過去千年土地利用/覆蓋變化對中國氣候影響的模擬研究
發(fā)布時間：2021-03-20 20:30
土地利用/覆蓋變化（Land Use/Cover Change,簡稱LUCC）是人類影響氣候系統(tǒng)的重要外強迫因子之一。提高對土地利用/覆蓋變化對中國氣候影響的認識,特別是對中國東部夏季降水、溫度變化的影響、LUCC的生物地球物理效應和生物地球化學效應對中國氣候影響的相對貢獻,對科學地制定應對全球變化決策具有重要意義。本文利用通用地球系統(tǒng)模式開展的過去千年積分模擬試驗（Last Millennium Ensemble simulations from Community Earth System Model,簡稱CESM-LME）中LUCC單因子敏感性試驗結果（打開碳氮循環(huán)過程）以及CESM（Community Earth System Model,簡稱CESM）長積分模擬試驗打開和關閉碳氮循環(huán)過程的LUCC單因子敏感性試驗結果及相應的控制試驗結果,基于空間統(tǒng)計分析方法,分別探究LUCC綜合氣候效應影響下中國東部年代際氣候時空變化特征及LUCC生物地球化學過程和生物地球物理過程對中國溫度、降水變化的影響及其物理機制。研究結果表明:1.LUCC綜合氣候效應對中國東部年代際氣候變化的影響通過...
【文章來源】：南京師范大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：75 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
技術路線圖
第2章數(shù)據與方法12圖2.1CESM-LME模式中LUCC單因子敏感性試驗使用的土地利用/覆蓋數(shù)據4個時期的農作物crop（左列）和牧草pasture（右列）的空間分布1-4行分別表示850年、1500年、1750年和2005年2.2.2CESM有無碳氮循環(huán)試驗數(shù)據本文第四章研究中使用的是基于CESM1.0版本進行的過去百年瞬變積分模擬試驗結果。該數(shù)據的大氣模塊和陸面模塊的水平分辨率約為3.75°×3.75°，同CESM-LME模擬試驗類似，該模式包括控制試驗、全強迫試驗、土地利用/覆蓋單因子敏感性試驗等。土地利用/覆蓋單因子敏感性試驗使用的外強迫因子序列為Kaplan等[85]重建的2000年動態(tài)植被數(shù)據，Yan等[88]研究表明Kaplan等重建的數(shù)據能夠較好的反應植被覆蓋的真實狀況。為了區(qū)別LUCC對氣候變化的生物地理物理影響和生物地球化學影響，設置了打開碳氮循環(huán)過程和關閉碳氮循環(huán)
第2章數(shù)據與方法13過程的兩類試驗，包括打開/關閉碳氮循環(huán)過程的土地利用/覆蓋單因子敏感性試驗以及控制試驗。從Kaplan等重建的全球LUCC序列可看出（圖2.2），全球LUCC在1850年以后發(fā)生了劇烈變化，因此，該套試驗主要針對1850-2000年開展，并舍棄作為模式平衡的前50年，而選取1900-1999年的結果進行分析，其中打開碳氮循環(huán)過程的土地利用/覆蓋敏感性試驗結果代表LUCC的綜合氣候效應（包括生物地球物理效應和生物地球化學效應），記為LC，對應的控制試驗數(shù)據記為Ctrl；關閉碳氮循環(huán)過程的土地利用/覆蓋試驗代表生物地球物理影響，記為LCPh，對應的控制試驗數(shù)據記為CtrlPh。在本文中，將土地利用/覆蓋單因子敏感性試驗結果與控制試驗結果的差值定義為LUCC對氣候變化的凈影響，即LC-Ctrl表示LUCC的凈綜合氣候效應，記為BP+BC，LCPh-CtrlPh表示LUCC的凈生物地球物理效應，記為Biogeophysical，將LUCC綜合氣候效應與生物地球物理效應的差值定義為LUCC的凈生物地球化學效應，記為Biogeochemical。圖2.2CESM中LUCC單因子敏感性試驗采用的過去2000年各種植被類型占比變化時間序列2.3方法2.3.1經驗正交函數(shù)分析經驗正交函數(shù)（EmpiricalOrthogonalFunction，簡稱EOF）分解是氣候統(tǒng)計診斷方法中應用較為普遍的把原變量場分解為正交函數(shù)的線性組合的方法，分解得到的每個典型模態(tài)都盡可能多的反應原始變量場的特征信息。其一般計算步驟如下（詳見魏鳳英《現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預測技術》[89]）：（1）對原始數(shù)據資料進行距平處理或標準化處理（用距平場進行計算得到的特征向量具有更加直觀的氣象學意義，且經驗正交函數(shù)在一定時間限度內具有
【參考文獻】：
期刊論文
[1]ENSO與中國東部夏季降水異常關系的年代際變化[J]. 郭品文,郎麗玲. 大氣科學學報. 2017(04)
[2]中國東部土地利用/覆蓋變化對夏季降水影響的不穩(wěn)定性研究[J]. 李俠祥,張學珍,張麗娟,鄭景云. 地理研究. 2017(07)
[3]Influence of Internal Decadal Variability on the Summer Rainfall in Eastern China as Simulated by CCSM4[J]. Yali ZHU,Tao WANG,Jiehua MA. Advances in Atmospheric Sciences. 2016(06)
[4]基于CMIP5多模式評估人為和自然因素外強迫在中國區(qū)域氣候變化中的相對貢獻[J]. 趙天保,李春香,左志燕. 中國科學:地球科學. 2016(02)
[5]中國東部夏季降水的年代際變化格局——觀測與CESM控制試驗模擬結果的對比[J]. 鄭景云,吳茂煒,郝志新,張學珍. 地理研究. 2016(01)
[6]20世紀末中國中東部耕地擴張對表面氣溫影響的模擬[J]. 張學珍,劉紀遠,熊喆,張宏文. 地理學報. 2015(09)
[7]土地利用/覆蓋變化對中國不同季節(jié)氣溫的影響[J]. 董思言,延曉冬,熊喆,石英,王娟懷. 生態(tài)學報. 2015(14)
[8]未來土地利用變化影響中國區(qū)域氣候的數(shù)值模擬[J]. 華文劍,陳海山,李興. 中國科學:地球科學. 2015(07)
[9]近20年中國土地利用變化影響區(qū)域氣候的數(shù)值模擬[J]. 陳海山,李興,華文劍. 大氣科學. 2015(02)
[10]中國土地利用/覆蓋變化及其氣候效應的研究綜述[J]. 華文劍,陳海山,李興. 地球科學進展. 2014(09)
本文編號：3091624
【文章來源】：南京師范大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：75 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
技術路線圖
第2章數(shù)據與方法12圖2.1CESM-LME模式中LUCC單因子敏感性試驗使用的土地利用/覆蓋數(shù)據4個時期的農作物crop（左列）和牧草pasture（右列）的空間分布1-4行分別表示850年、1500年、1750年和2005年2.2.2CESM有無碳氮循環(huán)試驗數(shù)據本文第四章研究中使用的是基于CESM1.0版本進行的過去百年瞬變積分模擬試驗結果。該數(shù)據的大氣模塊和陸面模塊的水平分辨率約為3.75°×3.75°，同CESM-LME模擬試驗類似，該模式包括控制試驗、全強迫試驗、土地利用/覆蓋單因子敏感性試驗等。土地利用/覆蓋單因子敏感性試驗使用的外強迫因子序列為Kaplan等[85]重建的2000年動態(tài)植被數(shù)據，Yan等[88]研究表明Kaplan等重建的數(shù)據能夠較好的反應植被覆蓋的真實狀況。為了區(qū)別LUCC對氣候變化的生物地理物理影響和生物地球化學影響，設置了打開碳氮循環(huán)過程和關閉碳氮循環(huán)
第2章數(shù)據與方法13過程的兩類試驗，包括打開/關閉碳氮循環(huán)過程的土地利用/覆蓋單因子敏感性試驗以及控制試驗。從Kaplan等重建的全球LUCC序列可看出（圖2.2），全球LUCC在1850年以后發(fā)生了劇烈變化，因此，該套試驗主要針對1850-2000年開展，并舍棄作為模式平衡的前50年，而選取1900-1999年的結果進行分析，其中打開碳氮循環(huán)過程的土地利用/覆蓋敏感性試驗結果代表LUCC的綜合氣候效應（包括生物地球物理效應和生物地球化學效應），記為LC，對應的控制試驗數(shù)據記為Ctrl；關閉碳氮循環(huán)過程的土地利用/覆蓋試驗代表生物地球物理影響，記為LCPh，對應的控制試驗數(shù)據記為CtrlPh。在本文中，將土地利用/覆蓋單因子敏感性試驗結果與控制試驗結果的差值定義為LUCC對氣候變化的凈影響，即LC-Ctrl表示LUCC的凈綜合氣候效應，記為BP+BC，LCPh-CtrlPh表示LUCC的凈生物地球物理效應，記為Biogeophysical，將LUCC綜合氣候效應與生物地球物理效應的差值定義為LUCC的凈生物地球化學效應，記為Biogeochemical。圖2.2CESM中LUCC單因子敏感性試驗采用的過去2000年各種植被類型占比變化時間序列2.3方法2.3.1經驗正交函數(shù)分析經驗正交函數(shù)（EmpiricalOrthogonalFunction，簡稱EOF）分解是氣候統(tǒng)計診斷方法中應用較為普遍的把原變量場分解為正交函數(shù)的線性組合的方法，分解得到的每個典型模態(tài)都盡可能多的反應原始變量場的特征信息。其一般計算步驟如下（詳見魏鳳英《現(xiàn)代氣候統(tǒng)計診斷與預測技術》[89]）：（1）對原始數(shù)據資料進行距平處理或標準化處理（用距平場進行計算得到的特征向量具有更加直觀的氣象學意義，且經驗正交函數(shù)在一定時間限度內具有
【參考文獻】：
期刊論文
[1]ENSO與中國東部夏季降水異常關系的年代際變化[J]. 郭品文,郎麗玲. 大氣科學學報. 2017(04)
[2]中國東部土地利用/覆蓋變化對夏季降水影響的不穩(wěn)定性研究[J]. 李俠祥,張學珍,張麗娟,鄭景云. 地理研究. 2017(07)
[3]Influence of Internal Decadal Variability on the Summer Rainfall in Eastern China as Simulated by CCSM4[J]. Yali ZHU,Tao WANG,Jiehua MA. Advances in Atmospheric Sciences. 2016(06)
[4]基于CMIP5多模式評估人為和自然因素外強迫在中國區(qū)域氣候變化中的相對貢獻[J]. 趙天保,李春香,左志燕. 中國科學:地球科學. 2016(02)
[5]中國東部夏季降水的年代際變化格局——觀測與CESM控制試驗模擬結果的對比[J]. 鄭景云,吳茂煒,郝志新,張學珍. 地理研究. 2016(01)
[6]20世紀末中國中東部耕地擴張對表面氣溫影響的模擬[J]. 張學珍,劉紀遠,熊喆,張宏文. 地理學報. 2015(09)
[7]土地利用/覆蓋變化對中國不同季節(jié)氣溫的影響[J]. 董思言,延曉冬,熊喆,石英,王娟懷. 生態(tài)學報. 2015(14)
[8]未來土地利用變化影響中國區(qū)域氣候的數(shù)值模擬[J]. 華文劍,陳海山,李興. 中國科學:地球科學. 2015(07)
[9]近20年中國土地利用變化影響區(qū)域氣候的數(shù)值模擬[J]. 陳海山,李興,華文劍. 大氣科學. 2015(02)
[10]中國土地利用/覆蓋變化及其氣候效應的研究綜述[J]. 華文劍,陳海山,李興. 地球科學進展. 2014(09)
本文編號：3091624
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