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973项目 |
| 青藏高原隆升机制及其资源、环境效应项目第四课题：青藏高原现代表生过程及其相互作用研究 |
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负责人：欧阳华
来源: 973项目
实施时间: 1999-2003
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自1998年以来，课题进行了大量的野外考察、定位观测、室内数据及资料整理分析、样品分析化验等工作，积累了详实的第一手资料，在青藏高原大气臭氧低谷动态特征及变化趋势，高原典型地区大气边界层特征及地面能量收支，青藏高原粗网格（60x60km）气候模式，高原典型冰川退缩的规模和速度，高原多年冻土的水热变化特征，高原主要类型生态系统的碳平衡特征，增强UV-B辐射和增温试验对高原草甸生态系统的影响，高原典型地区土地利用/土地覆被变化的规模、速度及环境效应，藏族传统文化因素在青藏高原的土地利用变化中的作用,高寒草甸草场退化过程的基本规律,大渡河上游森林区采伐迹地退化过程及恢复技术途径,高原生态资产评估等方面都取得了新进展。到目前为止已经在SCI收录刊物上发表论文12篇，国际会议及国内核心刊物论文83余篇，超额圆满地完成了前三年的研究计划和目标。课题所获得的主要成就为：
（1）提出了60年代高原气候变化存在3个变暖中心，即高原中部班戈地区、北部芒崖地区、南部定日地区。而3000米以下的高原东和东南侧，则存在变冷中心。变暖和变冷中心存在一个不连续过渡带，变暖随海拔高度线性增加只存在于高原东和东南侧的海拔1000米－3000米之间。
（2）基本阐明了青藏高原上空大气臭氧低谷动态特征及变化趋势。研究表明，高原上空平流层气溶胶的光学厚度在冬季最大，春秋季次之，夏季最小；在垂直分布上，气溶胶在70hPa附近有一个极大值区，其高度在夏季时较低（100 hPa左右），而冬季时较高（50 hPa左右），这是高原地区特有的现象；青藏高原上空是一个臭氧递减的强中心，也是全球同纬度地区三个递减中心之一，这是由于其平流层下部臭氧异常减少造成的。夏季高原臭氧低谷有加深的趋势，其递减率最大值为-0.336%/a，加深区域为78-94ºE和29-33°N。
（3）阐明了高原典型冰川退缩的规模和速度。祁连山西段小冰期盛时至1956年冰川面积减少量占1956年冰川面积的12.7%；大雪山区在1956-1990年间冰川的面积减少了7.82km2，占1956年冰川面积的4.8%，冰川面积减小的绝对量和相对量基本与小冰期最盛时至1956年期间的变化量相当。小冰期盛时至1956年祁连山西段冰川储量和长度平均减少了14.1%和11.5%。近4年来，随气候的变暖，高原中部的唐古拉山小冬克玛底冰川和昆仑山口附近的煤矿冰川消融不断增强，零平衡线平均上升50m，冰川末端呈持续退缩状态。
（4）揭示了高原多年冻土的水热变化特征。确立了高原多年冻土活动层年变化的4个阶段，即：夏季的融化过程、秋季的冻结过程、冬季的降温过程和春季的升温过程，不同阶段活动层中的水、热传输和水热耦合特征有着本质的差异。40年来，伴随着气温的升高和高原局部（青藏公路沿线）的人为活动影响，多年冻土退化主要表现为地温升高、活动层加厚、冻土不衔接化、融区的增加和扩展。限制地表水分蒸发对地温升高的贡献最大，这在很大程度上动摇了以前认为黑色沥青路面吸热是青藏公路破坏主要原因的观点，对指导青藏公路的整修有着极其重要的实践意义，同时也为将上马的青藏铁路工程中冻土问题的研究铺垫了良好的基础。
（5）估算了高原主要类型生态系统的碳平衡特征。不同海拔地带三种亚高山森林类型均为C的汇，系统每年每公顷固定C量为6-7吨，而森林砍伐后土壤排放CO2变强，地面成为C的源（每年每公顷净排放C量约19.3吨），因此林地的存在对减少温室气体排放具有重要作用。高寒矮嵩草草甸生态系统碳的积累略大于释放，系统每年每公顷净吸收C量约0.61吨，目前生态系统仍然处于碳积累的过程；而过度放牧会显著降低生态系统的净初级生产力，导致该系统转变成为碳源，每年每公顷净排放C量约0.87吨。高原农田生态系统（冬小麦）全年C净吸收量为2-2.5吨（即碳汇），其中小麦收割后到次年拔节期间，土壤C排放大于植被吸收，在拔节-成熟阶段植被C吸收远高于土壤C排放。
（6）初步阐明了增强UV-B辐射及增温对高寒矮嵩草草甸主要植物种群物候学特性及其光合生理的影响，包括：增温1-1.5 ℃可使植物种群生长期延长4.95天，即各物候期的始期提前，而末期推迟，并导致组成植物群落的主要种群在高度、盖度、重要值、生物量等方面均有显著变化，即禾本科牧草的比例增加，莎草和杂草减少，物种的丰富度显著降低，总生物量减少20%左右。增强UV-B辐射对高寒矮嵩草草甸大多数植物的光合放氧速率的影响不大，即高原植物对UV-B辐射有很强的适应性；增强UV-B辐射会加速大多数植物的衰老死亡过程，并影响某些物种的开花期和开花数。
（7）阐明了1951-1999年间拉萨市城区土地利用/土地覆被变化的规模、速度及环境效应。拉萨市城区拓展迅速：1951-1999年城区扩大10.31倍, 城市建设面积扩大近19倍，扩建速度68.63 hm2/a，1971-1999年间耕地面积减少了23.66％，变化的规模和速度是过去1300多年所无法比拟的。
（8）阐明了藏族传统文化因素在青藏高原的土地利用变化中的作用。 传统文化是一种使土地利用方式保持稳定的力量，它对于遏制盲目垦荒、滥砍滥伐和保护生物多样性等具有一定的积极意义。这种力量与政策、技术进步、人口增长等其它驱动力一起共同决定着土地利用变化的方向。青藏高原的土地利用变化是在外来文化和技术进步的冲击下传统文化发生变迁的结果。
（9）阐明了高寒草甸草场退化过程的基本规律。长期的超负载放牧是草地退化的最关键因素，而鼠害程度和气候因素只是对草地退化的过程中起着加速或减缓作用。 |
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