湖南省森林碳平衡空間分異及對(duì)氣候響應(yīng)的模擬預(yù)測(cè).pdf

1、森林生態(tài)系統(tǒng)碳平衡是指在一定時(shí)間內(nèi)特定區(qū)域的林分在單位時(shí)間和單位面積上的碳循環(huán)(GPP，NPP)以及森林與大氣之間碳交換的凈通量(NEP)，即森林的生物碳固持效率，碳利用效率，以及森林生態(tài)系統(tǒng)碳固定輸入與碳排放輸出的平衡狀況。它既對(duì)全球氣候變化起著極其重要的作用，同時(shí)又對(duì)氣候變化響應(yīng)敏感。因此，對(duì)區(qū)域森林碳平衡的研究，不僅有利于加深對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的認(rèn)識(shí)和理解，而且有利于揭示生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球變化的響應(yīng)規(guī)律及氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)

2、的影響，具有重要意義。準(zhǔn)確估算和預(yù)測(cè)區(qū)域森林碳平衡特征以及對(duì)未來氣候變化的響應(yīng)可以為科學(xué)預(yù)測(cè)氣候變化、服務(wù)于減緩和適應(yīng)氣候變化的區(qū)域碳管理提供科學(xué)依據(jù)，是生態(tài)系統(tǒng)與全球變化科學(xué)研究的重要科技問題。TRIPLEX1.6（三元生態(tài)混合模型）是一個(gè)基于過程的混合模型，它減少了一些參數(shù)，全面但不復(fù)雜，成為可模擬森林生長和碳、氮?jiǎng)討B(tài)變化的森林管理模型，用于制定森林管理決策（如生長和產(chǎn)量預(yù)測(cè)），量化森林碳儲(chǔ)量以及對(duì)短期和長期的氣候變化效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3、
　　 本研究的目的為:
　　 (1)林分尺度上驗(yàn)證亞熱帶主要樹種（杉木和馬尾松）的碳循環(huán)及環(huán)境耦合機(jī)理，
　　 (2)中亞熱帶湖南省區(qū)域杉木和馬尾松碳吸存及環(huán)境相關(guān)，
　　 (3)亞熱帶主要森林類型碳收支及氣候響應(yīng)機(jī)制，
　　 (4)亞熱帶主要森林類型碳收支及氣候響應(yīng)機(jī)制，
　　 (5)未來氣候變化情景下中亞熱帶湖南省區(qū)域森林碳平衡及敏感性特征。
　　 利用2000年1月至200

4、9年1月的逐月氣象數(shù)據(jù)，研究了湖南省區(qū)域主要樹種，杉木和馬尾松的碳貯量的現(xiàn)狀及空間分異，建立由遙感數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的湖南省內(nèi)杉木馬尾松碳儲(chǔ)量在水熱空間上的數(shù)學(xué)模型，揭示亞熱帶主要森林類型固碳潛力對(duì)氣候變化的響應(yīng)規(guī)律。表明TRIPLEX應(yīng)用于杉木及馬尾松模擬的由點(diǎn)到面的模擬是可行的。
　　 在遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的支持下，以湖南省內(nèi)主要的68個(gè)氣象站點(diǎn)的月氣溫和降水信息、基于多CMIP5模式綜合的對(duì)湖南省區(qū)域低(RCP4.5)和高(RC

5、P8.5)兩種排放濃度的未來50年氣候變化預(yù)估值及該地區(qū)的數(shù)字高程數(shù)據(jù)(DEM)為基礎(chǔ)，對(duì)氣溫、降水等氣候因子進(jìn)行了空間插值分析，為碳儲(chǔ)量、生產(chǎn)力的估算和空間分析奠定基礎(chǔ)。以衛(wèi)星數(shù)據(jù)、地面氣象數(shù)據(jù)、地形圖、森林分布圖和本區(qū)域的2004年湖南省一類調(diào)查中所用的2173個(gè)森林資源清查樣地?cái)?shù)據(jù)為主要模型初始化和立地參數(shù)化數(shù)據(jù)源。以文獻(xiàn)收集、資料整理、實(shí)地測(cè)量等數(shù)據(jù)作為生理參數(shù)化的數(shù)據(jù)源。以獨(dú)立于初始化和參數(shù)化以外的其他文獻(xiàn)數(shù)據(jù)、樣地調(diào)查數(shù)據(jù)、

6、以及2009年湖南省一類森林資源清查樣地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行模型對(duì)主要林分碳循環(huán)過程模擬能力的驗(yàn)證、湖南省內(nèi)主要森林類型碳收支估算能力的驗(yàn)證、湖南省森林生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的時(shí)空動(dòng)態(tài)及氣候響應(yīng)的預(yù)測(cè)能力的驗(yàn)證。以最小像元為模擬單位，以多尺度信息、數(shù)據(jù)和技術(shù)融合的元數(shù)據(jù)分析框架，并引入林分、森林類型、區(qū)域森林等定性變量，通過相關(guān)分析、樣地比對(duì)、柵格值Kappa比對(duì)等驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行林分、森林類型建模與區(qū)域森林總體建模的總體應(yīng)用效果的檢驗(yàn)。
　　 主要

7、結(jié)論如下:
　　 1)驗(yàn)證相關(guān)性系數(shù)(r2)均在大與0.8以上，再將模擬值與調(diào)查值進(jìn)行方差分析，和偏差檢驗(yàn)，得到偏差(Bias％)均在10％以內(nèi)，說明TRIPLEX用于湖南省四種森林類型的生長模擬是可以信任的。
　　 2)未來50年（2010-2060年）湖南省區(qū)域平均氣候變化的多模式集合預(yù)估結(jié)果表明:在RCP4.5和RCP8.5兩種排放情景下，未來50年(2010-2060年)湖南省平均氣溫0.143℃/10a和0.5

8、2℃/10a，在RCP4.5和RCP8.5兩種排放情景下，到2060年，湖南地區(qū)平均氣溫比2000-2009年的均值增加0.715和2.6℃。湖南省降水量在未來50年年際和全省區(qū)域變化不明顯，局部差異增大這與他人預(yù)估結(jié)果基本相近。
　　 3)空間上看，我省森林植被GPP、NPP、NEP分布呈現(xiàn)自東北平原湖區(qū)向中部丘陵，再向西南部區(qū)域逐漸增大，湖南省森林總初級(jí)生產(chǎn)力最高的區(qū)域主要集中西南山地區(qū)域。這主要是當(dāng)前局部丘陵山地的湖南省地