本文選題：地溫　切入點：氣溫　出處：《中國科學院大學(中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所)》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：氣候變暖毋庸置疑。氣候變化的影響是多尺度、全方位、多層次的,正面和負面影響并存。近年來,人們對氣候變化的關注與日俱增,研究表明,近150年全球氣溫平均上升了0.76℃,全球增溫影響著一系列生態(tài)過程和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。盡管氣溫升高對各生態(tài)系統(tǒng)過程的影響已被廣泛研究,但是地溫變化及其對地下過程的影響還知之甚少,尤其是在深層土壤中。本研究利用中國地溫及氣象數(shù)據,開展了近50年地溫變化過程的研究,并依托于中國科學院長嶺草地農牧生態(tài)研究站,從立地尺度分析了退化草地植被對地溫的影響及其機理。研究發(fā)現(xiàn):全國地表溫度普遍上升,平均以0.38℃/10a的速度遞增,高出氣溫30%�？赡軙䦟е峦寥辣阮A想中排放更多的C到大氣中。地表的年平均溫在北部地區(qū)和南部地區(qū)分別增加了2.07 4.04°C和0.66 2.21°C,增速最快在冬季。地溫的升高波及到3.2米土層。我們預測地溫升高會使土壤呼吸速度增加8%,加強了氣候變暖,并且地溫升高延長了潛在生長季長達12天。然而僅使用氣溫數(shù)據來推算土壤溫度的變化會低估上述影響。上述結果都強調了地溫升高以及使用地溫數(shù)據來評估和預測土壤過程的重要性。全國地表日最高溫以0.31℃/10a的速度增長,全國地表日最低溫以0.55℃/10a速度增長,地溫夜晚增高幅度大于白天,導致全國地表日較差(日最高溫與日最低溫之差)以0.25℃/10a的速度縮小。地表日最高(低)溫的升高趨勢自南向北(自東向西)逐漸增強。日照時數(shù)和降水是影響地溫不對稱增溫的重要因素。地氣溫差在某種程度上可以反映感熱通量的變化,也可對農作物的種植和管理提供依據。全國水平上50年平均地氣溫差為2.05℃(地溫氣溫),并以0.06℃/10a的速度縮小,其中冬季貢獻最大(0.17℃/10a)。中國溫帶草原區(qū)各層地溫的年平均值在10.3-10.6°C內波動,各層地溫呈現(xiàn)有規(guī)律的季節(jié)變化,其中秋冬兩季的地溫隨著土層加深逐漸升高,春夏兩季反之,且變化幅度以夏季最大,冬季次之,春秋兩季最小。本文建立一組對數(shù)函數(shù)模型來描述逐月地溫的垂直分布特征。春夏季節(jié)的各層地溫隨土層加深呈對數(shù)函數(shù)y=b+a(1-e-cx),秋冬季節(jié)的各層地溫隨土層加深呈對數(shù)函數(shù)y=b+a(1-e-c(d-x)),其中冬季和夏季的各月份地溫垂直特征明顯。研究的前15年夏季地溫隨土層深度變化的模擬函數(shù)為y=-14.7+15.54(1-e-0.1211x),冬季地溫隨土層深度變化的模擬函數(shù)為y=-14.7+15.54(1-e-0.1211(20-x)),兩者關于y=10對稱,即前15年的年均地溫為10℃。后15年平均夏季地溫隨土層深度變化的模擬函數(shù)為y=-14.5+15.36(1-e-0.1121x),冬季地溫隨土層深度的模擬函數(shù)為y=-14.5+15.36(1-e-0.1121(22-x)),兩者關于y=11對稱,即后15年的年均地溫為11℃。草地植被對光有截獲作用,草地退化越嚴重,其對光的截獲越小。時間上,植被截獲的光照度百分比大小順序為17點13點9點,以中午13點為例,未退化草地、輕度退化草地、重度退化草地對光的截獲分別為88%、62%、29%。植被對光的截獲分為物理遮擋損失部分和生命活動消耗部分,不同退化程度草地間的功能分配差異較大,其中未退化草地物理遮擋所消耗的光照度所占比例最大,以上午9點為例,植被共截獲了光照的80%,其中物理遮擋損失了66%,生命活動消耗了14%,剩余的20%被地面接收。草地植被對光的截獲直接降低了草地溫度,未退化草地降溫效果最明顯,與裸地相比,地表降溫近10°C(13:00)。輕度退化草地的降溫效果僅次于未退化草地,重度退化草地植被低矮稀疏,近于裸地,但其地表溫度仍與裸地有2-4°C的溫度差異。光照度與溫度的擬合結果也顯示二者具有較高的相關性。草地退化越嚴重地溫升高越大,這將打破地表熱量向下傳導和向上與大氣交換的平衡狀態(tài),改變草地大氣-植被-土壤的能量分配。
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【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S152.8

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本文編號：1587221