野外科學觀測研究

我國旱區生物多樣性與生態系統功能研究

蘭州大學生命科學學院草地農業生態系統國家重點實驗室鄧建明教授等人與合作者研究了干旱驅動的生物多樣性-土壤多功能關系的轉變。相關成果發表于Nature Communications。植物和土壤微生物多樣性對生態系統多功能性的影響與調控模式將隨著氣候與環境條件的改變而變化，這對在全球變化背景下，因地制宜地制定我國旱區的生態管理與保護政策等方面具有十分重要的科學指導意義。比如，在低干旱水平區域，植物多樣性及其生產力是影響生態系統功能與穩定性關鍵限制性因素，這意味著該區域的生態保護更應優先保護植物多樣性；而在高干旱水平區域，土壤微生物多樣性是影響生態系統功能與穩定性關鍵限制性因素。

野外調查樣點分布（a）和單個土壤功能與多功能性對干旱的非線性響應（b-i）（圖片來源于蘭州大學網站）

全球燃燒面積下降背景下持續增加的森林野火排放

清華大學深圳國際研究生院環境與生態研究院鄭博與國內外合作者揭示了全球野火碳排放變化驅動力。相關成果發表于Science Advances。由樹主導的陸地植被區域雖然僅占全球野火燃燒面積的5%，卻貢獻了野火二氧化碳排放的18%，因為樹在單位燃燒面積上生物量和含碳量更高。雖然增加的森林野火燃燒面積少于減少的草原野火燃燒面積，但仍基本抵消了由草原野火減少導致的二氧化碳排放量下降，使20年來全球野火二氧化碳排放量基本持平。森林生態系統與草原生態系統相比在野火后恢復更慢，森林野火如進一步導致毀林與森林退化，生態系統功能則在短期內難以恢復和重建，對陸地生產力和碳匯產生長期不利影響。

人類活動在獸類多樣性格局改變中的作用

中國科學院昆明動物研究所李學友、蔣學龍等人比較分析不同類型人類活動對多維度野生動物多樣性格局的影響，特別是對人類活動敏感、行蹤隱秘的大中型獸類。相關成果發表于Conservation Biology。該研究基于橫斷山區45個長期紅外相機監測樣地的數據，采用層次貝葉斯模型分析不同類型人類活動對獸類群落結構、功能及行為的影響。研究證實，相同區域內不同類型人類活動強度及其生態效應可能存在差異，人類改造指數低的區域也可能存在頻繁的實時人類活動，僅靠單一類型的人類活動指數難以真實反映區域內的人為壓力；因此，區域保護地管理和規劃需要同時考慮不同類型的人類活動對物種多樣性和行為的影響。

中南半島秋海棠新發現

中國科學院昆明植物研究所稅玉民團隊與俄羅斯、越南等多個團隊聯合報道中南半島4個新種和3個越南新記錄種。相關成果發表于Phytotaxa。秋海棠屬為世界有花植物第5大屬，是熱帶山地地被層種類最為豐富的類群之一，近期也是世界物種多樣性增長最快的類群。目前，中國該屬種類已迅速增加到200種以上，成為世界該屬種類最為豐富的地區之一，為周邊國家和地區該屬生物多樣性的研究提供強有力的支撐。近年來，聯合研究團隊在進一步驗證所提出的世界該屬分類框架基礎上，為中南半島和印度次大陸生物多樣性的研究和保護提供了原創性的新發現。中國的生物多樣性為周邊國家生物多樣性研究提供了支撐。

改進的積雪反照率參數化方案在青藏高原降雪模擬中的應用研究

中國科學院青藏高原研究所馬耀明團隊利用天氣與氣候模式（WRF）耦合Noah陸面過程模式，對近兩年在青藏高原出現的中到大雪、大到暴雪及8次特大暴雪過程進行高分辨率（5km嵌套1km）的數值模擬試驗，對每一次降雪過程進行積雪反照率參數化方案的敏感性試驗，并通過青藏高原野外臺站地氣相互作用觀測資料評估改進的積雪反照率參數化方案的模擬性能。相關成果發表于Hydrology and Earth System Sciences。研究結果表明，基于MODIS遙感反照率產品和雪深資料改進的積雪反照率參數化方案，在提高WRF耦合Noah模擬青藏高原降雪和融雪能力方面具有普適性，在模擬青藏高原強降雪過程中具有新的應用前景。

站點觀測和WRF模擬的氣溫，其中def_scheme和new_scheme分別表示Noah默認和改進的積雪反照率參數化方案（圖片來源于中國科學院青藏高原研究所網站）

站點觀測和WRF模擬的反照率（圖片來源于中國科學院青藏高原研究所網站）

基于機器學習預測中國森林生態系統水源涵養情況

中國科學院地理科學與資源研究所史文嬌、陶福祿等人基于搜集的1045個關于全國森林水源涵養的相關參數及其影響因素的站點數據，分析了不同植被類型在全國尺度和流域尺度森林及各蓄水層水源涵養量的地域分異規律。相關成果發表于Ecological Indicators。基于觀測數據利用隨機森林模型在預測中國森林水源涵養量空間分布上有較好的效果。長江流域、松花江流域、西南諸河流域和珠江流域的森林水源涵養量約占全國78.33%（其中長江流域占41.19%）。除灌叢外，亞熱帶針葉林、溫帶落葉闊葉林、亞熱帶和熱帶山地針葉林、亞熱帶常綠闊葉林、寒溫帶和溫帶山地針葉林的森林水源涵養量占全國約50.61%。

沒有可靠的證據表明二氧化碳施肥效應在過去30年間顯著降低

北京大學深圳研究生院城市規劃與設計學院朱再春等人與國內外合作者對全球范圍內相對一致的二氧化碳施肥效應開展了針對性研究。相關成果發表于Science。持續上升的大氣二氧化碳濃度對植被光合作用具有促進作用（二氧化碳施肥效應），是近幾十年陸地生態系統碳吸收持續增加的重要驅動機制。厘清全球植被二氧化碳施肥效應的時空變化及驅動機制對于理解和預測陸地生態系統碳吸收潛力十分重要，這也一直是困擾學術界的難題。該研究指出，除了要充分考慮遙感時間序列數據的不確定性和統計分析模型的內在缺陷外，還有必要結合站點觀測資料和生態系統模型模擬等方法，更加審慎地探討二氧化碳施肥效應的時空變化問題。

地震紅外遙感與震熱異常前兆研究進展

中國科學院空天信息創新研究院遙感衛星應用國家工程實驗室研究員孟慶巖團隊開展了震前熱異常空間異質提取模型在中國大陸的應用研究。相關成果發表于Remote Sensing of Environment。研究證明，地震熱異常與4級以上地震存在顯著的時空相關性。研究新提出的“加熱核過濾器”（heating core）可有效剔除非震熱異常影響，提高地震熱異常信噪比。在基于歷史地震數據的模擬預測實驗中，模型取得了較好的預測結果，具有良好的業務化前景。該研究提出的基于歷史地震頻率和熱異常前兆的混合地震概率預測模型，促進了前兆二元預測向概率預測的有效轉化。