本文關(guān)鍵詞：21世紀北半球冰凍圈主要分量的預(yù)估研究

  更多相關(guān)文章： 雪水當(dāng)量 多年凍土 凈初級生產(chǎn)力 氣候變化 預(yù)估

【摘要】：冰凍圈是氣候系統(tǒng)的重要組成部分,在全球氣溫升高的影響下,冰凍圈發(fā)生了顯著的變化。根據(jù)IPCC第五次評估報告,未來全球氣溫將繼續(xù)升高,冰凍圈也會隨著發(fā)生變化。本文通過利用CMIP5模式模擬結(jié)果和數(shù)值模型,對21世紀不同時期(初期：2016-2035,中期：2046-2065,末期：2080-2099)北半球冰凍圈主要分量積雪、凍土及寒區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的凈初級生產(chǎn)力的時空變化進行預(yù)估,并探討了其變化的可能機制。CMIP5多模式集合結(jié)果表明21世紀北半球大部分地區(qū)雪水當(dāng)量呈現(xiàn)減少的趨勢,尤其在青藏高原和北美減少最顯著,在西伯利亞是增加的；在RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5三種情景下,年平均雪水當(dāng)量的絕對變化在高緯度較顯著,而相對變化卻在低緯度較顯著,這和低緯度地區(qū)強降雪事件的減少有關(guān);在季節(jié)變化上,雪水當(dāng)量在三種排放情景下也呈現(xiàn)減少的趨勢,雪水當(dāng)量的絕對變化在冬季較顯著,而相對變化卻在夏季較顯著；5月份以前,北半球陸地雪水當(dāng)量的減少主要和降雪減少有關(guān),5月份以后累積降雪的減少是雪水當(dāng)量減少的主要因素；空間上,西伯利亞地區(qū)降雪的增加是3月份平均雪水當(dāng)量增加的主要貢獻者,而在青藏高原、北美和歐洲西部增加的春季較早的積雪融化是雪水當(dāng)量減少的主要因素�；诟倪M的Kudryavtsev模型和全球高分辨率的土壤濕度資料(GLDAS),對21世紀北半球多年凍土的范圍和活動層深度進行了估算。結(jié)果表明,21世紀北半球多年凍土的范圍呈減少的趨勢。在RCP2.6和RCP4.5情景下,多年凍土范圍的變化不顯著,在RCP8.5情景下,尤其在21世紀末期,大范圍的多年凍土將完全退化,只在加拿大極區(qū)、俄羅斯北部和青藏高原腹地存在多年凍土。而活動層深度呈現(xiàn)出增加的趨勢,且在青藏高原增加最顯著。以青藏高原、歐洲和北美為三個典型多年凍土區(qū),研究了上壤濕度、積雪深度和年平均氣溫對活動層深度變化的相對貢獻。結(jié)果表明,在1986-2005年,土壤濕度只在青藏高原上對活動層有顯著貢獻,積雪深度只在歐洲對活動層有顯著影響,而年平均氣溫在三個多年凍土區(qū)對活動層都有顯著作用。相對于1986-2005年,21世紀不同時期不同排放情景下活動層深度呈增加趨勢,但土壤的水熱機制存在顯著的區(qū)域差異性。在RCP4.5和RCP8.5排放情景下,在青藏高原活動層深度的變化主要受到氣溫的影響,而土壤濕度和積雪深度的顯著影響只發(fā)生在中低排放情景下。在北美,年平均氣溫僅在RCP2.6和RCP8.5情景下對活動層有顯著的影響。隨著氣溫的升高,積雪開始融化,使得積雪對活動層的影響在逐漸減弱。在歐洲,由于受到地中海氣候的影響,土壤的水熱機制完全不同于青藏高原和北美。除了在1986-2005年積雪深度和年平均氣溫對活動層深度有顯著的影響外,在21世紀,積雪深度、年平均氣溫和土壤濕度對活動層的影響逐漸減小�？傮w來看,21世紀活動層深度仍然主要受到溫度的影響,隨著溫度的升高,積雪深度和土壤濕度對活動層的貢獻逐漸減小。隨著氣候的變暖,多年凍土的熱狀況也呈現(xiàn)出顯著的響應(yīng)。21世紀北半球多年凍土年平均地溫呈增加趨勢,零較差深度呈減少趨勢,尤其在西伯利亞、青藏高原、加拿大極區(qū)和阿拉斯加多年凍土對氣候變化的響應(yīng)最顯著,在RCP8.5情景下熱狀況的變化要比在RCP2.6和RCP4.5情景下顯著；而且21世紀多年凍土以低溫多年凍土的變化為主；多年凍土零較差深度和年平均地溫的顯著變化主要是冬季(尤其是1月份)升溫的效應(yīng)。在氣候變暖的背景下,北半球陸地生態(tài)系統(tǒng)也發(fā)生了顯著地變化。相對于1986-2005,21世紀北半球中高緯度陸地NPP呈增加趨勢,RCP8.5情景下NPP的增加比RCP2.6和RCP4.5情景下更為明顯；在季節(jié)變化上,北半球中高緯度NPP也呈現(xiàn)出增加趨勢,且NPP在夏季、尤其是6月份增加最顯著；NPP對氣候變化的響應(yīng)存在明顯的區(qū)域差異性,在中低排放情景下(RCP2.6,RCP4.5),相對于1986-2005年,21世紀北半球中高緯度地區(qū)溫度顯著影響的范圍逐漸縮小,而輻射和降水顯著影響的范圍逐漸擴大。在高排放情景下(RCP8.5),21世紀北半球中高緯度地區(qū)溫度是NPP變化的主要因素。
【關(guān)鍵詞】：雪水當(dāng)量 多年凍土 凈初級生產(chǎn)力 氣候變化 預(yù)估
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P461.6;P343.6
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-36
• 1.1 論文的研究意義11-15
• 1.2 北半球陸地雪水當(dāng)量變化的研究進展15-20
• 1.3 北半球陸地凍土變化的研究進展20-22
• 1.4 北半球陸地寒區(qū)生態(tài)的研究進展22-24
• 1.5 問題的提出、研究內(nèi)容和章節(jié)安排24-26
• 1.6 本文的主要創(chuàng)新和特色26
• 參考文獻26-36
• 第二章 資料和方法介紹36-43
• 2.1 資料介紹36-39
• 2.2 方法介紹39-41
• 參考文獻41-43
• 第三章 21世紀北半球陸地雪水當(dāng)量變化的預(yù)估43-65
• 3.1 資料和方法43-44
• 3.2 CMIP5模式對雪水當(dāng)量模擬能力的檢驗44-46
• 3.3 21 世紀不同排放情景下北半球陸地雪水當(dāng)量的時空變化46-57
• 3.4 21 世紀不同排放情景下北半球陸地雪水當(dāng)量變化的貢獻分析57-60
• 3.5 小結(jié)60-61
• 參考文獻61-65
• 第四章 北半球多年凍土熱狀況對溫度升高的響應(yīng)過程65-78
• 4.1 多年凍土區(qū)土壤熱狀況特征及計算65-68
• 4.1.1 方法66
• 4.1.2 資料66-68
• 4.2 北半球多年凍土熱狀況的預(yù)估68-73
• 4.3 北半球多年凍土熱狀況對全球變暖的響應(yīng)73-75
• 4.4 小結(jié)75
• 參考文獻75-78
• 第五章 21世紀北半球多年凍土的預(yù)估及其時空差異78-98
• 5.1 多年凍土的估算方法及本文所用資料的介紹79-81
• 5.1.1 方法79-80
• 5.1.2 資料80-81
• 5.2 土壤濕度在凍土中的重要性81-86
• 5.3 Kudryavtsev方法的修正與計算86-87
• 5.4 21世紀不同排放情景下北半球多年凍土的變化87-90
• 5.5 21世紀北半球多年凍土對氣候因子的響應(yīng)及區(qū)域差異90-93
• 5.6 小結(jié)93-94
• 參考文獻94-98
• 第六章 北半球寒區(qū)NPP的預(yù)估及其與氣候因子的關(guān)系98-120
• 6.1 資料和方法99-100
• 6.2 CMIP5模式對NPP模擬能力的驗證100-102
• 6.3 北半球中高緯度NPP變化與氣候因子關(guān)系的分析102-103
• 6.4 21世紀不同排放情景下北半球中高緯度氣溫、降水和輻射的變化103-110
• 6.5 21世紀不同排放情景下北半球中高緯度NPP的變化110-113
• 6.6 21世紀北半球中高緯度不同氣候因子對NPP的貢獻分析113-116
• 6.7 小結(jié)116-117
• 參考文獻117-120
• 第七章 總結(jié)與展望120-123
• 7.1 全文的主要結(jié)論120-121
• 7.2 存在的問題121-123
• 在學(xué)期間研究成果123-124
• 致謝124

【參考文獻】

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本文編號：709425