亚热带城市高温对城市生态系统碳通量的抑制作用研究
发布时间：2021-07-22 09:27
全球变暖对生态系统碳循环的影响研究是全球碳循环研究领域的热点话题,但城市热环境变化对城市生态系统碳通量影响的研究案例较少。使用经过参数本地化的植被光合作用与呼吸模型（VPRM,Vegetation Photosynthesis and Respiration Model）,分析2018年亚热带城市深圳高温对生态系统碳通量的影响。结果表明,（1）研究区高温对植被生长的抑制作用较为明显。当气温超过31℃或32℃以后,植被总初级生产力（GPP,Gross Primary Production）和净生态系统交换量（NEE,Net Ecosystem Exchange）均出现明显下降趋势。（2）城区站点的高温抑制现象比郊区站点出现更为频繁。2018年城区站点出现植被高温抑制的天数（平均82 d）显著高于郊区站点（平均56 d）。出现高温抑制的时间主要是夏秋季节,冬春季节由于多数情况没有达到热抑制温度阈值,研究区气温升高对植被生长具有促进作用。（3）高温抑制作用对GPP和NEE的季节变化有明显影响,其通量强度季节排序分别为:夏季>春季>秋季>冬季和春季>夏季>秋季&g...
【文章来源】：生态环境学报. 2020,29(09)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
研究区热环境梯度站点分布图
由季节每小时平均NEE模拟值与实测值的散点图可知（图2),VPRM模型能较好地模拟NEE,R2达到0.884。在右侧NEE较大处散点图最接近1?1参考线，模型模拟效果较好，在左侧NEE较小处的模拟效果次之，在中间值附近模拟效果较差。NEE模拟值与观测值的平均RMSE为2.946μmol·m-2·s-1，即模型平均误差为2.946μmol·m-2·s-1。对比散点图拟合线和1?1参考线可知，NEE模拟值相比观测值偏高。通过比较VPRM净碳通量模拟结果与杨梅坑站点通量观测值，可知两者整体变化趋势基本一致，在具体细节上存在差异。白天碳通量模拟结果存在明显高估现象，夜间NEE模拟效果较好，模拟值与观测值之间偏差相对较小（图3）。4个季节中夏季和冬季碳通量模拟值与观测值较为接近。模拟出现偏差的主要原因为VPRM所用遥感数据时空分辨率过低，相比实际情况光合有效辐射和植被指数数据存在一些信息偏差，从而导致白天NEE模拟值偏高。但从总体趋势性来说，VPRM模拟值变化趋势可以用来分析碳通量的季节变化特征，模拟结果具有较高可信度。
本研究将站点气温大于30℃的情况定义为“高温”条件。我们以5℃单位间隔，将5—35℃逐日温度变化曲线划分为6个区间范围（图4），对研究站点热环境特征进行直观分析。从各站点温度区间季节分布情况来看，25—35℃较高温度区间在夏季和秋季出现的频率较大，在春季和冬季出现的频率相对较小。具体来说，各站点5—20℃温度区间范围主要分布在冬季，其次是春季；20—25℃温度区间主要出现在秋季和春季；25—30℃较高温度区间主要出现在夏季，其次是秋季；而大于30℃高温区间主要出现在夏季，其次是秋季和春季。图4 2018年福田（a）、罗湖（b）、坪山（c）、大鹏（d）站日平均气温（tavg）、日最高气温（tmax）全年变化及逐小时温度在不同温度区间占比
【参考文献】：
期刊论文
[1]微观尺度城市热环境影响因素分析研究——以深圳市罗湖区为例[J]. 李洪忠,陈劲松,韩宇,张彦南. 生态环境学报. 2019(08)
[2]北京、天津和石家庄城市地表覆盖组分与结构特征对地表温度的影响[J]. 李孝永,匡文慧. 生态学杂志. 2019(10)
[3]2003-2017年北京市地表热力景观时空分异特征及演变规律[J]. 乔治,黄宁钰,徐新良,孙宗耀,吴晨,杨俊. 地理学报. 2019(03)
[4]大兴安岭重度火烧迹地天然次生林土壤温室气体通量及其影响因子[J]. 梁东哲,赵雨森,辛颖. 应用生态学报. 2019(03)
[5]极端高温对亚热带人工针叶林净碳吸收影响的多时间尺度分析[J]. 张弥,温学发,张雷明,王辉民,郭一文,于贵瑞. 应用生态学报. 2018(02)
[6]京津冀城市群热岛定量评估[J]. 刘勇洪,房小怡,张硕,栾庆祖,权维俊. 生态学报. 2017(17)
[7]沿海河谷盆地城市热岛时空特征及驱动机制[J]. 林荣平,祁新华,叶士琳. 生态学报. 2017(01)
[8]植被光合呼吸模型在千烟洲亚热带常绿针叶林的优化及验证[J]. 刘诚,黄建平,刁一伟,温学发,肖薇,张弥,李旭辉,刘寿东. 植物生态学报. 2015(04)
[9]崇明东滩滨海围垦湿地生长季CO2通量特征[J]. 王江涛,仲启铖,欧强,周剑虹,张超,王开运. 长江流域资源与环境. 2015(03)
[10]中国东部亚热带森林土壤呼吸的时空格局[J]. 周文嘉,石兆勇,王娓. 植物生态学报. 2011(07)
本文编号：3296891
【文章来源】：生态环境学报. 2020,29(09)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
研究区热环境梯度站点分布图
由季节每小时平均NEE模拟值与实测值的散点图可知（图2),VPRM模型能较好地模拟NEE,R2达到0.884。在右侧NEE较大处散点图最接近1?1参考线，模型模拟效果较好，在左侧NEE较小处的模拟效果次之，在中间值附近模拟效果较差。NEE模拟值与观测值的平均RMSE为2.946μmol·m-2·s-1，即模型平均误差为2.946μmol·m-2·s-1。对比散点图拟合线和1?1参考线可知，NEE模拟值相比观测值偏高。通过比较VPRM净碳通量模拟结果与杨梅坑站点通量观测值，可知两者整体变化趋势基本一致，在具体细节上存在差异。白天碳通量模拟结果存在明显高估现象，夜间NEE模拟效果较好，模拟值与观测值之间偏差相对较小（图3）。4个季节中夏季和冬季碳通量模拟值与观测值较为接近。模拟出现偏差的主要原因为VPRM所用遥感数据时空分辨率过低，相比实际情况光合有效辐射和植被指数数据存在一些信息偏差，从而导致白天NEE模拟值偏高。但从总体趋势性来说，VPRM模拟值变化趋势可以用来分析碳通量的季节变化特征，模拟结果具有较高可信度。
本研究将站点气温大于30℃的情况定义为“高温”条件。我们以5℃单位间隔，将5—35℃逐日温度变化曲线划分为6个区间范围（图4），对研究站点热环境特征进行直观分析。从各站点温度区间季节分布情况来看，25—35℃较高温度区间在夏季和秋季出现的频率较大，在春季和冬季出现的频率相对较小。具体来说，各站点5—20℃温度区间范围主要分布在冬季，其次是春季；20—25℃温度区间主要出现在秋季和春季；25—30℃较高温度区间主要出现在夏季，其次是秋季；而大于30℃高温区间主要出现在夏季，其次是秋季和春季。图4 2018年福田（a）、罗湖（b）、坪山（c）、大鹏（d）站日平均气温（tavg）、日最高气温（tmax）全年变化及逐小时温度在不同温度区间占比
【参考文献】：
期刊论文
[1]微观尺度城市热环境影响因素分析研究——以深圳市罗湖区为例[J]. 李洪忠,陈劲松,韩宇,张彦南. 生态环境学报. 2019(08)
[2]北京、天津和石家庄城市地表覆盖组分与结构特征对地表温度的影响[J]. 李孝永,匡文慧. 生态学杂志. 2019(10)
[3]2003-2017年北京市地表热力景观时空分异特征及演变规律[J]. 乔治,黄宁钰,徐新良,孙宗耀,吴晨,杨俊. 地理学报. 2019(03)
[4]大兴安岭重度火烧迹地天然次生林土壤温室气体通量及其影响因子[J]. 梁东哲,赵雨森,辛颖. 应用生态学报. 2019(03)
[5]极端高温对亚热带人工针叶林净碳吸收影响的多时间尺度分析[J]. 张弥,温学发,张雷明,王辉民,郭一文,于贵瑞. 应用生态学报. 2018(02)
[6]京津冀城市群热岛定量评估[J]. 刘勇洪,房小怡,张硕,栾庆祖,权维俊. 生态学报. 2017(17)
[7]沿海河谷盆地城市热岛时空特征及驱动机制[J]. 林荣平,祁新华,叶士琳. 生态学报. 2017(01)
[8]植被光合呼吸模型在千烟洲亚热带常绿针叶林的优化及验证[J]. 刘诚,黄建平,刁一伟,温学发,肖薇,张弥,李旭辉,刘寿东. 植物生态学报. 2015(04)
[9]崇明东滩滨海围垦湿地生长季CO2通量特征[J]. 王江涛,仲启铖,欧强,周剑虹,张超,王开运. 长江流域资源与环境. 2015(03)
[10]中国东部亚热带森林土壤呼吸的时空格局[J]. 周文嘉,石兆勇,王娓. 植物生态学报. 2011(07)
本文编号：3296891
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