草地对全球气候变化的响应及其碳汇潜势研究 被引量：127

1

作者 任继周 梁天刚 +5 位作者 林慧龙 冯琦胜 黄晓东 侯扶江 邹德富 王翀 《草业学报》 CSCD 北大核心 2011年第2期1-22,共22页

本研究用综合顺序分类法(CSCS)分析了1950-2000年和2001-2050年期间的草原类型演替及碳汇动态。证明中国草地的碳汇主体依次是冻原和高山草地、温带湿润草地、斯泰普草地和半荒漠草地大类,占中国潜在草地总面积的85.52%,年碳汇潜力占中... 本研究用综合顺序分类法(CSCS)分析了1950-2000年和2001-2050年期间的草原类型演替及碳汇动态。证明中国草地的碳汇主体依次是冻原和高山草地、温带湿润草地、斯泰普草地和半荒漠草地大类,占中国潜在草地总面积的85.52%,年碳汇潜力占中国潜在草地年碳汇潜力的93.29%。全球草地的碳汇主体是萨王纳、冻原和高山草地大类,两者的面积和占全球潜在草地总面积的48.50%,年碳汇潜力占全球潜在草地年碳汇潜力的72.22%。在全球气候暖干化的强(A2a)、弱(B2a)情景下,与当前(1950-2000年)情景相比,中国将呈现草地面积减少,林地面积增加的态势;与中国的趋势相反,全球将呈现草地面积增加,林地面积减少的态势。在全球暖干化的A2a和B2a模式下,草地年碳汇潜力,中国将分别提升14.6%和18.5%,全球将分别提升17.3%和16.8%。但两者的增长方式不同,全球是以温带湿润草地大类年碳汇潜力大幅增加为特征,而中国是以负增长为特征。我国的暖干化趋势在草地年碳汇潜力上的反映较之全球更强烈。尽管造成全球气候暖干化的自然因素远非人力所能控制,但系统问题只能靠系统综合的办法治理。这是草地工作者当前的使命。 展开更多

关键词 草地综合顺序分类法(CSCS) NPP分类指数模型 全球气候变化 碳汇潜势

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青藏高原多年冻土特征、变化及影响 被引量：126

2

作者 程国栋 赵林 +7 位作者 李韧 吴晓东 盛煜 胡国杰 邹德富 金会军 李新 吴青柏 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第27期2783-2795,共13页

青藏高原是全球中纬度面积最大的多年冻土分布区,青藏高原多年冻土对东亚季风乃至全球气候系统都有重要影响.本文在前人研究成果的基础上,系统地梳理了青藏高原多年冻土基本特征的现状,主要包括活动层厚度,多年冻土面积、温度和厚度的... 青藏高原是全球中纬度面积最大的多年冻土分布区,青藏高原多年冻土对东亚季风乃至全球气候系统都有重要影响.本文在前人研究成果的基础上,系统地梳理了青藏高原多年冻土基本特征的现状,主要包括活动层厚度,多年冻土面积、温度和厚度的空间分布,以及多年冻土区地下冰和土壤碳储量等方面的研究进展.通过补充最近监测资料,阐述了高原尺度活动层和多年冻土热状况的动态变化过程及趋势,并分析了这种变化的水文效应.随后,概述了多年冻土与生态系统、多年冻土与碳循环相互作用关系方面的研究进展.青藏高原多年冻土在过去数十年来发生了不同程度的退化,对多年冻土区地表的水、土、气、生间的相互作用关系产生了显著影响,进而影响着区域水文、生态乃至全球气候系统.本研究可为冻土与气候变化相互作用关系的机理研究提供思路,为寒区环境保护、工程设计和施工提供参考经验. 展开更多

关键词 多年冻土 活动层 温度 水热过程 特征

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青藏高原多年冻土变化对水文过程的影响 被引量：64

3

作者 赵林 胡国杰 +6 位作者 邹德富 吴晓东 马露 孙哲 原黎明 周华云 刘世博 《中国科学院院刊》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第11期1233-1246,共14页

在全球气候变暖背景下,青藏高原多年冻土发生着不同程度的退化,从而对区域气候、水文和生态过程产生了显著影响。文章在青藏高原多年冻土区长期观测资料的基础上,结合再分析资料,分析了近10年来多年冻土区气温和降水的变化特征,并对活... 在全球气候变暖背景下,青藏高原多年冻土发生着不同程度的退化,从而对区域气候、水文和生态过程产生了显著影响。文章在青藏高原多年冻土区长期观测资料的基础上,结合再分析资料,分析了近10年来多年冻土区气温和降水的变化特征,并对活动层厚度、地温和土壤含水量的变化趋势进行了研究。结果表明,近10年来青藏高原不同站点多年冻土发生了显著的变化,活动层厚度增加,地温升高以及活动层底部土壤含水量增加。从区域尺度来看,1980—2018年多年冻土区降水和土壤含水量呈现显著增加趋势。这些变化可能是导致青藏高原多年冻土区水文过程、湖泊面积变化和地表形变等的主要原因。结果有助于进一步认识多年冻土变化对区域环境的影响,可为冻土与水循环相互作用关系的机理研究提供思路,为寒区环境保护、工程设计和施工提供参考经验。 展开更多

关键词 多年冻土 活动层 温度 土壤含水量 降水

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多年冻土区高寒草甸根系分布与活动层温度变化特征的关系 被引量：23

4

作者 岳广阳 赵林 +5 位作者 王志伟 邹德富 张乐乐 乔永平 赵拥华 牛丽 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2015年第5期1381-1387,共7页

多年冻土区植物根系的地下分布格局是其适应高寒、反复冻融作用等特殊环境条件的重要体现.针对目前青藏高原高寒植物根系研究不足的现状,对青藏铁路沿线高寒草甸植物群落根系的分布特征及多年冻土活动层地温变化等进行调查观测.研究高... 多年冻土区植物根系的地下分布格局是其适应高寒、反复冻融作用等特殊环境条件的重要体现.针对目前青藏高原高寒植物根系研究不足的现状,对青藏铁路沿线高寒草甸植物群落根系的分布特征及多年冻土活动层地温变化等进行调查观测.研究高寒植物群落根系在活动层土壤中的垂直分布特征,重点探讨多年冻土活动层温度变化对于高寒植物根系分布和格局的影响,揭示植物根系对冻土环境变化的响应特征及其对逆境条件的适应策略.研究结果表明：活动层季节性冻融对于高寒植物和地下根系分布格局具有深刻的影响,多年冻土表层最先具备适宜根系生长的温度和水分条件,导致高寒草甸根系分布浅层化,生物量大量累积在土壤表层,并随深度增加而减少.高寒草甸地下平均总根量为3.38 kg·m-2,0～10 cm土层根量密度平均为21.41 kg·m-3,约占地下根系总量的63.4%.高寒草甸植物群落具极高的根茎比,活动层长期的低温环境增加了根系的干物质总量和高寒植物总的生物产量.活动层0℃以上积温是根系分布的主要影响因子. 展开更多

关键词 根系分布 高寒草甸 活动层温度 多年冻土

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近40a来青藏高原地区总辐射变化特征分析 被引量：17

5

作者 李韧 赵林 +8 位作者 丁永建 吴通华 肖瑶 辛羽飞 孙琳婵 胡国杰 邹德富 焦永亮 秦艳慧 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2012年第6期1319-1327,共9页

利用青藏高原及周边22个日射站近40a的总辐射及日照百分率资料确定了Angstrom-Prescott模型(APM)系数,结合高原及毗邻地区116个地面站的资料估算了高原地区近40a的总辐射.结果表明:高原主体光照充沛,年均日照时数可达3000h以上,有较好... 利用青藏高原及周边22个日射站近40a的总辐射及日照百分率资料确定了Angstrom-Prescott模型(APM)系数,结合高原及毗邻地区116个地面站的资料估算了高原地区近40a的总辐射.结果表明:高原主体光照充沛,年均日照时数可达3000h以上,有较好的利用前景;总辐射40a平均年总量在高原西部为高值区,此高值带向东北和东南延伸,其中北支可抵达内蒙古高原.年代际变化在高原及周边地区不一致,但从整体上看,总辐射距平值60、70年代为正值,表明这一时期高原总辐射增大;80、90年代总辐射距平为负,这一时期总辐射减小.火山活动是该时段总辐射减小的一个重要原因;总辐射随着纬度的增大而减小,随着海拔、日照百分率的增大而增大.纬度、海拔、日照3个因子中,日照是总辐射的一个主要影响因子,纬度对总辐射影响较大,海拔对总辐射影响较小;高原地区总辐射变差系数大值区在高原西部.就平均状况而言,高原地区总辐射变差系数仅为0.031,表明高原地区总辐射波动相对较小,总辐射较稳定. 展开更多

关键词 青藏高原 总辐射 天文辐射 日照百分率 变差系数

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MODIS地表温度产品在青藏高原连续多年冻土区的适用性分析 被引量：16

6

作者 邹德富 赵林 +4 位作者 吴通华 吴晓东 庞强强 乔永平 王志伟 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2015年第2期308-317,共10页

利用自动气象站观测的长波辐射计算得到的地表温度对MODIS地表温度（LST）产品在青藏高原中部连续多年冻土区的精度进行验证,并利用具有较高空间分辨率的Landsat 5 TM和Landsat 7ETM＋反演的地表温度与MODIS LST产品进行了对比分析.结... 利用自动气象站观测的长波辐射计算得到的地表温度对MODIS地表温度（LST）产品在青藏高原中部连续多年冻土区的精度进行验证,并利用具有较高空间分辨率的Landsat 5 TM和Landsat 7ETM＋反演的地表温度与MODIS LST产品进行了对比分析.结果表明：白天MODIS LST产品的平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）分别约为3.42-4.41℃和4.41-5.29℃,夜晚MODIS产品MAE和RMSE分别为2.15-2.90℃和3.05-3.78℃,精度高于白天;MODIS LST与TM、ETM＋反演的地表温度一致性较好,相关系数分别达到0.85和0.95.说明MODIS LST产品在连续多年冻土区的适用性较高,是研究多年冻土地表热状况的一个非常好的数据源.而且,不同空间尺度的遥感数据之间一致性较好,可考虑将多源遥感数据应用于多年冻土热状况监测研究. 展开更多

关键词 青藏高原 地表温度 MODIS 向上/向下长波辐射 LANDSAT TM/ETM+

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甘南地区植被类型及其NPP研究 被引量：12

7

作者 邹德富 冯琦胜 梁天刚 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2011年第5期577-583,共7页

依据草原综合顺序分类系统,利用1950～2000年近50a全球气候插值数据集,绘制出甘南地区的潜在草地类型图,并对甘南地区潜在草地NPP进行了统计分析。结果表明:甘南草地可分为寒冷潮湿多雨冻原—高山草甸类、寒温湿润山地草甸类、微温潮湿... 依据草原综合顺序分类系统,利用1950～2000年近50a全球气候插值数据集,绘制出甘南地区的潜在草地类型图,并对甘南地区潜在草地NPP进行了统计分析。结果表明:甘南草地可分为寒冷潮湿多雨冻原—高山草甸类、寒温湿润山地草甸类、微温潮湿针叶阔叶混交林类、微温湿润森林草原—落叶阔叶林类、暖温湿润落叶阔叶林类、暖温微润森林草原类和暖温微干暖温带典型草原类7类草地;甘南地区NPP年均值在空间上由西北向东南方向逐步增加,NPP总量为23.08TgC,其中以寒冷潮湿多雨冻原—高山草甸类和寒温湿润山地草甸类草地类型为主;在地形因素中,海拔高度对NPP年均值的影响较明显,随着海拔增加NPP呈下降趋势,而坡度和坡向对于NPP年均值的影响不明显。 展开更多

关键词 潜在草地类型 CSCS NPP 甘南地区

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基于GIS的甘南地区草原综合顺序分类研究 被引量：10

8

作者 邹德富 冯琦胜 +2 位作者 王莺 夏文韬 梁天刚 《草业科学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期27-32,共6页

草原是畜牧业生产的根本，科学合理的分类是草原开发利用、培育保护和经营管理的基础。本研究根据甘南及周边地区55个气象台站30年的气象资料，采用地统计学及回归方法对甘南地区的积温和湿润度进行插值，建立了〉0℃年积温和湿润度空... 草原是畜牧业生产的根本，科学合理的分类是草原开发利用、培育保护和经营管理的基础。本研究根据甘南及周边地区55个气象台站30年的气象资料，采用地统计学及回归方法对甘南地区的积温和湿润度进行插值，建立了〉0℃年积温和湿润度空间数据库。依据草原综合顺序分类法的分类原则，绘制了甘南地区的潜在草地类型图。结果表明，甘南草地共分为寒冷潮湿多雨冻原-高山草甸类、寒温潮湿寒温性针叶林类、微温潮湿针叶阔叶混交林类、微温湿润森林草原-落叶阔叶林类、暖温潮湿落叶阔叶林类、暖温湿润落叶阔叶林类、暖温微润森林草原类、暖温微干暖温带典型草原类、暖温干旱暖温带半荒漠类9种草地类型；草地主要分布在海拔3000～4000m，海拔和坡度的变化对草地类型的空间分布具有显著的影响。 展开更多

关键词 甘南地区 天然草地 综合顺序分类系统 GIS

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青藏高原东北部青海玉树泥流滑坡特征和成因分析 被引量：8

9

作者 郝君明 吴通华 +9 位作者 李韧 吴晓东 谢昌卫 朱小凡 李旺平 邹德富 胡国杰 杜二计 刘广岳 乔永平 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2020年第2期447-456,共10页

青藏高原变暖变湿,滑坡灾害频发,严重影响区域工程建设、生态环境和人类生产活动。泥流滑坡和热融滑塌、融冻泥流是季节冻土区和多年冻土区的特殊滑坡类型,形态上相似,很难区分。同时,对青藏高原泥流滑坡灾害关注程度低,研究较少。以青... 青藏高原变暖变湿,滑坡灾害频发,严重影响区域工程建设、生态环境和人类生产活动。泥流滑坡和热融滑塌、融冻泥流是季节冻土区和多年冻土区的特殊滑坡类型,形态上相似,很难区分。同时,对青藏高原泥流滑坡灾害关注程度低,研究较少。以青海省玉树州称多县直美村2017年9月7日泥流滑坡事件为例,利用实测数据、多时相遥感影像和无人机数据等多源数据和雷达技术手段进行了调查和分析。研究表明:滑坡发生在坡积扇,主滑段平均厚度约5m,体积约2.4×104m3,滑体的滑动方向和重力作用过程一致,依据滑坡三级分类系统属于堆积土浅层小型牵引式滑坡,其形成和发育与当地地质条件、连续降水和冻融循环作用有关;然后进一步总结泥流滑坡、热融滑塌和融冻泥流的特征,认为玉树滑坡是季节冻土区的泥流滑坡。该研究有助于提高人们对泥流滑坡和青藏高原斜坡灾害的科学认识。 展开更多

关键词 滑坡 泥流 融冻泥流 热融滑塌 玉树 季节冻土 青藏高原

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两种再分析月平均气温资料在蒙古国的适用性评估 被引量：6

10

作者 王田野 吴通华 +5 位作者 李韧 谢昌卫 邹德富 秦艳慧 余文君 王蔚华 《高原气象》 CSCD 北大核心 2016年第3期651-661,共11页

利用蒙古国18个气象站1987-2006年实测月平均气温资料与JRA-55和ERA-interim两种再分析资料月平均气温进行了比较和分析。首先对比了两种再分析气温资料在蒙古国校正前后的质量状况,并分析了资料的误差来源;然后将再分析气温资料与实测... 利用蒙古国18个气象站1987-2006年实测月平均气温资料与JRA-55和ERA-interim两种再分析资料月平均气温进行了比较和分析。首先对比了两种再分析气温资料在蒙古国校正前后的质量状况,并分析了资料的误差来源;然后将再分析气温资料与实测气温资料变化趋势进行对比,评估其对于温度变化趋势的反映能力。结果表明,利用气温直减率对再分析资料校正可以显著提升再分析资料春、夏、秋季数据质量,再分析资料偏差主要源于冬季气温偏差;JRA-55和ERA-interim气温数据在蒙古国地区可信度都比较高并各具优势,ERA-interim相对JRA-55偏差略小,而JRA-55则可以更为精准的拟合气温的变化趋势。 展开更多

关键词 再分析资料 JRA-55 ERA-INTERIM 气温 蒙古国

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InSAR技术在多年冻土区形变监测的应用 被引量：7

11

作者 刘世博 赵林 +6 位作者 汪凌霄 邹德富 周华云 谢昌卫 乔永平 岳广阳 史健宗 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2021年第4期964-975,共12页

作为大地测量的一种新兴空间技术,合成孔径雷达干涉(synthetic aperture radar interferometry,InSAR)具有全天时、高精度、大范围和速度快的优点,逐渐被应用于多年冻土区地表形变监测中。通过综述多年冻土形变原理及InSAR监测多年冻土... 作为大地测量的一种新兴空间技术,合成孔径雷达干涉(synthetic aperture radar interferometry,InSAR)具有全天时、高精度、大范围和速度快的优点,逐渐被应用于多年冻土区地表形变监测中。通过综述多年冻土形变原理及InSAR监测多年冻土形变的应用实例,研究表明:在气候变暖的背景下,多年冻土区地表年际形变以下沉为主,多年冻土上限附近地下冰含量的大小是影响年际形变量的主要因素;活动层内土壤含水量影响着地表季节形变量的大小,不同类型多年冻土区的地表年际形变量和季节形变量存在着较大的差异。研究还表明,不同波长的SAR产品在不同类型多年冻土区的适用性不同,下垫面特征对利用InSAR获取地表形变量有较大影响,L波段的SAR数据在植被覆盖度较好的区域有更好的效果。由于InSAR的失相干问题,加之目前还缺少长时间、多类型、高频率的实测形变结果作为验证和标校数据,获取准确且连续的大范围形变数据较为困难。针对目前寒区研究需求,布设野外长期观测站点,建立适用于不同多年冻土区的地表形变反演算法,构建具有较高精度和较高时空分辨率的地表形变数据集具有重要的实践和科学意义。 展开更多

关键词 InSAR 多年冻土 地表形变 冻胀 融沉

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下边界条件对多年冻土温度场变化数值模拟的影响 被引量：7

12

作者 孙哲 赵林 +4 位作者 胡国杰 乔永平 杜二计 邹德富 谢昌卫 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2021年第2期357-369,共13页

在气候变暖背景下,北半球多年冻土呈现不同程度的退化趋势,冻土升温、活动层增厚、地下冰消融改变了区域工程地质条件、地形地貌,不仅对寒区环境和工程稳定性造成潜在的威胁,还影响着这些地区的气候、水文和生态过程。因此,准确评估和... 在气候变暖背景下,北半球多年冻土呈现不同程度的退化趋势,冻土升温、活动层增厚、地下冰消融改变了区域工程地质条件、地形地貌,不仅对寒区环境和工程稳定性造成潜在的威胁,还影响着这些地区的气候、水文和生态过程。因此,准确评估和预估多年冻土热状况的变化具有重要科学和实践意义。现有用于模拟多年冻土热状况的各类模式重点考虑了近地表温度场变化对多年冻土的影响,主要集中于对气温和浅表层物理过程和参数化方案等改进和优化,而对于下边界条件设置对多年冻土热状况模拟的影响少有讨论。基于一维热传导冻土模型,以五道梁地区的多年冻土为研究对象,通过设置不同的下边界方案进行模拟实验,定量评估百年尺度气候变化下不同下边界条件对多年冻土温度场变化数值模拟的影响。结果表明:近地表层(<3m)的温度场完全由年际气候变化决定,浅层(3~15m)及中层(15~30m)的多年冻土温度场受下边界条件的影响逐渐显著,深层(>30m)的地温对百年尺度气候变化的响应不仅与气候变化的幅度有关,还与多年冻土相变热的多少有直接的关系。下边界条件不恰当的设置方式会对大尺度的气候变化下多年冻土消融程度的计算造成较大的影响,进而可能对深层地温乃至多年冻土区面积变化造成严重的误判。因此,开展百年尺度多年冻土温度场变化模拟时,应采用深层或多年冻土底板以下融土层的稳定地热流作为下边界条件。 展开更多

关键词 多年冻土 地温场 数值模拟 下边界条件

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基于地理探测器的青藏高原多年冻土分布影响因子分析 被引量：7

13

作者 肖瑶 赵林 +4 位作者 邹德富 刘世博 马露 应雪 刘艺阗 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2021年第1期311-321,共11页

多年冻土的分布会受到局地地质、地形地貌和地表覆被等因素的影响。为探究各因子对多年冻土分布的影响强弱,选择青藏高原五个典型多年冻土区为研究区,基于MODIS和SRTM DEM数据提取研究区内2003—2012年平均地表温度、NDVI、地表反照率... 多年冻土的分布会受到局地地质、地形地貌和地表覆被等因素的影响。为探究各因子对多年冻土分布的影响强弱,选择青藏高原五个典型多年冻土区为研究区,基于MODIS和SRTM DEM数据提取研究区内2003—2012年平均地表温度、NDVI、地表反照率、积雪日数和坡度、坡向等因子,并采用地理探测器模型研究了各因子对研究区多年冻土分布的影响程度及差异。结果表明:在所有研究区内,地表温度是影响多年冻土分布最强的因子,其次为积雪日数。随着空间尺度范围的增大,坡度和坡向对多年冻土分布的影响逐渐减弱,地表温度的影响则逐渐增强。交互探测结果显示两个因子交互作用对多年冻土分布的影响程度都要大于单因子作用下的影响程度。本研究明确了青藏高原多年冻土分布的区域差异规律,为不同尺度多年冻土分布制图提供理论基础。 展开更多

关键词 青藏高原 多年冻土分布 地理探测器 Q值 影响因子

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CLDAS地表温度产品在青藏高原多年冻土区的适用性评估与校正

14

作者 胡佳怡 赵林 +7 位作者 王翀 胡国杰 邹德富 幸赞品 焦梦迪 乔永平 刘广岳 杜二计 《气候变化研究进展》 CSCD 北大核心 2024年第1期10-25,共16页

青藏高原多年冻土区现有的地表温度数据主要包括点位观测的地表和浅表层地温数据,以及遥感反演、模式模拟和再分析等手段获取和制备的空间数据。中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)数据产品在全国大部分地区的表现较好,但受实测数据稀... 青藏高原多年冻土区现有的地表温度数据主要包括点位观测的地表和浅表层地温数据,以及遥感反演、模式模拟和再分析等手段获取和制备的空间数据。中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)数据产品在全国大部分地区的表现较好,但受实测数据稀缺的限制以及对多年冻土特殊下垫面考量不足的影响,该数据在青藏高原多年冻土区的适用性有待进一步评估和修正。文中基于多年冻土区2008—2018年7个站点的逐日连续地表温度定点观测数据,对CLDAS地表温度数据进行评估,分析在不同时期以及不同下垫面类型下,CLDAS地表温度的适用性情况。结果表明:CLDAS在7个站点的地表温度与实测值存在较大偏差(bias=2.09℃,MAE=3.64℃,RMSE=4.67℃,R^(2)=0.83),主要表现为对地表温度的高估。其中,CLDAS在融化期的适用性相对较好,在冻融交替期、冻结期的适用性较差;在高寒荒漠、高寒荒漠草原地区的适用性较好,在高寒沼泽草甸地区的适用性较差。据此,在考虑归一化植被指数(NDVI)、归一化积雪指数(NDSI)、积雪深度、高程、坡度、坡向、土壤质地对地表温度的影响基础上,构建了多元逐步回归校正模型。校正模型考虑了研究区下垫面情况的差异,提高了CLDAS的模拟精度。结果显示,区分冻结期、融化期、交替期构建模型校正的结果优于不考虑冻融期构建的校正模型。区分冻融期分别构建多元逐步回归模型进行校正后,CLDAS地表温度的精度得到了明显提升(bias=-0.11℃,MAE=2.42℃,RMSE=3.23℃,R2=0.89)。 展开更多

关键词 地表温度 CLDAS 青藏高原 适用性评估 多元回归校正

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青藏高原沱沱河源多年冻土区NDVI时空变化及影响因素分析

15

作者 王逸玮 赵林 +6 位作者 刘广岳 邹德富 王翀 杜二计 赵建婷 李智斌 李笑 《冰川冻土》 CSCD 2024年第4期1386-1402,共17页

为了更精细地刻画青藏高原多年冻土区气候变化对植被生长的影响,选取多年冻土分布较为连续的沱沱河源为研究区,基于Landsat NDVI数据,使用趋势分析、偏相关分析和地理探测器等方法,分析了2000—2021年研究区植被生长季(5—9月)NDVI对气... 为了更精细地刻画青藏高原多年冻土区气候变化对植被生长的影响,选取多年冻土分布较为连续的沱沱河源为研究区,基于Landsat NDVI数据,使用趋势分析、偏相关分析和地理探测器等方法,分析了2000—2021年研究区植被生长季(5—9月)NDVI对气候变化及不同地形和植被类型的响应特征。结果表明:(1)研究区NDVI整体呈波动上升趋势,增长速率为0.013 (10a)^(-1);NDVI增长区域的面积约占总面积的84.1%,其中,显著增长区域约占45.0%,主要分布于海拔较低的河流两侧及冰川区附近;而16.0%地区的植被NDVI呈降低趋势,主要分布于研究区北部的高寒荒漠草原区。不同植被类型及不同地形区的NDVI变化速率存在差异。(2)研究期间生长季降水量、气温、太阳辐射和土壤水分含量均呈波动上升趋势,生长季NDVI与降水量和土壤水分含量在年际变化中整体呈正相关关系,与土壤水分含量的相关性更强;生长季NDVI变化与气温的相关性在空间上差异较大,其中55.4%的区域呈正相关关系;生长季NDVI变化与太阳辐射整体呈负相关关系。气温升高对草甸区植被生长的促进作用更强,对草原区植被生长的抑制作用更强。(3)研究区NDVI的空间分布主要受土壤水分含量、气候因子和坡度的影响,其中,土壤水分和坡度共同作用时影响最大。本文利用多种方法量化了研究区气候因子及其交互作用对植被变化的影响,进一步揭示了区域气候环境要素对NDVI变化的影响规律,可为青藏高原多年冻土区的气候环境变化研究、生态环境保护等提供新的依据。 展开更多

关键词 青藏高原 Landsat NDVI 时空变化 驱动因子

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三江源地区湖塘变化及其与多年冻土联系

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作者 汤芸淇 汪凌霄 +8 位作者 赵林 李艳 李智斌 刘世博 邹德富 王紫珊 刘童 丁嘉怡 赵建婷 《地理科学进展》 CSCD 北大核心 2024年第7期1441-1455,共15页

近年来,青藏高原湖泊的快速扩张引起广泛关注,已有不少研究系统分析了大于1 km^(2)的大型湖泊的变化动态,但对于面积较小的由于多年冻土退化形成的热融湖塘,其在大范围流域尺度上的分布及变化研究尚不多见。论文基于光学和雷达影像,系... 近年来,青藏高原湖泊的快速扩张引起广泛关注,已有不少研究系统分析了大于1 km^(2)的大型湖泊的变化动态,但对于面积较小的由于多年冻土退化形成的热融湖塘,其在大范围流域尺度上的分布及变化研究尚不多见。论文基于光学和雷达影像,系统分析了三江源区内湖塘(<1 km^(2))分布及其变化,以及与多年冻土之间的联系,并且首次揭示了湖塘底部融区的分布情况。结果表明:(1)三江源区2020年代(2020—2022年)的湖塘面积达917.03 km^(2),湖塘总数为61608个。其中长江源区湖塘数量最多,达到48987个,黄河源区12459个,澜沧江源区最少。(2)相较于1960年代,2020年代三江源区域面积小于1 km^(2)湖塘数量增加了76%,面积增加了13%。长江源区湖塘扩张明显,黄河源区、澜沧江源区的部分湖塘萎缩。1960年代的湖塘有53%在2020年代依然存在。(3)三江源区80.9%的湖塘底部冬季存在融区,其中长江源有78.2%,黄河源有90.8%,澜沧江源有98.7%。在多年冻土区,有一半底部有融区的湖塘在1960年代就已存在,新增湖塘底部冬季较少存在融区,目前浮冰湖塘范围要远大于触底冰湖塘范围,可能会进一步加速多年冻土融化。研究结果可为分析多年冻土退化状态以及多年冻土退化与热融湖塘发育之间的联系提供基础,为高原地区热融湖塘碳排放研究提供基础数据。 展开更多

关键词 热融湖塘 多年冻土退化 三江源区 湖塘底部融区

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考虑冻融锋面移动过程的多年冻土水热模拟

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作者 肖敏轩 赵林 +10 位作者 张钰鑫 高骏强 邹德富 胡国杰 赵建婷 李智斌 赵拥华 肖瑶 刘广岳 杜二计 刘淼 《冰川冻土》 CSCD 2024年第1期13-27,共15页

活动层内部的冻融锋面是冻融过程中冻结土层与融化土层的分界面,其上下土层的水热参数有着显著差异。在陆面过程模式中准确描述冻融锋面的移动过程将有助于提高其对多年冻土水热过程的模拟能力。本研究首先将Noah-MP陆面过程模式的模拟... 活动层内部的冻融锋面是冻融过程中冻结土层与融化土层的分界面,其上下土层的水热参数有着显著差异。在陆面过程模式中准确描述冻融锋面的移动过程将有助于提高其对多年冻土水热过程的模拟能力。本研究首先将Noah-MP陆面过程模式的模拟深度扩展到20 m,并将原模式的4层土层增加到19层土层,同时引入前人的有机质方案和植被根系方案,然后在此基础上,通过耦合Stefan方法以加强模式对冻融锋面的模拟能力,进而探究耦合Stefan方法的Noah-MP模式对西大滩多年冻土站点水热过程的模拟效果。研究中设置了不耦合Stefan方法的CTL控制试验和耦合Stefan方法的STE对照试验来分别模拟西大滩多年冻土站点2012年0~20 m的土壤温度与土壤液态含水量,模拟结果用站点0~3.2 m内10个深度的日均土壤温度、土壤液态水含量监测数据以及3 m、6 m和10 m的年均地温监测数据来做验证。研究结果表明,由土壤温度模拟值插值得到的冻融锋面(0℃等温线)有明显阶梯状特征,最大冻融深度与实测相比偏大。耦合Stefan方法增强了Noah-MP模式模拟冻融锋面的能力,使得模式能够基于Stefan方法较好地模拟出冻融锋面的变化趋势和最大深度。同时,改进后的模式整体改善了对土壤温度的模拟效果,使得0~3.2 m各土层土壤温度的平均RMSE降至0.89℃,减小44%;平均MBE降至-0.13℃,减小86%;模拟的3~20 m年均地温与实测数据更为接近。改进后的模式对土壤液态含水量的模拟水平也有一定改善,其中,模拟的0~3.2 m各土层的土壤液态含水量的平均RMSE降至0.06 m^(3)·m^(-3),减小33%;平均MBE降至-0.01 m^(3)·m^(-3),减小67%。模式还较好描述了活动层20 cm、40 cm、80 cm、120 cm土壤的融化时间。可以看出,在陆面过程模式中耦合能够较好模拟冻融锋面移动过程的Stefan方法可较大程度提高模式的模拟能力,是陆面过程模式改进的有效途� 展开更多

关键词 Stefan方法 冻融锋面 Noah-MP 陆面过程模式 西大滩

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CLM5.0对阿拉斯加多年冻土区土壤温度和碳循环模拟的适用性评估 被引量：1

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作者 闫旭春 吴晓东 +8 位作者 吕雅琼 吴通华 李韧 胡国杰 邹德富 刘亚东 魏献花 范晓英 王栋 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2023年第3期902-914,共13页

气候变暖对北极多年冻土和植被产生了重要的影响。CLM(Community Land Model)是应用最广泛的陆面过程模式之一,但其中复杂的边界条件和参数化过程导致模式模拟结果存在一定的不确定性。本研究评估了CLM5.0对阿拉斯加多年冻土区表层土壤... 气候变暖对北极多年冻土和植被产生了重要的影响。CLM(Community Land Model)是应用最广泛的陆面过程模式之一,但其中复杂的边界条件和参数化过程导致模式模拟结果存在一定的不确定性。本研究评估了CLM5.0对阿拉斯加多年冻土区表层土壤温度和碳循环的模拟能力,结果表明,CLM5.0可以捕捉到表层土壤温度的季节变化。在苔原和针叶林站点,CLM5.0在日尺度和月尺度都可以很好地模拟出总初级生产力(GPP)随时间的变化,但对净生态系统碳交换(NEE)的模拟结果存在一定的不确定性。CLM5.0可以较为合理地模拟高纬度多年冻土区的土壤温度季节变化,在未来的研究中可能还需要从结构、参数化方案等过程进行改进,从而进一步提升高纬度多年冻土区碳循环的模拟精度。 展开更多

关键词 CLM5.0 阿拉斯加 土壤温度 碳循环 多年冻土

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基于地理加权回归的青藏高原季节冻土区土壤有机碳空间分布研究 被引量：5

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作者 王栋 吴晓东 +6 位作者 魏献花 吴通华 赵林 李韧 胡国杰 邹德富 李旺平 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2020年第3期1036-1045,共10页

青藏高原土壤有机碳储量(soil organic carbon stocks,SOCS)对于区域生态环境演替具有重要作用,但是其空间分布数据还比较缺乏,特别是季节冻土区的数据较少。基于378个土壤剖面数据,结合与土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)相关的地... 青藏高原土壤有机碳储量(soil organic carbon stocks,SOCS)对于区域生态环境演替具有重要作用,但是其空间分布数据还比较缺乏,特别是季节冻土区的数据较少。基于378个土壤剖面数据,结合与土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)相关的地形、气候以及植被等环境因子,使用地理加权回归(geographically weighted regression,GWR)模型模拟了青藏高原季节冻土区0~30cm、0~50cm、0~100cm和0~200cm深度的SOC总量和空间分布。结果表明:青藏高原季节冻土区SOCS自东南向西北递减,表层0~200cm的SOC总量约15.37Pg;季节冻土区不同植被类型SOC从大到小依次为森林、灌丛、高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠;各土壤类型中棕壤、黑钙土和泥炭土的SOC最大,而棕钙土、棕漠土、灰棕漠土、风沙土、石质土、盐土、冷钙土、寒漠土以及冷漠土的SOC最小。研究结果给出了青藏高原季节冻土区SOC的总量、空间分布及规律,可为相关地球模式的发展提供基础数据。 展开更多

关键词 土壤有机碳 季节冻土区 青藏高原 地理加权回归

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青藏工程走廊沿线多年冻土区融化季高分辨率地表土壤水分反演

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作者 袁启连 赵林 +4 位作者 幸赞品 邹德富 赵建婷 刘世博 樊磊 《遥感技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第6期1350-1363,共14页

青藏高原多年冻土区地表土壤水分是该区地表各圈层之间物质和能量迁移转化的重要媒介,准确的地表土壤水分时空信息有助于分析该区土壤冻融循环过程、多年冻土退化特征以及在探讨地表土壤水分对气候变化的响应等方面具有重要科学意义。... 青藏高原多年冻土区地表土壤水分是该区地表各圈层之间物质和能量迁移转化的重要媒介,准确的地表土壤水分时空信息有助于分析该区土壤冻融循环过程、多年冻土退化特征以及在探讨地表土壤水分对气候变化的响应等方面具有重要科学意义。现阶段,青藏高原多年冻土发生着不同程度的退化,对区域土壤水分产生了显著影响。受限于该区高寒、缺氧以及恶劣天气的影响,青藏高原多年冻土区大范围的高分辨率土壤水分信息相对缺乏。为此,以青藏工程走廊沿线区域为研究区,以土壤水分的相关地表变量(地表温度、归一化植被指数、增强植被指数、坡度、坡向、高程、土壤质地、经纬度)为输入变量,以实测地表土壤水分为目标变量,基于随机森林回归方法分别建立了白天和夜间的土壤水分反演模型,得到了研究区2015~2018年5~9月地表土壤水分含量数据。结果表明:两个土壤水分反演模型均具有较好的反演精度,模型训练结果和验证结果与实测土壤水分含量的相关性均大于0.97,误差较小(RMSE=0.03 m^(3)/m^(3)),偏差接近于0 m^(3)/m^(3),对各站点模拟结果较优,反演得到的地表土壤水分空间分布特征与植被分布特征一致,自东南向西北呈递减趋势。 展开更多

关键词 土壤水分 青藏高原 多年冻土 高分辨率 随机森林回归

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