基于WRF模式的中国典型地区气候对森林虫害的敏感性研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 贺清雯 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 张学珍 |
| 关键词 | 森林虫害 空间特征 敏感性分析 WRF 模式 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 气象学 |
| 英文摘要 | 陆-气相互作用是气候系统的重要过程，是当今气候变化领域的前沿和热点问题。作为一种重要的地表覆被类型，森林在调节区域气候变化方面发挥着重要作用。森林虫害是一种重要的森林扰动因子，深入研究虫害影响下森林扰动对区域气候的反馈效应，有助于认识森林虫害的气候环境效应，丰富陆-气相互作用的理论和过程。本研究通过收集整理公开发表的1982-2018 年森林虫害信息，分析了全国县级单元的森林虫害变化的时空特征，揭示了森林虫害的地理差异，明确了森林虫害的典型地区；进而，通过梳理森林虫害引起的森林物理参数变化的定量研究成果，建立了不同严重程度（无虫害、轻度虫害、中度虫害、重度虫害）森林虫害所致的森林扰动参数表；最后，将其嵌入到WRF/Noah 模型中，以典型虫害地区——武夷山区及其周边地区为案例区，开展不同严重程度虫害影响下森林扰动的区域气候效应模拟试验，揭示区域气候对森林虫害的敏感性。主要结论如下： （1）通过对已发表数据进行Meta 分析发现，1985－2018 年期间共计发生242 县次重度森林虫害，年均7.1 县次。2005 年是重度虫害县次数最多的一年，1985－2005 年重度森林虫害县次数以0.4 县次/年的速率增加，2005－2018 年转为减少趋势，速率为-0.6 县次/年。从空间分布看，东南部的武夷山区和西北部的祁连山中东段各县的中轻度虫害频次较高，其次是乌蒙山区各县。重度虫害县次数自东部沿海向西北内陆逐渐减少，武夷山区各县重度森林虫害频次位居全国之首，幕连九山区和南岭山区也有较多分布。武夷山区既是中轻度虫害县次数最高地区，也是重度虫害县次数最高地区，为全国森林虫害典型区。气象因素是影响森林虫害的首要因素，各气候区的敏感季节不同。北方半干旱区南半部森林虫害县次数年际波动与前冬季温度显著负相关，而暖温带半湿润区、南方北亚热带和中亚热带地区则与春季温度显著负相关。温度对森林虫害的影响存在一定的时间尺度依赖性，年代际和年际尺度温度变化通过不同途径影响森林虫害。此外，树种单一且林分结构简单、防治体系不完善也是影响森林虫害的重要因素。 （2）通过整理、归纳前人研究中森林虫害引起的森林物理参数变化，确定株-叶片尺度下的轻度、中度和重度虫害失叶率分别为20%、45%和80%；确定无虫害、轻度、中度及重度虫害区域地表反射率分别为0.08、0.10、0.13 和0.11；虫害所致空气动力学粗糙度的变化由叶面积指数推算得出（Liu et al, 2021）。在此基础上，建立了不同程度虫害所致森林扰动的参数表，再将此参数表嵌入WRF/Noah 模式。在控制实验中，WRF 模型模拟的温度、降水和显热通量基本能够再现观测数据的空间型，大部分地区与观测数据偏差较小，但普遍地存在高基于WRF 模式的中国典型地区气候对森林虫害的敏感性研究估情况。 （3）WRF 模拟的能量通量、温度、降水、风速等要素对森林虫害引起的地表物理参数变化较为敏感。森林虫害对地表能量通量的影响具体表现为潜热通量大幅减少，显热通量增加；同时，森林虫害导致地表反射的短波辐射增加，地表发射的长波辐射增加，能量通量的增温作用大于辐射冷却作用；对于空气动力因子，害虫引起的森林失叶会导致风速增加，地面气压降低，大气边界层高度增加，湍流增强。森林虫害导致温度升高，中度虫害试验的温度普遍升高0.3-0.5℃，重度虫害试验最大升高1.2℃，夜间温度增幅大于日间温度增幅；对流效率变化项为地表增温效应的主要贡献项。森林虫害对降水有减弱作用，且虫害越严重，降水减少的幅度越大，减少的范围越广。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 88 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199342]  |
| 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 | 贺清雯. 基于WRF模式的中国典型地区气候对森林虫害的敏感性研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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