内蒙古草原地上净初级生产力对气候变化响应的模拟

【摘要】：全球变化研究已经成为迄今为止规模最大的跨学科、跨部门、跨国界的国际合作研究活动，代表着当前世界科学的发展趋势，与人类关系最密切的陆地生态系统与气候变化的相互作用与反馈成为研究的热点。内蒙古草原处于欧亚大陆草原带的中部，由于其特殊的地理位置、多样化的气候条件和复杂的自然环境，在研究全球变化过程中具有不可替代的作用。作为陆地生态系统重要组成部分的植被地上净初级生产力（Aboveground Net Primary Productivity，简称ANPP）的动态，决定着生态环境的优劣和生态系统的碳收支，直接影响到草地畜牧业的兴衰。在全球气候变化背景下，ANPP时空动态变化及未来发展趋势，成为本论文研究的重点。 利用1961～2010年106个自动气象观测站资料，对内蒙古过去50a气候的时空变化特征进行了详细分析；利用39个牧草观测站资料和10a卫星遥感数据，对CENTURY模型的模拟能力进行点和面上的检验；利用78个自动气象站数据对内蒙古草原区ANPP的时空动态进行了模拟，并与26个气象因子进行相关分析；基于SRESB2、A2和A1B情景的结果，模拟了未来内蒙古草原ANPP时空分布格局、变化速率以及可能变化趋势。主要发现如下： 1．过去50a来，内蒙古年平均气温、生长季平均气温、年极端最高气温和年极端最低气温均呈上升趋势，其上升速率分别为0.39，0.33，0.24和0.54℃/10a。增温最显著的区域主要发生在东北部。平均年降水量和生长季降水量变化趋势不显著；年平均日照时数呈明显的下降趋势，下降速率为14.6h/10a；平均风速明显减小，减小速率达0.2m/s·10a；相对湿度明显减小，年最大积雪深度明显增加。 2．过去50a中，内蒙古草原ANPP总体变化呈略增态势。其中，典型草原略增，增加速率为1.04g/m~2·10a；草甸草原增加趋势不显著，速率为0.41g/m~2·10a；荒漠草原增加趋势显著，速率为2.57g/m~2·10a。CENTURY模型验证结果显示，大多数站点模拟效果很好；内蒙古草原ANPP空间模拟结果与归一化植被指数（NDVI，下同）的空间分布吻合程度很高。ANPP的空间分布呈现出明显的地带性分布规律，即自东向西、自南向北逐渐降低。 相关分析表明，内蒙古草原ANPP与降水量相关性显著，特别是生长季降水量。其中，锡林浩特ANPP与极端最高气温、平均气温和平均最高气温呈极显著负相关，四子王旗与极端最高气温呈极显著负相关，额尔古纳右旗则与平均最低气温、平均地面气温、平均气温呈显著正相关，与年平均风速呈极显著负相关。 3．在3种SRES情景下，2030s内蒙古草原ANPP的空间分布格局依然是自东向西、自南向北逐渐降低。与基准年相比，2030s内蒙古草原大部地区ANPP高于基准年。变化速率的空间分布显示，近100a来内蒙古草原大部地区呈现出增加趋势。2030s内蒙古草原ANPP大于251g/m~2的高值区在SRES A2情景下分布面积最大，其次是SRES A1B，SRES B2最小；小于150g/m~2低值区在SRES B2情景下最大，其次是SRES A2，SRES A1B最小。

【关键词】：气候变化 地上净初级生产力（ANPP） CENTURY模型 RCM-PRECIS 相关分析 SRES情景 内蒙古 草原
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S812
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