近30年中国陆地生态系统碳收支时空变化模拟研究
【摘要】：陆地生态系统既可能是碳源也可能是碳汇,它的管理对于削减大气中CO2浓度至关重要。中国作为当今世界上最大的发展中国家,三十年来,在经济飞速发展的同时,由于土地利用的剧烈变化和大量化石燃料的利用等,中国CO_2排放量已从1980年0.4 Pg C上升到2006年的1.5 Pg C,成为世界最大的温室气体排放国。为详细了解中国陆地生态系统植被NPP以及碳收支现状和变化趋势,本文通过陆地生态系统碳循环模型(CASA模型)利用AVHRR的NDVI长期监测数据和气象数据,逐像元模拟1981-2008年中国陆地生态系统NPP的时空变化,分析其对气候因子的响应关系。并应用站点观测资料和生态系统碳循环模型(CASA模型)相结合的方法,模型模拟值从中间过程到最后结果做到逐步验证,保证模拟精度,分析1981-2008年中国陆地生态系统碳收支时空变化。
结果表明,中国陆地生态系统NPP总量在3.38 Pg C/a - 4.35 Pg C/a之间变化,平均约为3.8 Pg C/a,且研究期间呈上升趋势。但近30 a来,中国干旱、冻害、洪涝等极端气候事件发生频繁以及受气候变化影响,NPP年际波动较大。内蒙古中部草原、新疆天山地区和中国西南雅鲁藏布江流域植被NPP增加趋势显著;华北平原和四川盆地等传统农业区也呈较大增加趋势;中国东北大小兴安岭山麓区、内蒙古东部草原和长江、珠江流域中下游NPP有减小趋势。
NPP与气候因子相关关系为:在青藏高原、新疆天山地区和东北大小兴安岭、长白山等冷湿区,NPP年总累积量和年均温呈显著正相关,和年降水量呈显著负相关;地处华北的太行山、燕山等山区和内蒙古中部草原区等干燥环境区,NPP与年降水呈正相关关系;青藏高原及新疆地区和华北平原、四川盆地等农业区,NPP与年均温呈正相关关系。
中国陆地生态系统年固碳量NEP 28年平均值为0.224 Pg C/a,NEP年累积总量呈现上升趋势,但年际波动较大。中国陆地生态系统NEP年际变化具有较大地区差异,新疆天山地区和中国西南雅鲁藏布江流域植被NEP增加趋势显著,华北平原和四川盆地等传统农业区也呈较大增加趋势;中国东北大小兴安岭、长白山山麓区、内蒙古东部草原和长江流域中下游NEP有减小趋势。
【关键词】：中国 生态系统NPP NEP 固碳潜力 CASA模型 碳通量 【学位授予单位】：河北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X171.1
【目录】：
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-10
- 1 引言10-15
- 1.1 选题背景与研究意义10-11
- 1.2 国内外研究进展11-13
- 1.2.1 陆地植被生物量调查11
- 1.2.2 陆地生态系统碳循环模型研究进展11-12
- 1.2.3 陆地生态系统碳通量研究进展12
- 1.2.4 陆地生态系统NPP 变化的驱动力研究进展12-13
- 1.3 研究目的、研究内容和创新点13
- 1.4 研究的结构流程图13-15
- 2 中国陆地生态系统概况15-21
- 2.1 中国自然地理特征15-19
- 2.2 中国陆地生态系统自然环境变化19-21
- 3 CASA 模型21-28
- 3.1 CASA 模型介绍21-23
- 3.2 参数化方法改进23-24
- 3.3 模型驱动数据24-28
- 3.3.1 遥感数据24-25
- 3.3.2 气象数据25
- 3.3.3 太阳辐射数据25-26
- 3.3.4 土地利用/覆盖数据和土壤含碳量数据26-28
- 4 模拟结果的校正和验证28-34
- 4.1 模型校正和验证数据28-30
- 4.1.1 土壤呼吸模拟精度的校正和验证数据28-29
- 4.1.2 生态系统碳通量验证数据29-30
- 4.2 NPP 模拟精度验证30-31
- 4.3 土壤呼吸模拟值的校正和验证31-32
- 4.4 NEP 模拟结果与FLUX 实测值的对比32-34
- 5 中国陆地生态系统NPP、NEP 时空变化34-44
- 5.1 NPP 分布特征与变化趋势34-37
- 5.2 NPP 对气候因子的响应分析37-39
- 5.3 NEP 空间分布39-40
- 5.4 NEP 年际变化40-41
- 5.5 样点分析41-44
- 6 中国陆地生态系统固碳潜力分析44-48
- 6.1 理论固碳潜力估算44-45
- 6.2 现实固碳潜力估算45-48
- 7 结论48-51
- 7.1 几点讨论48-49
- 7.1.1 空间插值问题48
- 7.1.2 模型的检验48
- 7.1.3 土地利用对陆地生态系统变化的影响48-49
- 7.2 结论与展望49-51
- 7.2.1 主要结论49-50
- 7.2.2 展望50-51
- 参考文献51-58
- 致谢58-59
- 攻读学位期间取得的科研成果清单59
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