青藏高原植被变化空间异质性及其对气候变暖响应的模拟

利用1982-2010年多源、多时相卫星遥感影像和地面监测数据，采用旋转经验正交函数分解方法（REOF），基于大陆尺度、区域尺度以及地区尺度三级空间尺度，以植被多年时间动态变化特征为指标，揭示青藏高原不同空间尺度植被变化时空特征，并划分特征空间分区。运用多种气候诊断与数理统计分析方法，综合气象、地理、社会经济因素，通过逐步筛选分析得到各空间分区植被变化主导气候因子，并总结青藏高原局地尺度植被变化及其对气候变化响应的典型空间模态。基于LPJ-DGVM模型，建立动态植被覆盖模拟模型，并利用模型分析青藏高原植被覆盖对气候变暖的响应特征及其在空间区域分布的差异与成因。全面、客观认识青藏高原植被变化的空间异质性，促进青藏高原植被对气候变化响应及其区域差别研究的深入，为青藏高原生态建设规划、适应和应对气候变化发展战略措施的实施提供基础数据支持和科学依据。

利用卫星观测NDVI数据，进行了青藏高原植被变化三级典型空间分区划分，并将青藏高原按植被变化特征划分为5个典型空间区域。在气候变化背景下，近25年来，青藏高原大部地区植被呈增长趋势。但青藏高原南部偏西的第一空间分区内，植被在进入21世纪后出现显著下降趋势，气候变暖对该区域植被的生长产生非常不利的影响。同时，基于LPJ-DGVM模型，考虑A2、B1、B2三种未来情景，利用CGCM2、CSIRO2、PCM、HadCM3、ECHam4五个气候模式，分别模拟了2001-2050年青藏高原地区植被变化动态过程。筛选了其中最优模拟结果的B2情景下的PCM气候模式模拟输出结果，讨论了青藏高原地区未来植被变化时空特征。模拟的预测结果表明，未来到2050年期间，青藏高原植被NPP在数值和空间区域面积的扩张上都十分明显，且北部低植被NPP区增长趋势强于南部。而NPP值为50-100gC/m2/year的区域的北向扩张现象明显，这种增长趋势在21世纪30年代后更为明显。然而，未来植被返青期可能将会有所推迟、黄枯也将延迟。植被类型分布状况的模拟结果表明， C3草本植被北向扩张迁移的空间分布变化特征非常显著，但2030年代以后，伴随北向扩张趋势的发展，高原北部C3草本植被盖度不断提高、区域不断增大的同时，高原南部C3草本的区域则出现了显著缩减，其覆盖度大部地区将下降至低于20%的水平。此外，北方阔叶夏绿林、温带阔叶夏绿林、北方针叶常绿林无论从分布区域上还是从覆盖度的变化趋势上都呈显著增加趋势，且空间分布上有由分散斑状分布向成区连片分布方向发展的现象。植被土壤碳库未来在空间分布与储量均保持相对稳定，但植被碳库将明显增长，高值区的面积与含量的级别均有明显增加，且其低值北限也不断向北扩展直至36ºN。