IB-CAS  > 植被与环境变化国家重点实验室
响应气候和大气CO2浓度变化的中国植被格局与功能模拟研究
其他题名Modelling of Vegetation Patterns and Functions in China Responding to Changes of Climates and Atmospheric CO2 Concentration
王焓
学位类型博士
导师倪健 ; Iain Colin Prentice
2011
学位授予单位中国科学院植物研究所
关键词中国潜在植被 碳储量 生物地球化学模型 敏感性分析 气候变化 CO2效应 水分利用率 光能利用率
摘要利用BIOME4对全国植被格局的模拟显示,温度增加使得大部分森林分布区向北、向西迁移;稀树草原/干旱疏林、草原/干旱灌丛、干苔原扩张分布;苔 原植被类型的分布被逐渐限制到更高海拔的地区。降水增加后,湿润植被(如 各种森林和苔原)分布面积增加,而干旱植被(如稀树草原/干旱疏林、草原/干旱灌丛、干苔原)的分布面积则有所减少;温带和西藏地区的大部分植被类型 都向西扩张,并且逐渐深入到干旱的西北内陆地区。降水减少则表现出恰好相 反的效果。 大气CO2浓度倍增则在一定程度上补偿了干旱对湿润植被造成的不利影响。 大部分森林植被类型对设定的气候变化情景都表现出了较好的稳定性,特别是 在考虑了 CO2增浓的生理效应之后。而稀树草原/干旱疏林和苔原植被则表现出 高度的温度敏感性,即微小的增温幅度都会对这两种植被的分布区带来大面积 变化。对于湿润植被而言,构成威胁最大的气候情景是大气CO2浓度水平不变、 升温且伴随着降水的减少。森林和草原的过渡地带以及青藏高原将成为最为脆 弱的地区,在很多变化情景下,这里的植被类型都发生大面积的更替。 BIOME4碳储量模拟显示,CO2增浓可以使森林潜在碳储量显著增加40% 左右;升温对土壤呼吸的加强,会引起土壤碳库的减少。 其次,基于光能利用率和水分利用率的概念,我们对大量的中国森林净初 级生产力数据进行分析,首创了两个半经验的植被生产力模型,并通过和其他 大量的独立数据(草原地上部分净初级生产力,全球总初级生产力数据)和已 发表的研究成果(森林植被水分利用效率)进行比较,充分的肯定了该模型的 模拟能力及其结果的合理性。对该模型的模拟结果也进行了相应的敏感性分析, 以反映中国植被功能响应未来变化的趋势。为敏感性分析所设定的梯度为:一 个3.5。C的升温梯度,两个10%的降水增减梯度,大气CO2浓度还是保持近期 水平和倍增水平两个固定数值(366ppm和732ppm)。基于这些研究,我们提出 了植被功能响应大气CO2浓度升高的的上限和下限,并且探究了 DGVMs模拟 结果差异的原因。 结果表明,水分利用模型(WUEM)和光能利用模型(LUEM)都表现出 和所搜集到的其他数据库结果的普遍一致性,并且这两个模型对现实数据的描 述吻合度较高,相关系数分别达0.64和0.60。通过敏感性分析很容易看出,尽 管降水增减对植被功能的影响在两个模型中都显示出一致的变化规律,但在预 测植被功能响应大气CO2浓度和温度变化时,两套结果却表现出显著的差异。在植被生产力响应大气CO2增浓的研究中,水分利用模型给出的响应更为强烈, 可能的原因是该结果高估了茂密植被类型的响应能力,因为在该模型的假设中 没有考虑茂密植被区域径流可能增加的因素;同时相应的,光能利用模型的结 果又可能低估了稀疏植被对大气CO2浓度的响应能力,因为该模型假设没有考 虑到植被盖度可能增加的因素。而在升温响应的研究中,光能利用模型显示, 升温对华南地区的植被生产力造成明显的不利影响,因为升温并不能为该地区 植被带来生长季的延长;而水分利用模型的结果却表现出相反的结果,这主要 是因为华南地区充足的水分供应,在一定程度上避免了气孔关闭对CO2吸收的 限制作用。 两个模型所显示出的数量的差异,揭示了 DGVMs模拟全球植被生产力在响 应未来气候和大气CO2浓度变化时,响应程度甚至响应方向上巨大差异的可能 原因。由于目前并没有现实证据表明哪种响应更接近真实情况,我们模型研究 所揭示出的问题还需要野外实验的进一步分析论证。
页数104
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/11915
专题植被与环境变化国家重点实验室
作者单位中国科学院植物研究所
第一作者单位中国科学院植物研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
王焓. 响应气候和大气CO2浓度变化的中国植被格局与功能模拟研究[D]. 中国科学院植物研究所,2011.
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