野外科學(xué)觀測研究

我國旱區(qū)生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能研究

蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄧建明教授等人與合作者研究了干旱驅(qū)動(dòng)的生物多樣性-土壤多功能關(guān)系的轉(zhuǎn)變。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communications。植物和土壤微生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響與調(diào)控模式將隨著氣候與環(huán)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(qū)的生態(tài)管理與保護(hù)政策等方面具有十分重要的科學(xué)指導(dǎo)意義。比如，在低干旱水平區(qū)域，植物多樣性及其生產(chǎn)力是影響生態(tài)系統(tǒng)功能與穩(wěn)定性關(guān)鍵限制性因素，這意味著該區(qū)域的生態(tài)保護(hù)更應(yīng)優(yōu)先保護(hù)植物多樣性；而在高干旱水平區(qū)域，土壤微生物多樣性是影響生態(tài)系統(tǒng)功能與穩(wěn)定性關(guān)鍵限制性因素。

野外調(diào)查樣點(diǎn)分布（a）和單個(gè)土壤功能與多功能性對干旱的非線性響應(yīng)（b-i）（圖片來源于蘭州大學(xué)網(wǎng)站）

全球燃燒面積下降背景下持續(xù)增加的森林野火排放

清華大學(xué)深圳國際研究生院環(huán)境與生態(tài)研究院鄭博與國內(nèi)外合作者揭示了全球野火碳排放變化驅(qū)動(dòng)力。相關(guān)成果發(fā)表于Science Advances。由樹主導(dǎo)的陸地植被區(qū)域雖然僅占全球野火燃燒面積的5%，卻貢獻(xiàn)了野火二氧化碳排放的18%，因?yàn)闃湓趩挝蝗紵娣e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(dǎo)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(tài)系統(tǒng)與草原生態(tài)系統(tǒng)相比在野火后恢復(fù)更慢，森林野火如進(jìn)一步導(dǎo)致毀林與森林退化，生態(tài)系統(tǒng)功能則在短期內(nèi)難以恢復(fù)和重建，對陸地生產(chǎn)力和碳匯產(chǎn)生長期不利影響。

人類活動(dòng)在獸類多樣性格局改變中的作用

中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所李學(xué)友、蔣學(xué)龍等人比較分析不同類型人類活動(dòng)對多維度野生動(dòng)物多樣性格局的影響，特別是對人類活動(dòng)敏感、行蹤隱秘的大中型獸類。相關(guān)成果發(fā)表于Conservation Biology。該研究基于橫斷山區(qū)45個(gè)長期紅外相機(jī)監(jiān)測樣地的數(shù)據(jù)，采用層次貝葉斯模型分析不同類型人類活動(dòng)對獸類群落結(jié)構(gòu)、功能及行為的影響。研究證實(shí)，相同區(qū)域內(nèi)不同類型人類活動(dòng)強(qiáng)度及其生態(tài)效應(yīng)可能存在差異，人類改造指數(shù)低的區(qū)域也可能存在頻繁的實(shí)時(shí)人類活動(dòng)，僅靠單一類型的人類活動(dòng)指數(shù)難以真實(shí)反映區(qū)域內(nèi)的人為壓力；因此，區(qū)域保護(hù)地管理和規(guī)劃需要同時(shí)考慮不同類型的人類活動(dòng)對物種多樣性和行為的影響。

中南半島秋海棠新發(fā)現(xiàn)

中國科學(xué)院昆明植物研究所稅玉民團(tuán)隊(duì)與俄羅斯、越南等多個(gè)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合報(bào)道中南半島4個(gè)新種和3個(gè)越南新記錄種。相關(guān)成果發(fā)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(qū)之一，為周邊國家和地區(qū)該屬生物多樣性的研究提供強(qiáng)有力的支撐。近年來，聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在進(jìn)一步驗(yàn)證所提出的世界該屬分類框架基礎(chǔ)上，為中南半島和印度次大陸生物多樣性的研究和保護(hù)提供了原創(chuàng)性的新發(fā)現(xiàn)。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(jìn)的積雪反照率參數(shù)化方案在青藏高原降雪模擬中的應(yīng)用研究

中國科學(xué)院青藏高原研究所馬耀明團(tuán)隊(duì)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(xiàn)的中到大雪、大到暴雪及8次特大暴雪過程進(jìn)行高分辨率（5km嵌套1km）的數(shù)值模擬試驗(yàn)，對每一次降雪過程進(jìn)行積雪反照率參數(shù)化方案的敏感性試驗(yàn)，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(jìn)的積雪反照率參數(shù)化方案的模擬性能。相關(guān)成果發(fā)表于Hydrology and Earth System Sciences。研究結(jié)果表明，基于MODIS遙感反照率產(chǎn)品和雪深資料改進(jìn)的積雪反照率參數(shù)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(qiáng)降雪過程中具有新的應(yīng)用前景。

站點(diǎn)觀測和WRF模擬的氣溫，其中def_scheme和new_scheme分別表示Noah默認(rèn)和改進(jìn)的積雪反照率參數(shù)化方案（圖片來源于中國科學(xué)院青藏高原研究所網(wǎng)站）

站點(diǎn)觀測和WRF模擬的反照率（圖片來源于中國科學(xué)院青藏高原研究所網(wǎng)站）

基于機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測中國森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)情況

中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所史文嬌、陶福祿等人基于搜集的1045個(gè)關(guān)于全國森林水源涵養(yǎng)的相關(guān)參數(shù)及其影響因素的站點(diǎn)數(shù)據(jù)，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(yǎng)量的地域分異規(guī)律。相關(guān)成果發(fā)表于Ecological Indicators。基于觀測數(shù)據(jù)利用隨機(jī)森林模型在預(yù)測中國森林水源涵養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)量占全國約50.61%。

沒有可靠的證據(jù)表明二氧化碳施肥效應(yīng)在過去30年間顯著降低

北京大學(xué)深圳研究生院城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)學(xué)院朱再春等人與國內(nèi)外合作者對全球范圍內(nèi)相對一致的二氧化碳施肥效應(yīng)開展了針對性研究。相關(guān)成果發(fā)表于Science。持續(xù)上升的大氣二氧化碳濃度對植被光合作用具有促進(jìn)作用（二氧化碳施肥效應(yīng)），是近幾十年陸地生態(tài)系統(tǒng)碳吸收持續(xù)增加的重要驅(qū)動(dòng)機(jī)制。厘清全球植被二氧化碳施肥效應(yīng)的時(shí)空變化及驅(qū)動(dòng)機(jī)制對于理解和預(yù)測陸地生態(tài)系統(tǒng)碳吸收潛力十分重要，這也一直是困擾學(xué)術(shù)界的難題。該研究指出，除了要充分考慮遙感時(shí)間序列數(shù)據(jù)的不確定性和統(tǒng)計(jì)分析模型的內(nèi)在缺陷外，還有必要結(jié)合站點(diǎn)觀測資料和生態(tài)系統(tǒng)模型模擬等方法，更加審慎地探討二氧化碳施肥效應(yīng)的時(shí)空變化問題。

地震紅外遙感與震熱異常前兆研究進(jìn)展

中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院遙感衛(wèi)星應(yīng)用國家工程實(shí)驗(yàn)室研究員孟慶巖團(tuán)隊(duì)開展了震前熱異常空間異質(zhì)提取模型在中國大陸的應(yīng)用研究。相關(guān)成果發(fā)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(shí)空相關(guān)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(shù)據(jù)的模擬預(yù)測實(shí)驗(yàn)中，模型取得了較好的預(yù)測結(jié)果，具有良好的業(yè)務(wù)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(yù)測模型，促進(jìn)了前兆二元預(yù)測向概率預(yù)測的有效轉(zhuǎn)化。