全球变化背景下中国东部季风区自然物候时空变化研究

自然物候变化可指示气候变化及陆地生物圈对气候变化的响应、适应的过程与结果，是当前全球变化研究的"热点"。中国东部是全球最典型的季风气候区之一，也是全球生物群区（biome）最多、生态梯度最显著、生物多样性最丰富的区域之一，对全球气候变化的响应比较敏感，是研究自然物候与全球气候变化关系的理想地区。本项目拟以1963年以来中国科学院"中国物候观测网"历年自然物候观测资料为基础，辅以同时段的气象观测资料及20世纪80年代以来的植被遥感数据；综合采用时间序列分析、空间特征分析、序列相关分析、空间场相关分析及地统计学等各种统计分析方法；深入研究中国东部季风区自然物候的时空格局变化特征及气候变化与物候变化的关系，并对当前物候对气候变化指示性等物候应用领域的若干关键基础科学问题进行深入探讨；为深入理解全球变化的事实、影响和生态系统适应等科学问题提供资料基础及科学依据，为物候应用研究与实践提供理论依据。

物候是全球变化的敏感指示器，在近年气候变暖背景下，再次引发学术界极大关注。本项目在中国东部季风区物候变化时空特征、物候变化驱动因素及对生态系统影响等方面取得重要成果，主要进展包括：.1..物候变化特征.荟萃分析表明，大部分地区（覆盖93.1%的站点）春夏季物候在近50年显著提前，大部分地区（覆盖65.7%的站点）秋季物候有推迟趋势。春夏季物候期平均提前趋势为2.75天/10年，秋季为2天/10年的推迟趋势。空间上看，物候变化与气候变化的强弱基本一致。该成果在样本覆盖区域、物种数量等方面，是迄今最具系统性的中国物候变化结果。.2..物候响应机理研究.在历史上较暖的时段、春季物候期较早或生长于更低纬度地区的物种，其物候对气温变化的响应更加敏感。这种规律可用项目组构建的物候机理模型来解释。基于物候模型，插补了间断物候数据，得出了物候变化真实趋势；采用偏最小二乘回归模型划分了影响春季物候的“冷激”和“热驱”阶段，揭示了气候变化对物候的复杂影响。.3..物候变化对生态系统和人类活动影响.在气候变化影响下，植物群落中不同物种物候的相对次序发生了变化，影响种间竞争关系。受物候变化影响，我国北方大部分地区木本植物春季霜冻风险降低。物候变化也影响到人类游憩活动。在北京和西安，赏叶植物色木槭的叶全变色期在近50年快速推迟，显著影响到人们秋季旅游活动的安排。.4..历史物候序列重建.以往物候学研究中长时间物候序列较少。为此我们利用物候指数方法重建了中国东部及子地区长达170年的春季物候序列。该成果提出了利用历史文献资料重建物候序列的方法体系，首次发布了涉及范围广、数量化方法完备、时间跨度长的中国历史物候变化序列,有助于诊断当前气候变化对生态系统影响是否具有历史“相似型”。.项目组在上述研究中共发表38篇论文，其中SCI 24篇，核心期刊论文14篇。其中有成果发表在高影响因子期刊（例如Global Change Biology，Journal of Geophysical Research），关于未来物候变化预测的论文被IPCC AR5所引用，关于北京物候变化的论文被Nature Climate Change列为研究亮点予以重点介绍。这些成果不仅圆满完成了项目既定的考核指标，也在国内外产生重要影响，对中国物候学的发展起到了极大推动作用。