基于多源观测揭示极端气候事件对青藏高原高寒草甸碳循环的影响

With the global warming, the frequency and intensity of extreme climate events (ECE) is obviously increasing. How the changing climate affects the terrestrial ecosystem carbon cycle is one of most important research subjects in climate change. Most of the conducted researches focused on how increased temperature changes the terrestrial ecosystem carbon cycle, only very few research was about ECE. In recent years, with the increasing of frequency and intensity of ECE, the impact of ECE on carbon cycle has aroused more attention. Therefore, in this study, we intend to study the impact of ECE on carbon cycle of alpine meadow in Tibetan Plateau by integrating multi-source observations including in-situ observations and satellite remote sensing observations with light use efficiency model and process based carbon cycle model. We will analyze the changing characteristic of ECE in Tibetan Plateau at various time and spatial scale. We will examine what are the main forces that cause carbon fluxes abnormal change; whether there is a significant change characteristic of ECE disturbed carbon fluxes; how the carbon cycle model perform during ECE happening; in what extent the model-data fusion will improve the carbon cycle simulation accuracy during ECE happening. Finally, greatly improving the understanding of how ECE affect the carbon cycle in Tibetan Plateau, and providing constructive suggestions to cope with climate change in this region.

随着全球变暖极端气候事件发生的频率和强度都在显著增加。气候变化如何影响陆地生态系统碳循环一直是全球变化研究的主要内容之一。以往的研究主要集中在温度升高对陆地生态系统碳循环的影响，很少关注极端气候事件，近年来随着极端气候事件的频发，研究者开始注重其对碳循环的影响。因此本研究以高寒草甸为研究对象，利用野外观测、碳循环模型和数据同化等方法，从不同的时间和空间尺度认识极端气候事件的变化规律，及其对高寒草甸碳循环变量的影响。探讨青藏高原高寒草甸碳循环极端事件的主要原因，极端事件对碳循环的干扰是否存在显著的变化特征；在极端气候事件发生的时段，常规碳循环模型的模拟精度如何；在融合地表观测后模型是否能够准确模拟极端气候条件下高寒草甸碳循环等问题。进而深入认识全球变化背景下高寒草甸碳循环过程。为这一区域应对全球变化提供参考意见。

随着全球变暖不断加剧，极端气候事件发生的频率和强度都在显著增加。气候变化如何影响植被一直是全球变化研究的主要内容之一。以往的研究主要集中在温度升高对植被的影响，很少关注极端气候事件，近年来随着极端气候事件的频发，研究者开始注重其对植被的影响。因此本研究以青藏高原高寒植被为研究对象，利用野外观测、遥感反演、多源数据整合等方法，从不同的时间和空间尺度认识极端气候事件的变化规律，及其对高寒草甸的影响。本研究的主要内容包括两个方面，（1）利用站点观测和网格气象数据提取了青藏高原极端高温、极端低温事件，分析这些事件的变化规律；（2）利用植被指数和植被物候作为植被的代理指标，分析植被对极端气候事件的响应机制。通过本研究发现：（1）青藏高原极端高温事件存在显著的增加趋势，而极端低温事件在显著减少；从季节尺度来看，极端高温事件在春夏秋三季变化趋势依次排序为秋季>春季>夏季；极端低温事件在春夏秋三季变化趋势依次排序为夏季>春季>秋季；浅层土壤温度和空气温度都得出了同样的结论；（2）通过分析极端气候事件发生前后的植被指数发现，植被对极端低温事件的响应强于极端高温事件的响应。植被各季节对极端温度事件的响应情况不一，各季节差异很大。分析植被物候发现，春季发生极端低温事件，绝大部分站点会推迟进入返青期，春季发生极端高温事件，绝大部分站点会提前进入返青期；秋季发生极端高温事件，绝大部分站点会推迟进入枯黄期，秋季发生极端低温事件，绝大部分站点会提前进入枯黄期。在本项目的资助下发表高质量SCI论文5篇；培养硕士研究生3名；相关研究成果被新华网等媒体进行了报道，并得到了大量的同行引用。