着重要意义。本研究基于2010-2100年的气象数据,利用综合生物圈模拟器IBIS(Integrated Biosphere Simulator)模型模拟了2010-2100年全球陆地生态系统在3种典型排放情景(代表浓度性路径RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)影响下NPP的总体变化趋势,和对气候变化、CO2浓度变化和LUCC变化的不同响应。(1)在全球格局下,各纬度带的NPP均呈增长趋势,以本世纪末变化最为显著。其增长趋势主要是由CO2对NPP的正向作用引起的,而气候变化的作用则是负向影响,LUCC的增加趋势只有较小的正向作用,主要由北中纬地区贡献。(2)北高纬地区的气候变化因子对NPP产生了正向影响,在RCP8.5情景下的世纪末最大达到1.175 Pg C Yr-1。气候变化因子在南半球地区对NPP产生负向影响,在热带地区对NPP产生最大的负向影响(-4.842 Pg C Yr-1)。不同的区域内,CO2对NPP均产生了正向影响,对热带地区的影响最强(8.372 Pg C yr-1)。作为主导因子,CO2在RCP8.5情景下的亚洲地区综合影响最大(2.868Pg C yr-1)。LUCC对NPP只有很小的正向影响,对NPP的整体贡献率仅为6.14%。RCP8.5情景下,LUCC对2010-2020年全球NPP的正向影响最大,在热带和北高纬地区,LUCC对NPP分别产生最强的正、负效应。LUCC因子影响下,亚洲地区的NPP变化最为明显,RCP8.5情景下2010-2020年增加0.681Pg C yr-1。(3)利用模型预测全球变化因子对NPP的影响还存在一些不确定性。因此,分析不同因素的影响可能为预测未来全球NPP和碳循环的影响提供依据。
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