1982-2015年北极陆地植被变化的温度反馈效应研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 俞琳飞 |
| 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 | 冷国勇 |
| 关键词 | 北极植被 反照率 蒸散发 水汽 温度反馈效应 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 随着全球变暖，北极陆地植被呈现出了显著增加（变绿）趋势。植被在响应气候变化的同时，也通过改变生物地球物理和生物地球化学过程对区域气候产生重要反馈效应。以往研究针对北极陆地植被对气候变化的响应和反馈开展了大量研究，但植被变化通过改变地表反照率、陆地蒸散发和大气水汽产生的温度反馈效应及其相对贡献仍缺乏定量研究。针对以往研究的不足，本论文的研究目标主要包括以下两点：1）定量评估1982−015年北极陆地地表反照率、蒸散发和水汽含量的时空变化规律和温度反馈效应；2）揭示陆地植被变化影响北极温度的主导路径，量化植被变化通过改变地表反照率、蒸散发和水汽对其温度反馈效应的相对贡献。 针对以上两点的研究目标，本论文在第3章基于趋势分析、构建滞后和累积响应方程探究了1982−015年北极陆地植被的时空变化规律及其与气候因子的响应关系；在第4、第5和第6章，基于敏感性分析、机器学习和地理探测器等方法，量化了北极陆地植被变绿背景下，地表反照率、陆地蒸散发和水汽变化的温度反馈效应；在第7章，基于路径分析和机器学习方法构建统一研究框架，分离地表反照率、陆地蒸散发和水汽对北极陆地植被变绿温度反馈效应的单独贡献。论文主要研究结果如下： （1）1982−015年，北极陆地植被呈现显著增加的变化趋势，增幅为0.12/10a，尤其是春季和夏季植被增加最为明显，增幅分别为0.09/10a和0.12/10a；在空间尺度上，北极北美地区比北极亚欧大陆地区的植被增加更为显著； （2）1982−015年，在不同季节，气候改变对地表反照率变化的影响路径略有差异。其中，温度升高导致积雪融化进而降低北极地表反照率是主要的影响路径。此外，夏季植被变化通过改变地表反照率产生的正反馈效应（增温效应）最强，平均反馈强度达到了5.37%∙-1，且呈现出较大的空间异质性，变异系数（CV）大于61.5%。 （3）1982−015年，北极陆地蒸散发（Evapotranspiration，ET）总体呈现显著（p < 0.05）增加的变化趋势，增幅为0.51mm/10a。在不同的植被类型区，北极苔原湿地区的蒸发量要高于其他植被类型区；在变化趋势上，裸地和禾本科苔原的ET的增加趋势更大。基于归因分析表明，北极陆地植被变化是影响北极陆地ET变化的重要因素之一，相对贡献为45.6%。 （4）1982−015年，北极陆地区域总柱水汽呈现显著增加的变化趋势。其中，苔原湿地区的总柱水汽含量最高，其次是禾本科苔原。基于敏感性分析，ERA5再分析数据和CMIP6多模型平均结果均表明北极陆地区域的大气水汽增加会进一步加剧北极增温，二者计算得到的过去34年的水汽反馈效应分别为1.92℃和2.30℃。 （5）1982−015年，北极陆地植被变绿导致7月和8月温度分别上升了0.75℃和0.58℃；北极陆地植被变绿影响气温的主导路径为：植被→反照率→温度和植被→蒸散发→水汽→温度。其中，地表反照率和水汽变化的温度反馈效应最大，分别为0.23−.32℃和0.27−.35℃。在北极苔藓湿地，二者的贡献分别达到0.51℃和0.58℃，而蒸散发变化引发的温度反馈效应微弱，为-0.00011⁓-0. 00067℃。 综上，本文在综合多源数据构建统一的研究框架基础上，量化了1982−015年北极陆地植被变化的温度效应。核心创新点在于揭示了植被变化影响北极温度的主导路径，量化了植被变化通过改变地表反照率、蒸散发和水汽对其温度效应的相对贡献，研究成果不仅对理解和预测北极放大效应具有重要意义，同时对于改进北极地区植被变化过程对温度反馈的地球系统模型参数化方案，研究分量模式优化技术，减少地球系统模式结果的不确定性奠定基础。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 199 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199809]  |
| 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 | 俞琳飞. 1982-2015年北极陆地植被变化的温度反馈效应研究[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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