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Projected land use changes in the Qinghai-Tibet Plateau at the carbon peak and carbon neutrality targets

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Science China Earth Sciences 2023年第6期66卷 1383-1398页

作者： Runhong XU Peijun SHI Miaoni GAO Yanjun WANG Guojie WANG Buda SU Jinlong HUANG Qigen LIN Tong JIANG School of Geographical Science Qinghai Normal UniversityXining 810008China Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters/Institute for Disaster Risk Management/School of Geographical Science Nanjing University of Information Science&TechnologyNanjing 210044China Reasearch Institute of Climatic and Environmental Governance Nanjing University of Information Science and TechnologyNanjing 210044China

Based on historical land use for eight periods from 1980 to 2020 and the projected land use under seven Shared Socioeconomic Pathways(ssps:SSP1-1.9,SSP1-2.6,SSP2-4.5,SSP3-7.0,SSP4-3.4,SSP4-6.0,and SSP5-8.5)from 2021 to 2100,we conducted a study on past and future land use changes in the Qinghai-Tibet Plateau(QTP).This work aims to reveal the land use changes during the carbon peak(2021-2040)and carbon neutrality(2051-2070)periods and at the end of the 21st century(2081-2100).The results show that:(1)in the historical period(1980-2020),the land use types in the QTP were grassland(1475×10^(3)km^(2),58.2%),barren land(685×10^(3)km^(2),27.0%),forest land(243×10^(3)km^(2),9.6%),water(114×10^(3)km^(2),4.5%),cropland(18.6×10^(3)km^(2),0.7%)and urban land(0.3×10^(3)km^(2),0.01%).(2)Relative to the baseline period(1995-2014),the area of grassland is projected to decrease by 0.7%(SSP4-6.0)-5.4%(SSP2-4.5)(0.5-3.9%of the total area of the QTP),2.8%(SSP4-6.0)-12.5%(SSP3-7.0)(2.1-9.4%of the total area of the QTP)and 6.1%(SSP4-6.0)-21.7%(SSP4-3.4)(4.6-16.4%of the total area of the QTP)in the future three periods.In contrast,the forest land area is projected to increase,by approximately 2.5%(SSP4-6.0)to 30.1%(SSP3-7.0)(0.3-4.3%of the total area of the QTP),9.2%(SSP4-6.0)to 56.5%(SSP2-4.5)(1.3-8.0%of the total area of the QTP),and 21.2%(SSP4-6.0)to 72.8%(SSP2-4.5)(3.0-10.2%of the total area of the QTP)in the future three periods,respectively.(3)Approximately 0.4(SSP4-6.0)to 6.9%(SSP5-8.5),0.9(SSP4-6.0)to 2.7%(SSP4-3.4),and 0.04(SSP5-8.5)to 3.5%(SSP1-1.9)of land is expected to convert from grassland to forest land in the future three periods,respectively.The shift from grassland to forest land area is likely to enhance the carbon sink potential of the QTP in the future period.

关键词： Land use change ssps Carbon neutrality Carbon peak Qinghai-Tibet Plateau

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基于ssps预测格木在中国的潜在地理分布

北京林业大学学报 2022年第4期44卷 54-65页

作者：张明珠叶兴状刘益鹏李佳慧陈世品张国防刘宝福建农林大学林学院福建福州350002

【目的】格木为珍贵硬材树种,由于木材珍贵,其天然林资源遭受严重破坏,分布范围急剧缩小,数量稀少,被列为我国二级保护树种,探讨格木适生分布区对气候变化的响应,为格木天然资源的保护与引种栽培提供理论依据。【方法】基于格木55个天... 详细信息

【目的】格木为珍贵硬材树种,由于木材珍贵,其天然林资源遭受严重破坏,分布范围急剧缩小,数量稀少,被列为我国二级保护树种,探讨格木适生分布区对气候变化的响应,为格木天然资源的保护与引种栽培提供理论依据。【方法】基于格木55个天然分布点,以BCC-CSM2-MR气候模式和未来共享社会经济路径作为气候数据,结合海拔、土壤以及人类活动因子数据,用MaxEnt模型预测SSP1_2.6、SSP2_4.5和SSP5_8.53种情景下格木在2041-2060年(2050s)和2081-2100年(2090s)的生长分布区。【结果】当特征组合(FC)为片段化(H)、乘积型(P)和阈值型(T),调控倍频RM=2.5时,预测结果较为可靠。综合贡献率、置换重要值以及刀切法检验得出温度年较差、1月降水量、海拔、年降水量、月平均昼夜温差是影响格木地理分布的主导因子。在SSP1_2.6、SSP2_4.5情景中,格木总适生区面积有着不同程度的减少;SSP5_8.5情景下,格木总适生区增加,并在此情景下出现生长优势。福建、广西、广东原有生长区域的北部,云南、西藏南部小部分地区,以及四川盆地南部地区将成为格木潜在适生区。分析格木在2050s、2090s的3种情景下质心迁移方向,质心有向北迁移的趋势。【结论】温度、降水、海拔是影响格木当前与未来气候情景下地理分布的主导因子,极端气候变化带来的大幅度增温增湿一定程度上对格木生长起到促进作用,广东、广西北部的低山丘陵,云南西双版纳等可实行引种栽培,以期扩大格木在全国的种植区域。但为应对气候变化带来的不确定性,应适时适地加强对格木资源的保护,采取积极有效的措施减少气候变化对格木带来的负面影响。

关键词：格木 ssps MaxEnt 气候变化地理分布物种分布模型

1993—2018年中国沿海海平面异常升高的时空格局特征及潜在社会经济风险估计

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自然资源学报 2022年第4期37卷 1073-1088页

作者：孙艳伟李莹宁波大学地理与空间信息技术系宁波315211 宁波陆海国土空间利用与治理协同创新中心宁波315211 浙江省新型重点专业智库宁波大学东海战略研究院东海海洋生态研究中心宁波315211 黑龙江科技大学矿业工程学院哈尔滨150022

全球变暖诱发海平面上升是当前陆海作用领域的热点议题。应用卫星高度计观测海平面异常(SLA)数据,结合共享社会经济路径情景(ssps),探讨我国沿海地区1993—2018年海平面异常升高的时空格局特征及潜在社会经济风险。结果显示:(1)过去26年... 详细信息

全球变暖诱发海平面上升是当前陆海作用领域的热点议题。应用卫星高度计观测海平面异常(SLA)数据,结合共享社会经济路径情景(ssps),探讨我国沿海地区1993—2018年海平面异常升高的时空格局特征及潜在社会经济风险。结果显示:(1)过去26年间,我国沿海年均海平面和极端海平面均呈波动上升趋势,变化速率分别达到3.47±0.50 mm/a和4.74±1.39 mm/a。(2)空间上,我国四大海区上升速率由高到低排序为:东海>黄海>渤海>南海;省域尺度上,苏、闽、浙的海平面增速较大,而粤、沪、台的海平面上升速率较慢。(3)MK检验和Sen趋势分析显示,整个海区的年均海平面全部呈显著增加趋势,其中84.16%的区域处于增速中等偏慢水平,2.32%的区域增速快;而极端海平面中显著增加区域占76%,其中59.65%的区域增速慢,2.31%的区域增速快;无显著减少区域。(4)空间波动性上,我国历年海平面变化整体处于较低的波动水平;其中,较低波动区占61.31%,而高波动与较高波动区仅占到3.17%。(5)到2100年,我国海平面上升高度将达到71.71±19.01 cm;在三种共享社会经济发展路径下(SSP1、SSP2和SSP3),我国沿海地区潜在经济损失将达10万~21万亿元人民币(2005年可比价),受影响人口数达350万~550万人;其中,广东省水淹面积最大(占到省份陆域总面积的0.7%),经济和人口风险也最高。因此,减缓和应对海平面上升风险,是21世纪我国沿海地区保持经济社会、资源环境可持续发展的重要命题。

关键词：海平面变化时空分布 ssps 社会经济风险

土地系统演变与气候变化耦合的中国未来水稻潜在产量模拟研究

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中国科学：地球科学 2023年第8期53卷 1795-1807页

作者：李满春杜聪姜朋辉栾文博陈登帅南京大学地理与海洋科学学院江苏省地理信息技术重点实验室自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室南京210023 中国南海研究协同创新中心南京210023 南京农业大学公共管理学院南京210095 中国资源环境与发展研究院南京210095

土地系统和气候作为农业生产的核心要素,关系到耕地质量优劣,是农作物产量变化的关键驱动因子.然而,宏观尺度耕地演变与气候变化对粮食潜在产量的影响机制尚缺乏科学的量化模型.本文采用土地系统演变与气候变化耦合的建模思路,构建了GM-... 详细信息

土地系统和气候作为农业生产的核心要素,关系到耕地质量优劣,是农作物产量变化的关键驱动因子.然而,宏观尺度耕地演变与气候变化对粮食潜在产量的影响机制尚缺乏科学的量化模型.本文采用土地系统演变与气候变化耦合的建模思路,构建了GM-FLUS模型模拟中国未来40年土地系统变化,并据此改进全球农业区划模型(GAEZ),估算了国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5等四种情景下未来40年的中国水稻潜在产量及其空间分布,分析了水稻潜在产量的时空变化格局及其驱动因素,并据此提出了相应的增产策略.研究结果显示:(1)总体上,2020~2060年,中国水稻的潜在产量在SSP1-2.6和SSP3-7.0情景下呈现出增加的趋势,在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下呈现出减少的趋势;按照中国“力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的发展战略,与SSP1-2.6情景较为相近,水稻产量相对稳定.(2)在中国耕地保护政策下,2020~2060年水田面积的变化幅度较小,水稻潜在产量变化主要受气候影响.根据四种气候变化情景,气温均呈现上升的趋势,且在长江中下游、四川盆地及周边地区等水稻主产区对水稻潜在产量起负向作用;降水量在SSP1-2.6、SSP3-7.0情景和SSP2-4.5、SSP5-8.5情景,分别呈稳定增加、波动降低趋势,且降水量与水稻潜在产量的关系以正相关为主.(3)未来在注重水田保护的基础上,应注重培育耐高温的水稻品种,采取防高温措施来应对未来气温升高对水稻产量的影响.同时,仍需健全灌溉与排涝设施,确保“旱能灌、涝能排”.

关键词：土地系统 ssps GAEZ 水稻潜在产量粮食安全

基于CMIP6模式的乌江流域气温与降水时空变化

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人民长江 2022年第11期53卷 53-60页

作者：陈梓延姜彤王艳君姜汕周建苏布达南京信息工程大学地理科学学院江苏南京210044 南京信息工程大学灾害风险管理研究院江苏南京210044

为了探究乌江流域未来气温与降水的时空变化特征,基于1961~2014年中国区域逐日气象格点数据,对国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)中ssps情景(SSP1-1.9,SSP1-2.6,SSP4-3.4,SSP2-4.5,SSP4-6.0,SSP3-7.0,SSP5-8.5)齐全的全球气候模式(GCM)进行了降尺度与偏差订正,在评估气候模式对乌江流域气温、降水模拟能力的基础上,预估分析了近期(2021~2040年)、中期(2041~2060年)、末期(2081~2100年)流域气温与降水的变化特征。结果表明:①2021~2100年乌江流域的年平均气温、季节气温均呈上升趋势。相对于基准期(1995~2014),各情景下近期年平均气温增幅均在1℃左右,在中期、末期,年平均气温增幅最小为1.4℃和1.3℃(SSP1-1.9),最大为2.3℃和4.6℃(SSP5-8.5);夏季与秋季气温增幅多为同时期四季气温增幅中最小和最大;空间上,年、季平均气温增幅总体上呈现出由流域上游向下游逐渐增大的分布特征。②2021~2100年乌江流域的年、季降水总体呈上升趋势。相对于基准期,各情景下年降水变化率均在近期最小,末期最大;季节尺度,夏、秋季降水变化率最小,冬季降水变化率最大;空间上,春、冬两季降水变化率总体上从流域上游至下逐渐增大,秋季降水变化率分布特征与春、冬两季相反;年降水和夏季降水多呈现出中游变化率最大的特点。研究成果可为流域应对气候变化提供科学依据,有助于水资源管理和社会经济发展规划。

关键词：气温降水 ssps 时空变化 CMIP6模式乌江流域

Some reflections on researches of Future Earth changes in air quality and climate

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Advances in Climate Change Research 2015年第2期6卷 126-130页

作者： ZHANG Xiao-Ye Key Laboratory of Atmospheric Chemistry Institute of Atmospheric CompositionsChinese Academy of Meteorological Sciences

Within the context of our current research and understanding of climate change,decisionmakers are particularly concerned with the extent of future climate change,its comprehensive impact,and the types of socioeconomic pathways available with respect to mitigation and adaptation.Among the factors contributing to these important issues,the role of air pollution in global and regional climate warming remains as one of the largest uncertainties.On the basis of understanding of the IPCC Fifth Assessment Report,specifically,in the role of air pollution in climate change,scenarios establishment,and relationship between the Shared Socioeconomic Pathways(ssps) and Representative Concentration Pathways(RCPs).Weaknesses and reflections were discussed here especially in strengthening impact,adaptation and mitigation research that related with changes in air pollution and climate.In the future,there are needs to in-depth understand how and why the air pollution in China is so serious and changing; to understand the likely future changes in air pollution and climate; to strengthen comprehensive impact research and selective reduction strategies related to changes in air pollution and climate.Furthermore,this study outlines the needs to develop strategies to close the loop of differential impacts and costs; to establish co-benefits and sustainable development goals,to identify the crucial risks and options for synergies/trade-offs; to integrate sector-specific details with macro-economics,and to integrate the assessments of the various policy instruments.All these focus areas will help to facilitate the transition of economic development patterns towards green and low-carbon development.

关键词： Air pollution and climate change ssps and RCPs Imp

长江上游干旱事件预估及其对水力发电影响研究

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气象科学 2023年

作者：彭振华胡鑫孔蕊徐杨毛劲乔张增信三峡水利枢纽梯级调度通信中心河海大学水利水电学院智慧长江与水电科学湖北省重点实验室河海大学水文水资源学院

基于第6次国际耦合模式比较计划(CMIP6)气候模式数据和SPEI干旱指数，预估了2021—2100年长江上游干旱事件演变趋势及其对水力发电的影响。结果表明：(1)多模式集合MME数据能够较好地模拟1961—2014年长江上游气温和降水的年内变化和年... 详细信息

基于第6次国际耦合模式比较计划(CMIP6)气候模式数据和SPEI干旱指数，预估了2021—2100年长江上游干旱事件演变趋势及其对水力发电的影响。结果表明：(1)多模式集合MME数据能够较好地模拟1961—2014年长江上游气温和降水的年内变化和年际波动特征，相关系数分别达到0.99和0.96;(2)未来长江上游总体呈现变湿的趋势，但2021-2050年干旱事件仍频繁发生。其中，在SSP2-4.5情景下，该时期干旱发生频率在11.74%～28.32%之间，金沙江上游是干旱频率最高的地区；在SSP5-8.5情景下，相比2021—2050年，2071—2100年几乎全流域干旱发生频率均有不同程度的增加，干旱发生频率在11.73%～29.55%之间；(3)多模式多情景预估表明，2021—2045年是长江上游干旱频发期。基于SWAT水文模型预测，在SSP2-4.5情景下，2025—2027年长江上游干旱事件可能导致三峡水库相比多年平均减少2 120亿m3入库流量，此外，高排放情景下三峡水库入库流量可能比低排放情景下下降更为严重。以上研究结果可为气候变化背景下的区域干旱减灾与水电供应提供参考。

关键词：长江上游干旱指数水力发电 CMIP6 ssps SWAT

基于ssps气候场景的银杉潜在分布区预测与GAP分析

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基于SSPs气候场景的银杉潜在分布区预测与GAP分析

作者：罗楚滢中南林业科技大学

学位级别：硕士

近一个世纪以来,全球气候变暖已经成为了不可抑制的趋势,气候变暖影响着全球水热分布以及土壤微生物等,气候的变化将对生物多样性带来巨大的威胁,对植物的生长与繁殖产生巨大影响。银杉是一种我国特有的濒危植物,国家一级保护植物,数量... 详细信息

近一个世纪以来,全球气候变暖已经成为了不可抑制的趋势,气候变暖影响着全球水热分布以及土壤微生物等,气候的变化将对生物多样性带来巨大的威胁,对植物的生长与繁殖产生巨大影响。银杉是一种我国特有的濒危植物,国家一级保护植物,数量稀少且分布狭窄,具有重要的科研价值、观赏价值、生态价值与用材价值,保护银杉对保护生物的多样性具有重要意义。本文以全球气候变暖为研究背景,以银杉分布数据、环境因子数据、未来气候数据、自然保护区数据为基础,运用SPSS软件、MaxEnt模型、ArcGis软件等,筛选因子,预测银杉的潜在分布区,找到影响银杉潜在分布的关键环境因子以及该因子最适合银杉生长的阈值,预测银杉在未来不同年份、不同浓度路径下的潜在分布区,并分析其关键因子及变化趋势。基于预测结果,对银杉潜在分布区进行保护空缺分析,以期对银杉的保护提供数据基础与科学依据。本文得出如下结论:(1)最干月份降水量、下行紫外线辐射对银杉生长的贡献率分别为66.1%、14.6%,可以被认为是影响银杉分布最关键的环境因子;若以生存概率大于0.5作为适应范围,则适宜银杉生存的主要环境条件为:最干月份降水量18.03～215.63mm,下行紫外线辐射1070728～1437806W·m;(2)当前气候条件下,银杉核心适生区面积为13.25 × 104km2,占国土面积的1.38%,一般适生区面积为74.43×104km2,占国土面积的7.73%。我国银杉潜在分布区范围较小,且核心适生区分布狭窄。核心适生区主要位于我国的湖南省、重庆市、广西壮族自治区、贵州省、湖北省、台湾省的部分山脉地区;(3)在未来三种不同气候情景下,银杉的核心适生区均呈扩张趋势,扩张区主要分布于云南、浙江、福建、贵州四省。此外,实验结果表明中间发展情景(SSP2-4.5)未来更适合银杉的生长与繁殖,银杉增长面积最多;(4)在 SSPI-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5 三种情景下 2050 年、2070 年、2090 年的九次预测中,bio16(最干月份降水量)都是贡献率最高的因子,因此可以被认为是影响银杉未来分布范围最关键的因子,其次,bio6(最冷月份最低温度)、海拔出现次数较多且贡献率较高,也可以被认为是未来影响银杉分布的重要因子;(5)在当前气候条件下,银杉潜在分布区在自然保护区内面积较小,占比较小,未来银杉潜在分布区在自然保护区中面积与比例均有所增加,但总体来说银杉潜在分布区的保护空缺面积仍然较大,其中最适合银杉分布的南方地区,自然保护区呈数量多、面积小的特征。

关键词：银杉 MaxEnt ssps 潜在分布区气候场景 GAP分析

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新疆地区未来积雪时空演变特征研究

新疆地区未来积雪时空演变特征研究

作者：张庆杰南京信息工程大学

学位级别：硕士

积雪深度的变化通过改变地表和大气之间的能量和水平衡,对水文、生态系统和农业产生深远影响。本研究选用了CMIP6中ssps情景齐全的五个全球气候模式,结合1979-2014年新疆地区积雪深度长时间序列数据集,分析了新疆地区在1979-2014年积雪... 详细信息

积雪深度的变化通过改变地表和大气之间的能量和水平衡,对水文、生态系统和农业产生深远影响。本研究选用了CMIP6中ssps情景齐全的五个全球气候模式,结合1979-2014年新疆地区积雪深度长时间序列数据集,分析了新疆地区在1979-2014年积雪深度的时间变化和空间分布特征,并对我们所选取的气候模式在研究区对积雪深度的模拟能力进行了评估,利用机器学习的方法来分析气温、降水、风速、湿度、日照等不同气象要素对积雪深度的影响,然后预估了研究区到2100年积雪深度的年际变化特征和积雪深度在21世纪三个不同时期:2021-2040年(近期)、2041-2060年(中期)、2081-2100年(末期)相对于基准期(1995-2014年)的时空变化特征。由机器学习分析出的结果得出气温和降水在新疆地区对积雪深度变化起着主导作用,因此我们还分析了新疆地区到2100年气温和降水的时间变化趋势以及不同ssps情景下气温、降水与积雪深度之间的定量关系,得到的主要结论如下:1.新疆地区在1979-2014年间由雪深长时间序列数据集表现出的平均积雪深度总体上呈现出缓慢波动下降的趋势,下降速率为0.96cm/10a。1979-2014年间五个气候模式在模拟出的积雪深度平均值与雪深数据集表现出的积雪深度值的误差在4%左右,多模式集合平均的结果与雪深数据集的结果的差别并不大。与雪深数据集相比,由气候模式模拟得到的积雪深度值在一定程度上可以反映积雪深度在年内变化的基本特征,年内积雪深度为最大分布的月份为1月到3月,并且气候模式的模拟值在1月到3月与雪深数据集的误差均较小,因此本研究我们重点关注1月到3月的积雪深度的时空变化特征,将1979-2014年不同气候模式模拟的积雪深度空间分布和雪深数据集表现出的积雪深度空间分布进行了对比得出,新疆大部分地区由气候模式模拟得到的积雪深度和雪深数据集的积雪深度具有相似的空间分布特征,本研究所选取的气候模式可以用来预估新疆地区未来的积雪深度的时空变化。基于机器学习的方法对不同气象要素和积雪深度之间的变化进行分析,得出气温和降水这两个气象要素在新疆地区对积雪深度的相对重要性远大于其他气象要素。2.气候模式经过偏差订正后对新疆地区气温和降水这两个气象要素与观测值之间的相关系数均大于0.8,经过偏差订正后的气候模式在新疆地区对气温和降水有比较好的模拟能力,并且气候模式在新疆地区对气温的模拟能力要优于降水。新疆未来的气候总体上呈现出暖湿化的趋向。不同ssps情景下气温、降水在21世纪中期、远期相对于基准期的变化均大于21世纪近期相对于基准期的变化。3.新疆地区到2100年期间的积雪深度呈现出缓慢波动上升的趋势,积雪深度的平均增幅为0.41cm·(10a)。21世纪三个不同时期,高排放情景下积雪深度的增幅相对较大,末期高排放情景下增幅达20%左右。新疆地区在21世纪三个不同时期相对于基准期的空间分布特征有所不同,具体来说,积雪深度在21世纪前期相对于基准期的增幅在三个不同时期中较小,并且积雪深度减小的地区主要分布在塔里木盆地的西部地区;21世纪中期积雪深度增加的地区主要出现在准噶尔盆地东部地区,而塔里木盆地的大部分地区的积雪深度将会有所减少;21世纪后期积雪深度增幅较大的区域主要出现在准噶尔盆地的东部地区。4.不同ssps情景下新疆地区到21世纪末积雪深度的演变特征和气温、降水等气象要素变化之间的定量关系存在一定的差异,随着排放情景的增加,积雪深度与气温、降水的相关系数也在不断变大。在SSP1-1.9和SSP2-4.5情景下,气温对积雪深度的影响较大,但在SSP5-8.5情景下,降水对积雪深度的影响较大。

关键词： CMIP6 ssps 积雪深度预估新疆