植物种响应气候变化研究的理论、模型及区域性应用实践：以中国华北暖温带东部森林区为例
文献类型：学位论文
| 作者 | 李双成 |
| 答辩日期 | 2000-07 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 黄秉维 |
| 关键词 | 气候变化 植物种分布 研究范式 复杂性科学观 气候吸引子 响应 生态过渡带 模型模拟 小波分析 暖温带 中国华北 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 植物个体及其复合体（种群、群落、植被和生态系统）是地球表层系统中重要的组成成分之一。作为可再生资源，它为人类提供食物、纤维、木材和燃料等基本生活物质；作为环境与介质，生态系统提供的各种生态服务直接或间接地施惠于人类，如提供人类适宜的生境、涵养水源、保持土壤等。作为地球系统的重要表征因子，由于其具有独特的生命活动性和对环境参量的极端敏感性，对环境变化有着较高的响应度。因而，植物对于环境变化特别是气候变化的响应研究成为热点之一。十余年来，有关植物种响应气候变化的研究成果林林总总，但套用和移植己有模型成为一种惯常的研究范式。对引用模型参数进行本地化以及气候情景的downscaling是目前这种研究范式所必须的工作，也是其困难所在。 在分析现有研究技术路线的基础上，本文试图对现有研究范式加以部分拓展。大致设计思路是：首先剖析了现有研究工作所存在的问题，对植物种响应气候变化的几个理论问题进行了探讨。然后，对中国气候体系40年来变化的非线性特征和演进态势做出分析。最后，以中国华北暖温带为例，模拟了植物种分布对于气候变化的响应。论文主要包括以下主要内容： 文章首先评述了国内外模拟植物/植被响应气候变化研究的各种模型和技术，并对其发展趋势做出了展望。作者认为，现在的模拟模型可以归并为生物地理相关模型、生态响应面模型、立地模型、植物生理模型以及统计模型等五类。其发展态势是各类定量模型正在逐步相互融合，集成度越来越高。建摸技术手段发展较快，逐渐形成了整合GIS、遥感分析、空间分析和地统计学的技术和方法体系。另外，以非平衡动力学为理论支撑的定性模拟逐渐成为与定量模拟平行发展的途径之一。 针对目前同类研究理论基础比较薄弱的现状，本文对几个理论问题进行了初步探讨。如尺度范式及转换、复杂性科学观的建立、格局形成的动力学基础以及非线性气候变化模型框架的构建等。作者认为，应当逐步摒弃线性平衡范式，建立以复杂性科学为理论支撑的非线性研究范式。 气候系统具有混沌特性己是公论，然而对气候体系的非线性分析却没有引起足够的重视，对全国各个地区气候变化进行混沌特性的度量更是少见。本文系统地对全国气候系统40年来的变化做了非线性处理,主要工作包括计算了中国各个台站40年气候变化（气温和降水）的李雅普诺夫指数和赫斯特指数；以小波方法检测了中国各个台站的气温变化的突变点和突变幅度；初步进行了中国气候变化非线性特征的地域划分。以上工作的初步结论为：同全球其它地域的气候系统一样，中国40年来气候体系的发展历程表明，确实存在着典型的非线性特征，如涨落、分叉、奇异吸引子等；中国气候体系混沌特性可以以如下特征值度量：（i)气温和降水均存在一个正的李雅普诺夫指数，其中气温一般在0.015—0.15之间,降水一般在0.1—0.5之间。（ii)在6个月至32年尺度上，各个台站的气温变化均存在一个至数个突变点，其中最大突变幅度值大多在0.1—0.5之间，属中等偏弱的突变；中国气候变化的非线性特征存在着地域差异，表征为西北和西南显著，东北较弱的空间格局；同地学其它研究领域一样，尺度问题对于气候变化的研究至关重要。同一个地点的气候变化，在不同的时间尺度上，所做出的周期性分析的结果就会有所不同。不能笼统地讲，某一地区的气候存在着多少个暖期和冷期，因为这一划分是依附在尺度体系之上的。 生态过渡带具有许多特殊的效应和空间特性，并且对环境变化敏感性较高，因而引起越来越多学者的关注。本文选取陕西省秦岭地区作为生态过渡带的研究样区，应用地统计学的一些方法对气候、植被及自然综合体的南北分异进行了分析。在此基础上，引入SOM网络尝试非参数方法在小区域区划中的应用。分析结果表明，秦岭主脊线作为中国亚热带和暖温带分界线较为适茸。 植物种生长和分布与环境因子之间的关系，是生态学传统的研究课题。近年来，随着全球变化研究工作的开展，植物种的生长、发育、演替和分布对于全球气候变化的响应成为研究热点之一。因为，植物生长状况和分布范围的变化，不仅影响到区域生物资源的数量与质量，而且制约着区域环境的演进态势。本文选取华北暖温带东部森林区的主要木本植物作为模拟对象，预测了在不同气候变化情景下种分布的可能变化。工作包括两部分，一是用作者构建的多尺度滤波器对华北地区气温变化40年和500年的趋势进行了分析，并对区域差异做了区分；二是以一个集成模型模拟了主要木本植物的分布范围的可能变化。结果表明，气候变暖对具有暖温带和暖温带以北分布的种有负效应，即在本区的面积减小，分布区北移或海拔高度增高；变暖对本区及以南分布的种具有有正效应，在本区的分布面积扩大；变暖变干对以上两类分布性质的多数种具有负效应。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-12-16 |
| 页码 | 191 |
| 源URL | [http://192.168.22.105/handle/311030/242]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李双成. 植物种响应气候变化研究的理论、模型及区域性应用实践：以中国华北暖温带东部森林区为例[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2000. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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