2001-2013年中国不同区域碳水通量对旱涝灾害的响应开题报告
2021-12-28 20:56:55
全文总字数：4902字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
干旱和洪涝是常见的自然灾害之一，并为全球带来了严重的经济损失。我国幅员辽阔，气候灾害发生频率高、持续时间长、影响范围广，对农业生产、生态环境和社会经济发展产生了深远的影响。在全球变暖的背景下，旱涝等气候灾害发生愈加频繁，强度也不断增加，逐渐呈现出一种常态化的趋势。就中国而言，虽然过去三十年来干旱变化趋势逐渐缓慢，但在西南地区和东北地区干旱化趋势更加显著。因此，探讨旱涝灾害对植被生长和碳水循环的影响，对气候灾害影响评估具有重要的现实意义。
在气候变化的背景下，干旱发生的频率和范围增加，干旱将引起土壤水分严重匮乏，当土壤水势低于植物组织细胞水势时，会造成植被根系难以给地上部分供应水分，使植被关闭与外界环境进行水气交换的气孔，进而影响碳同化和蒸腾量，因此显著影响植被碳水循环。同时，南方典型洪涝事件频次和强度总体呈增加、增强态势，大城市和特大城市暴雨内涝事件也显著增加（刘志雨等，2016）。碳水循环是地表与大气之间最主要的物质循环，如果其处在失衡的状态下，将加剧全球气候变化，影响人类的生存环境。最明显的现象则是大气中二氧化碳浓度不断增加导致全球变暖，进而增加大气中水汽含量，引起区域降水量失衡，造成干旱和洪涝等极端天气事件。因此，全球碳水循环研究受到人们的普遍关注，分析干旱对植被生产力、作物蒸散和水分利用率的作用和影响，有利于碳水循环的研究，有利于对未来气候变化做出预测，同时对维持生态系统平衡，保持经济可持续发展具有重大意义。
近年来，应用不同干旱指数（如standard precipitation index，spi；standard precipitation evapotranspiration index，spei；palmer drought severity index，pdsi等）和植被指数，研究了气象干旱的影响因素及其对植被的影响，但这些研究大多从某一特定区域或单一干旱事件入手，而覆盖不同干湿及土地类型的研究较少涉及。此外，研究者大多从干旱与植被指数ndvi、植被净初级生产力npp之间的相互关系入手，着重考量干旱对生态系统碳循环的影响，而缺少结合将碳循环和水循环联系在一起的研究。因此，本研究基于遥感数据，通过分析我国不同区域干旱指数（spei）与植被总初级生产力(gpp)、蒸散发(et)和水分利用率(wue)的相关关系，探究生态系统对干旱和洪涝灾害的适应性，以期为气候变化对碳水过程的影响评估提供参考依据。
2. 研究的基本内容
利用2001-2013年spei、gpp、et和wue遥感资料进行统计分析，得到全国不同地区各指标时空变化率和变化趋势，研究彼此间相关关系，主要的研究内容包括：
（1）全国不同区域spei、gpp、et和wue分布规律和时空变化特征。
（2）干旱区与湿润区spei与gpp、et和wue的时间和空间耦合关系。
3. 实施方案、进度安排及预期效果
实施方案：
（1）处理原始遥感数据资料，计算2001-2013年年平均spei、gpp、et和wue年平均值，得出时间序列。
（2）根据spei指数将全国划分为不同干湿区域，分析我国干湿情况分布规律，以及gpp、et和wue的空间分布规律。
4. 参考文献
| [1]GuL, Baldocchi D, Verma S B. et al. Advantages of diffuse radiation forterrestrial ecosystem productivity[J]. Journal of Geophysical Research:Atmopheres(1984-2012),2002,107(D6):ACL 2-1-ACL. 2-23. [2]JiL,Peters A J. Assessing vegetation response to drought in the northern GreatPlains using vegetation and drought indices. Remote Sensing ofEnvironment,2003. [3]WeiWang, Wen-jie Wang, Jun-sheng Li. et al.The Impact of Sustained Drought onVegetation Ecosystem in Southwest China Based on Remote Sensing[J]. ProcediaEnvironmental Sciences,2010. [4]SanjayK, Jain, Ravish Keshri. et al. Application of meteorological and vegetationindices for evaluation of drought impact: a case study for Rajasthan,India[J]. Natural Hazards,2010,(3). [5]程曼,王让会,薛红喜,李琪. 干旱对我国西北地区生态系统净初级生产力的影响[J]. 干旱区资源与环境,2012,(06):1-7. [6]严建武,陈报章,房世峰,张慧芳,付东杰,薛晔. 植被指数对旱灾的响应研究——以中国西南地区2009年—2010年特大干旱为例[J]. 遥感学报,2012,(04):720-737. [7]邱文君. 干旱对西南地区植被净初级生产力的影响研究[D]. 山东师范大学,2013. [8]LiuY, Zhou Y, Ju W. et al. Impacts of droughts on carbon sequestration byChinas terrestrial ecosystems from 2000 to 2011.Biogeosciences,11,2583-2599,doi:10.5194/bg-11-2583-2014,2014. [9]王兆礼,黄泽勤,李军,钟睿达,黄文炜. 基于SPEI和NDVI的中国流域尺度气象干旱及植被分布时空演变[J]. 农业工程学报,2016,14:177-186. [10]JiangR, Xie J, He H. et al. Use of four drought indices for evaluating droughtcharacteristics under climate change in Shaanxi, China:1951–2012. NatHazards(2015),75: 2885.doi:10.1007/s11069-014-1468-x [11]BegueraS, Vicenteserrano S M, Angulomartnez M. A Multiscalar Global DroughtDataset: The SPEI base: A New Gridded Product for the Analysis of DroughtVariability and Impacts[J]. Bulletin of the American Meteorological Society,2010,91(10):1351-1356. [12]ZhouJ, Zhang Z, Sun G, et al. Response of ecosystem carbon fluxes to droughtevents in a poplar plantation in Northern China[J]. Forest Ecology Management,2013,300(4):33-42. [13]赵林,徐春雪,刘雪莹,李汉青,江浩鸿,林爱文. 干旱对湖北省森林植被净初级生产力的影响[J]. 长江流域资源与环境,2014,(11):1595-1602. [14]仇宽彪. 中国植被总初级生产力、蒸散发及水分利用效率的估算及时空变化[D]. 北京林业大学,2015. [15]赵志平,吴晓莆,李果,李俊生. 2009—2011年我国西南地区旱灾程度及其对植被净初级生产力的影响[J]. 生态学报,2015,(02):350-360. [16]刘志雨,夏军. 气候变化对中国洪涝灾害风险的影响[J]. 自然杂志,2016,(03):177-181. |
