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基于优化MaxEnt模型的濒危植物海南风吹楠生境适宜性评价

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中南林业科技大学学报 2024年第8期44卷 16-26页

作者：梁惠子林源刘雄盛蒋燚杨继生黄荣林王仁杰王勇广西壮族自治区林业科学研究院广西优良用材林资源培育重点实验室广西南宁530002

【目的】海南风吹楠为中国湿润热带雨林的标志性物种,由于其自身生物学特性和人为破坏、盗伐而处于濒危状态。预测当代时期海南风吹楠在中国的潜在适生区,分析影响其适生区分布的主要环境因子,探究未来气候情景下其适生区的分布格局变化... 详细信息

【目的】海南风吹楠为中国湿润热带雨林的标志性物种,由于其自身生物学特性和人为破坏、盗伐而处于濒危状态。预测当代时期海南风吹楠在中国的潜在适生区,分析影响其适生区分布的主要环境因子,探究未来气候情景下其适生区的分布格局变化,可为海南风吹楠种质资源的保护和恢复提供理论依据。【方法】基于海南风吹楠的37个种群分布点和11个环境因子数据,利用经过R语言优化的MaxEnt模型以及GIS软件预测该物种的适生区的分布及未来变化趋势,探讨影响其分布的主要环境因子。【结果】优化的MaxEnt模型预测精度高,平均AUC值为0.960;最冷月份的最低温度、年平均温度差、归一化植被指数是影响海南风吹楠适生区分布的主要环境因子,其中,最冷月份的最低温度适宜值范围为9.7~14.7℃,年平均温度差适宜值范围小于20.7℃,归一化植被指数适宜范围大于211;当代时期海南风吹楠的适生区分布于中国南部的广西、云南和海南3省区,总面积为20.71×10^(3)km^(2),其中高适生区面积为8.63×10^(3)km^(2),低适生区面积为12.08×10^(3)km^(2);在未来3个时期4种情景下,海南风吹楠适宜生境面积呈整体扩大趋势,生境分布质心位置将向高纬度迁移,表现为向北部变化的趋势。【结论】优化的MaxEnt模型可较准确预测海南风吹楠潜在适生区。海南风吹楠在当代时期仍有较大范围的潜在适生区,主要受温度相关因子影响。随着气候变化,未来海南风吹楠适宜生境面积增大,适生区向北迁移。

关键词：海南风吹楠 MaxEnt模型共享社会经济路径环境因子适生区

“一带一路”沿线国家2020—2060年人口经济发展情景预测

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气候变化研究进展 2018年第2期14卷 155-164页

作者：姜彤王艳君袁佳双陈迎高翔景丞王国复吴先华赵成义中国气象局国家气候中心北京100081 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同中心/地理科学学院南京210044 中国气象局科技和气候变化司北京100081 中国社会科学院城市发展与环境研究所北京100028 国家发展与改革委员会能源研究所北京100038 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011

本文应用IPCC共享社会经济路径(SSPs),开展"一带一路"沿线国家的人口和经济情景预测,研究可持续路径(SSP1)、中间路径(SSP2)、区域竞争路径(SSP3)、不均衡路径(SSP4)和化石燃料为主发展路径(SSP5)下,"一带一路"沿线国家社会经济的变化趋... 详细信息

本文应用IPCC共享社会经济路径(SSPs),开展"一带一路"沿线国家的人口和经济情景预测,研究可持续路径(SSP1)、中间路径(SSP2)、区域竞争路径(SSP3)、不均衡路径(SSP4)和化石燃料为主发展路径(SSP5)下,"一带一路"沿线国家社会经济的变化趋势,构建"一带一路"沿线国家人口和经济发展情景数据库,服务于气候变化影响、风险、适应和减缓路径方案设计。研究表明:(1)2016年"一带一路"沿线国家总人口占全球人口的62.3%,GDP总量占全球的31.2%。其中"21世纪海上丝绸之路"经过的东南亚和南亚地区经济总量大,但人口密集,人均GDP较低;"丝绸之路经济带"涵盖的中亚、西亚、东欧等地区人口密度小,经济相对发达。(2)"一带一路"沿线国家未来人口和经济整体呈增长趋势,但不同的社会经济发展政策对人口经济变化有重大影响。不同的SSPs路径下,2060年人口将比2016年水平增加3.3亿(SSP5)~18.3亿(SSP3),经济总量达到2016年水平的3.0(SSP3)~6.4倍(SSP5)。人口占全球总量的比重持续减少,经济比重则有所增加。(3)21世纪中期(2051—2060年),"一带一路"沿线国家平均人口密度约95人/km^2,GDP约164万美元/km^2。不同社会经济发展政策间人口经济分布有一定差异,SSP3路径下大部分国家人口增长迅速,但经济发展缓慢,人均GDP多低于2万美元;SSP5路径下人口相对较少,经济发展迅速,大多数国家人均GDP超过2.5万美元;其他3种路径下人口经济发展介于SSP3和SSP5之间。

关键词：人口和经济共享社会经济路径预测 “一带一路”沿线国家

基于机器学习的粮食产量大省净初级生产力未来趋势模拟

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环境科学 2024年

作者：解德威刘健魏俐宏丁馨郑昭佩山东师范大学地理与环境学院北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院

净初级生产力（NPP）是衡量生态系统健康的重要指标，直接影响全球碳循环和气候调节。在全球气候变化背景下，粮食主产区净初级生产力的时空变化及驱动因子的研究较少，故选择粮食产量大省河南省和黑龙江省为研究区，探究两省2001～2020... 详细信息

净初级生产力（NPP）是衡量生态系统健康的重要指标，直接影响全球碳循环和气候调节。在全球气候变化背景下，粮食主产区净初级生产力的时空变化及驱动因子的研究较少，故选择粮食产量大省河南省和黑龙江省为研究区，探究两省2001～2020年NPP时空变化和驱动因子的差异性，采用多种机器学习算法估算NPP并模拟共享社会经济路径（SSPs）未来气候情景下两省NPP的演变趋势。结果表明：①相比于单一算法，将AdaBoost和XGBoost算法的预测结果加权融合可以更准确地估算两省NPP。②2001—2020年河南省NPP呈增加趋势，空间上西部和南部高，北部低；该时间段内黑龙江省NPP也呈增加趋势，高值区出现在北部、中部和南部的林区，低值区出现在西部城镇化率高的地区。③河南省NPP变化最重要的气候驱动因子是降水，且较低的温度和较弱的潜在蒸散发的交互作用能增强降水对NPP的正向作用；黑龙江省NPP变化最重要的驱动因子是潜在蒸散发，较弱的潜在蒸散发和较低的年平均温度有助于黑龙江省NPP的增加。④SSP245和SSP585情景下两省NPP均呈减少态势，且SSP585情景下两省NPP减少的幅度更大，与温度的持续升高显著相关，未来应采取人为手段积极应对NPP减少带来的负面影响。

关键词：机器学习模型融合净初级生产力(NPP) 共享社会经济路径产粮大省

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CMIP6模拟北极海冰面积变化能力评估

极地研究 2024年

作者：胡舒涵丁瑞昌吴昊煜赵传湖黄菲中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室(POL)深海圈层与地球系统前沿科学中心(FDOMES)

全球变暖背景下北极海冰呈现融化和退缩加速的趋势,如何预测未来北极海冰面积变化成为当今的研究热点。本文综合考虑海冰面积变化和模式物理约束条件指标,评估了48个CMIP6模式模拟北极海冰面积变化的能力,将这些模式分为优秀、良好、中... 详细信息

全球变暖背景下北极海冰呈现融化和退缩加速的趋势,如何预测未来北极海冰面积变化成为当今的研究热点。本文综合考虑海冰面积变化和模式物理约束条件指标,评估了48个CMIP6模式模拟北极海冰面积变化的能力,将这些模式分为优秀、良好、中等和较差等4类,并对21世纪近期(2015—2040年)、中期(2041—2070年)和远期(2071—2100年)的海冰变化进行比较分析。结果表明,(1)综合上述两种评估指标遴选出的性能优秀模式的集合均值能很好地模拟历史时期的海冰变化,CMIP6模拟结果的离散程度显著降低,未来海冰面积变化预估的不确定性也大大减少。(2)性能优秀模式的集合均值结果显示,在21世纪近期,冬春季海冰面积减少缓慢,而夏秋季海冰面积减少较快。21世纪中远期,在共享社会经济路径(sharedsocioeconomic pathways, SSP)2-4.5情景下,北极9月几乎无冰,但全年海冰下降趋势有所减缓;在SSP5-8.5情景下,北极海冰面积全年减少速率大,且北极夏秋季将呈无冰状态。(3)在SSP2-4.5和SSP5-8.5两种情景下,北极的第1个夏季无冰年很有可能分别出现在2037年和2033年。

关键词： CMIP6 北极海冰面积共享社会经济路径应对变化评估

基于SSPs情景的全球海陆暴雨时序演变对比和突变特征预估

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水利水电技术 2020年第10期51卷 1-9页

作者：孔锋清华大学公共管理学院北京100084 清华大学应急管理研究基地北京100084 中国气象局气象干部培训学院北京100081

基于海陆分异视角,采用BCC-CSM2-MR模式的日值降雨数据和多种数理统计方法,对比分析2015—2100年不同SSPs情景下的全球海陆暴雨的时序动态变化和突变特征。结果表明:(1)2015—2100年不同SSPs情景下全球、全球陆地和全球海洋的暴雨量、... 详细信息

基于海陆分异视角,采用BCC-CSM2-MR模式的日值降雨数据和多种数理统计方法,对比分析2015—2100年不同SSPs情景下的全球海陆暴雨的时序动态变化和突变特征。结果表明:(1)2015—2100年不同SSPs情景下全球、全球陆地和全球海洋的暴雨量、暴雨日、暴雨强、暴雨量贡献率、暴雨日贡献率均呈增加趋势,且SSP5-8.5增加趋势最大,SSP3-7.0次之,SSP2-4.5再次之,SSP1-2.6最小。(2)高辐射强迫的SSP5-8.5情景和低辐射强迫的SSP1-2.6情景下的差异特征在全球陆地最大,全球次之,全球海洋最小。(3)2015—2100年不同SSPs情景下全球、全球陆地和全球海洋的暴雨量、暴雨日、暴雨强、暴雨量贡献率、暴雨日贡献率均发生了突变,且突变年份多分布在2050年之前。

关键词：暴雨海陆分异共享社会经济路径降雨贡献率线性趋势 Mann-Kendall突变检验气候变化

2种气候环境的湖南省2021—2050年归一化植被指数时空动态变化预测

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东北林业大学学报 2024年第1期52卷 46-53,91页

作者：张云峰向东佘济云曾哲礼齐帅洋陈楚琳中南林业科技大学长沙410004 怀化市林业局

以湖南省为例,以2001—2020年的气象数据和归一化植被指数(NDVI)时间序列数据为基础,利用多元线性回归分析法,对未来2021—2050年两种气候环境(SSP2-4.5、SSP5-8.5)的归一化植被指数进行预测,并运用泰尔-森(Theil-Sen)和曼-肯德尔(Mann-... 详细信息

以湖南省为例,以2001—2020年的气象数据和归一化植被指数(NDVI)时间序列数据为基础,利用多元线性回归分析法,对未来2021—2050年两种气候环境(SSP2-4.5、SSP5-8.5)的归一化植被指数进行预测,并运用泰尔-森(Theil-Sen)和曼-肯德尔(Mann-Kendall)两种分析方法探究气候变化对湖南省未来植被演变趋势的影响。研究表明:相对于历史时期(2001—2020年),未来SSP2-4.5、SSP5-8.5气候环境的增温趋势均较为平缓,SSP5-8.5环境,温度呈南高北低趋势,降水呈北多南少趋势,且SSP2-4.5气候环境湖南省北部区域降水呈显著减少趋势。两种气候环境的归一化植被指数均呈现出一定的上升趋势,尤其SSP5-8.5气候环境更为显著。因此,两种气候环境归一化植被指数变化趋势的共性是,长沙市的少部分区域、洞庭湖流域内及张家界市北部归一化植被指数下降明显,是未来植被修复的重点地区;而湘西土家族苗族自治州、怀化、邵阳、永州西部和郴州东部地区也存在归一化植被指数下降趋势,区域石漠化较为严重,后期应加强保护与治理;湖南省其他各区域未来植被有明显的改善趋势。

关键词：共享社会经济路径归一化植被指数时空变化泰尔-森中值趋势分析法曼-肯德尔检验法

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不同社会经济情景下水资源短缺的模拟研究

不同社会经济情景下水资源短缺的模拟研究

作者：杨文栋南京师范大学

学位级别：硕士

人口的增长和社会经济的发展给全球不同区域的水资源带来了巨大的压力,预期的气候变化和社会经济的发展变化可能会进一步加剧缺水的压力。目前已有研究调查了不同气候变化情境下的可再生水资源的变化,但少有研究综合考虑气候变化和社会... 详细信息

人口的增长和社会经济的发展给全球不同区域的水资源带来了巨大的压力,预期的气候变化和社会经济的发展变化可能会进一步加剧缺水的压力。目前已有研究调查了不同气候变化情境下的可再生水资源的变化,但少有研究综合考虑气候变化和社会经济发展所带来的压力。在本文中,通过将气候变化和社会经济发展整合在统一的评估框架下,评估不同社会经济情景下的水资源短缺情况,并进一步研究导致不同流域缺水的主要驱动因素。这对于我们清楚地了解全球不同区域的水资源状况,和其所面临的压力,合理分配区域水资源,为区域社会的发展和管理提出相关借鉴,以及在当前气候变化和人类活动加剧的情况下,本研究具有非常重要的意义。本文首先根据共享社会经济途径(SSP)估算21世纪的需水量,然后使用“代表性浓度途径(RCP2.6,RCP6.0,RCP8.5)”情景下的气候预测估算可再生水的供应量。并在不同社会模式下,评估全球不同区域的水资源短缺情况,进一步分析气候系统和人类系统对缺水变化的影响,本文的结论主要有:(1)在GFDL-ESM、Had GEM2-ES、IPSL-CM5A-LR三种气候模式下,利用全球水文模型Xanthos模拟发现,全球未来水资源供给在加拿大,俄罗斯,和印度有明显的增加,美国东半部,中国东南部,中东,南美部分地区以及东南亚等地区有明显的减少。(2)在不同社会发展情景下,全球水需求从基准年2005年到本世纪末都有上升。不同情景下不同部门的水需求的变化趋势基本是一致的,其中发电生产和初级能源转化两部门的水需求在未来是下降的,灌溉用水、生活用水、牲畜用水、工业制造用水在未来是增加的。此外,生物质能源需水未来在不断增加,已成为又一大需水部门,需要引起人们的重视。(3)通过利用水资源短缺指数,然后利用全球变化评估模型对全球不同区域进行缺水的评估,在三种不同的社会模式下,其缺水的空间分布基本一致,并预计在中国东部,印度北部和中东地区在2095年可能会经历极端缺水状况。进一步,分析了生活在不同缺水情况的人口,发现2050年全球可能将有一半的人,生活在严重缺水条件,如果不采取相应的减缓措施,未来缺水情况可能进一步恶化。(4)全球大约有80%的缺水变化是由人类系统所驱动的,局部区域的缺水会因为人类系统驱动而减少。同时,在向SSP情景中添加水资源技术革新后,部分区域的缺水变化在不同情景中,其主导因子可能会发生改变。综合考虑两个系统的综合影响,发现在SSP1情景中有25%的土地上水资源短缺在减少,而在SSP2,SSP4和SSP5中大约有10%左右的土地上缺水在减少。但是,在不同情景中,也有部分地区的缺水在增加。

关键词：水资源短缺情景全球变化评估模型共享社会经济路径

高质量完成气候雄心目标的省级分解方案情景比较研究

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高质量完成气候雄心目标的省级分解方案情景比较研究

作者：谢超鹏武汉大学

学位级别：硕士

气候政策是全球公共治理的核心议题,碳排放责任配额(CEAs)是气候政策的重要抓手。中国作为世界最大的能源消费国亦是碳排放规模最大的国家,一直主动投入到全球气候治理的实践当中。在《巴黎协定》中,我国提出了到2030年我国单位GDP碳排... 详细信息

气候政策是全球公共治理的核心议题,碳排放责任配额(CEAs)是气候政策的重要抓手。中国作为世界最大的能源消费国亦是碳排放规模最大的国家,一直主动投入到全球气候治理的实践当中。在《巴黎协定》中,我国提出了到2030年我国单位GDP碳排放强度将下降60%～65%这一减排目标。为进一步实现2020年提出的到2030单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%,争取2060年前实现碳中和的“气候雄心目标”,我国尚需做出更大努力。碳减排政策目标的实现需要以碳排放总量目标清晰化为前提,即减排政策制定的第一步是准确核算目标碳减排总量。有了总量目标,才能清晰化分解出微观目标。与此同时,全球温升目标到各国减排承诺转换过程中面临的各种不确定性,成为总量目标测定的一大障碍。在气候变化研究和评估的研究中,情景分析成为应对经济社会及气候变化不确定性重要的重要工具。在2021年发布的IPCC第六次评估报告(AR6)使用的CMIP6气候模型中,开发者公布了一套由不同社会经济模式驱动的新排放情景——共享经济路径(SSPs)。本文基于共享经济路径(SSPs)数据库,通过选取既满足国际温升目标又符合我国经济社会实际的不同情景,本文核算出三种情景下我国2020-2030年二氧化碳配额总量。进一步,本文将全国总量降尺度到省级层面,形成最初的各省碳排放配额分配方案。然而初始方案存在配额分配差异巨大、配额数量与区域经济发展和人口规模不相匹配的缺陷。针对碳配额分配的地区不平衡问题,本文建立了一种兼顾公平与效率等多种原则的综合配额分配模型——ZSG-DEA模型。从优化结果来看,经过模型迭代后的优化方案在缩小分配差异方面的到了明显的改善。结合各省分配前后配额差异可以发现,初始配额流向存在从北方省份流向南方的趋势,和从历史排放较多省份流向经济发展程度更高的省份的情况。这对于本文的一个重要启示是,在这些配额调减的省份中,大多数省份的历史发展方式严重依赖能源消耗,因此其应当承担更多的历史排放责任。通过将配额向高经济增长地区补偿,也能尽可能的支撑地区的经济发展不被碳排放空间所约束。进一步,有利于经济发展超前省份开展更多的绿色投资、创新低成本减排技术,又能够反哺碳排放压力较大的地区。最后,本文将测算所得各省年均碳排放空间作为各省减排压力的重要指标。针对不同减排压力的地区,本文也针对性的提出了差异性的政策建议,以期为全国碳减排政策的优化提供支撑。

关键词：共享社会经济路径省际碳减排责任 ZSG-DEA

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中国能源消耗、技术进步对碳排放的影响研究

中国能源消耗、技术进步对碳排放的影响研究

作者：杜宇北京化工大学

学位级别：硕士

目前中国正处于经济新常态时期,发展具有如下特点:一是经济增长速度由高速转为中高速,经济发展由速度导向变为质量导向。二是经济结构发生重大调整。三是经济增长由要素驱动增长转变为创新驱动增长。因此在新常态时期注重调整能源消耗结... 详细信息

目前中国正处于经济新常态时期,发展具有如下特点:一是经济增长速度由高速转为中高速,经济发展由速度导向变为质量导向。二是经济结构发生重大调整。三是经济增长由要素驱动增长转变为创新驱动增长。因此在新常态时期注重调整能源消耗结构,强调技术进步在碳减排方面的作用符合新常态的发展需求。首先,本文梳理国内外能源消耗、技术进步与碳排放关系的文献;接着对中国1997-2016年能源消耗、技术进步及碳排放的现状进行描述性统计分析;然后采用拓展的STIRPAT模型构建碳排放的影响因素模型,量化各因素对碳排放的影响作用,并且根据1997-2016年的年平均经济增速,将中国30个省份分为两组,分别为高经济增速组和低经济增速组,对两组再分别进行回归;最后采用共享社会经济路径(SSPs)和Logistic等式分别预测中国2017-2030年的碳排放量。本文根据实证研究得到如下结论:(1)能源消耗在全国样本、高经济增速组样本和低经济增速组样本中均对碳排放具有显著的促进作用。(2)自主研发技术在三个样本中对碳排放均具有促进作用,并且促进作用在高经济增速组中高于低经济增速组。(3)引进技术在三个样本中对碳排放均具有抑制作用,在高经济增速组中的抑制作用明显低于在低经济增速组中的抑制作用,且抑制作用不再显著。(4)中国进入新常态后,优化能源消耗结构,发展技术进步可以达到有效的碳减排效果,所有的预测结果均表明在2030年中国可以实现碳排放强度减少60%-65%的承诺。本文提出如下政策建议:(1)中国经济进入新常态后,调整经济发展模式。(2)优化能源消耗结构。(3)发展绿色的自主研发技术。(4)积极引进国外先进的技术。

关键词：能源消耗自主研发技术引进技术共享社会经济路径 Logistic等式