进展:区域建模视角探究三江源不同冻土区NPP时空变化特征

By permalab Published February 14, 2022 News & Events

气候变暖引发的多年冻土退化会干扰高寒生态系统的稳定性并影响NPP的积累。位于青藏高原东部的三江源地区有“中国水塔”之称，生态系统脆弱，下伏着大面积的不稳定的高温多年冻土。尽管前人已经进行了一些站点研究，但整个区域对气候变化背景下不同冻土类型区NPP的时空变化仍然了解甚少。鉴于此，不同于之前研究采用半经验或生态等不能描述冻土物理过程的模型，PermaLab团队选用了既包含水热传输过程又包含碳循环和植被动态过程的Noah- MP 陆面过程模型来模拟1989-2018年三江源地区的NPP动态变化。

模拟结果表明：

Noah-MP能够有效地模拟三江源地区NPP的时空变化。模拟结果与实测结果吻合较好，土壤温度和土壤水分的纳什系数（NSE）和效率系数（R）值均在0.80以上，GPP的NSE和 R值在0.75以上。
1989-2018年，三江源地区的NPP以1.09 g C m⁻²yr⁻²的速度增长。 NPP在前15年(1989-2003) 快速增长，但在2004年以后的15年显著下降。（图1）
1989-2018年，三江源季节性冻土区的年平均NPP (299.7 g C m⁻²yr⁻¹) 远高于多年冻土区 (198.5 g C m⁻²yr⁻¹), 但是，多年冻土区NPP的增长速率为1.43 g C m⁻²yr⁻²，远高于季节性冻土区NPP的变化速率(0.67 g C m⁻²yr⁻²)。在发生多年冻土退化的地区，NPP既有增加的变化，也有减少的变化。（图2）

图 1 1989 – 2018年三江源地区模拟的NPP(A)、气温(B)和降水(C)的年际变化。灰色、橙色和蓝色虚线分别代表1989 – 2018年、1989 – 2003年和2004 – 2018年的趋势线。CR: NPP（g C m⁻²yr⁻²）、气温(℃ yr^-1)和降水(mm yr^-1)的变化率。

图 2 2018年三江源冻土分布类型 (A),不同冻土类型NPP的年际变化(B)，1989-2018年多年冻土区的NPP变化率(C)，季节性冻土区NPP的变化率(D)，多年冻土区(E)和季节性冻土区(F) NPP变化趋势的显著性检验；I、II、III分别代表黄河、长江和澜沧江。(B)中的灰色虚线代表1989年至2018年的趋势。CR: NPP的变化率（g C m⁻²yr⁻²）。(E,F)中的空白区域表示p值>0.1。

该工作以“Spatiotemporal characteristics of NPP changes in frozen ground areas of the Three-River Headwaters Region, China: a regional modeling perspective” 为题发表在“Frontiers in Earth Science” 期刊上，受第二次青藏高原科考和国家自然科学基金资助。/文：胡佳楠；核：南卓铜

下载：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2022.838558/full，Open Access，可以自由下载。

引用: Hu J, Nan Z* and Ji H (2022) Spatiotemporal Characteristics of NPP Changes in Frozen Ground Areas of the Three-River Headwaters Region, China: A Regional Modeling Perspective. Front. Earth Sci. 10:838558. doi: 10.3389/feart.2022.838558

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