气候变化对森林生态系统的影响及研究对策.

第19 卷第1 期中国农业气象1998 年 2 月

气候变化对森林生态系统的影响及研究对策

肖扬郭晋平

田双宝

薛俊杰

（山西农业大学,太谷030801

（太原市林业局

（山西农业大学

摘要在系统地分析和讨论全球气候变化背景的基础上,全面介绍了我国近

年来气候变化研

究方面的主要成果,探讨了我国未来气候变化的可能情景,重点分析了气候变化

对森林生态系统初级生产力、地理分布格局、组成结构和生物多样性、以及生态脆弱带和特殊生态系统等几方面的影响,讨论了各方面的研究现状、主要结论和发展趋势,指出了今后研究中需要重点解决的关键问题,并提出了为解决这些问题应采取的研究对策和重点研究领域。

关键词: 气候变化;森林生态系统;研究对策气候变化及其对全球生态系统和人类生存环境的影响,已经成为举世关注的重大科学问题。森林是陆地生态系统的主体,对维持生物圈的稳定,维护全球生命支持系统的功能具有举足轻重的作用。研究气候变化对森林生态系统的影响,研究在未来气候变化的挑战面前林业和森林

资源管理的对策,对保护生态环境和生物多样性,实现森林资源可持续利用都具有极为深远的意义。1 全球气候变化背景

工业化以来,由于大量化石燃料的燃烧、不合理的土地利用、森林的大面积砍

伐等人类活动,导致大气中“温室气体”浓度急剧增加,使全球气候在自然变率以外获

得一个额外的增温,并将进一步导致全球环境及生态系统的变化。据政府间气候变

化委员会(IPCC 1 990年公布的研究结果,按照现有大气二氧化碳浓度增长速率,到2060年,大气二氧化碳浓度将比工业化前增加一倍;大气二氧化碳浓度倍增将使下世

纪末全球平均气温上升3C (1.5~45C ,降水增加3%~

15%;其中陆地升温速率比海洋快,北半球高

纬度地区的升温比全球平均快。各区域变化规模和速率差异很大。由于海洋热膨胀和大陆冰的融化，全球海平面平均升高速率将达到6c m 10年(3~10c m 10年预计2030年全球海平面平均上升20c m ,到下世纪末上升65c m [15,16]。2 中国气候变化2.1 中国古气候变迁特征

中国气候变化是全球气候变化的区域表现。从气候变迁的历史背景来看,现代

气候处于第四纪大冰期的一个亚间冰期2冰后期。研究表明,在较大时间尺度上,气候表现出暖湿2干冷为特征的波动式变化过程。但变化速率相对来说是缓慢的,过

去1万年以来年均温变幅在±3C以内，过去3000年以来的温度变幅为1~2C。全国各区域气候变化细节不同,但变化趋势和特征基本一致。目前处于自1700年代(小冰期1550~1850年以来的波动式转暖过程中②。变化趋势与同期全球气

02?吆王开发.根据抱粉分析推断1万年来的气候变迁.全国第四纪学术会议

文件.1979

国家自然科学基金资助项目(39600115

第一作者简介:肖扬,男,1947年生,大学,副教授收稿日期:1997-01-06候变化趋势一致,但位相不同[11]。

2.2 中国近百年的气候变化

我国气候在近500年来经历了3个冷期（1470~1520,1620~1720和1840~1890

年, 其中以1620~1720年最冷和两个暖期（1550~1600和1720~1830年,温度变幅

0.5~1.0C,但2个暖期都处于小冰期，温度低于目前水平。20世纪以来气温开始回升,

在近百年中,1940~1945年达到回暖高峰,之后迅速变冷,直到70年代初为冷期,而后再次回暖,到80年代达到另一次暖峰,但回暖幅度低于全球平均水平,全国大部分地

区尚未超过40年代。我国北方地区80年代气温比50~60年代高0.3~1.0C,其中东北大部、内蒙古、新疆北部高1.0~25C,而南方部分地区近40年来还有所下降。

般来说冬季变暖明显,而夏季不明显,有些地区甚至出现夏季变凉,年最低气温都有所

上升,而最高气温多呈下降趋势[1,2]。

中国近百年来降水的变化趋势表现出鲜明的区域特点,各区域降水变化幅度和

位相相差很大[3,5]。就全国平均而言,本世纪头10年和50年代降水较多,而30年代和60~70年代是明显的少雨期,从70年代末至80年代初降水略有增加。其中近40

年来,我国华北、东北和西北西部变暖变干,西北东部的一些地区变冷变湿,西南（西藏

除外和长江中下游略为变冷变干,华南略为变暖变干。 2.3 中国气候未来变化趋

我国处于中低纬度地区,全国增温水平大体接近全球平均水平。根据张家诚的

意见,由于全球高纬度区增温幅度较大,将使影响我国冬季气温的冬季风有所减弱,使

我国冬季增温幅度比同纬度地区大。由于低纬度区增温幅度比中纬度区小,夏季增温幅度略小于同纬度区,从而使得我国冬夏温差缩小。夏季风活动的增强,将使我国

季风区向北、向西扩大,原来位于夏季风活动边缘地带的西北东部及华北地区,夏季

雨量可能减少,但全年雨量会有所增加,降水的年内及年际变率会缩小,干旱问题将会

有所缓和[7,8]。但降水问题的不同意见显著比温度问题更多。

对我国未来二氧化碳浓度倍增条件下气候变化的定量预测,目前仍很困难。由

于全球气候变化情景的定量预测仍存在许多不确定性,所以,利用全球模式对区域变

化情景的预测可靠性将更差。虽然我国学者为此做出了巨大的努力,但区域气候变

化模式仍有待进一步研究发展。全球模式的区域修正,不能从根本上克服不确定性[12]。

赵宗慈利用GFDL,C ISS,N CA R,O SU 和U K M O5 个全球大气海洋模式,对大气二氧化碳浓度倍增时我国气候进行模拟，其中以0 SU模式模拟结果较易被人们接受［11,12］。结果表明,大气二氧化碳浓度倍增将使我国气候变暖,全国平均变暖 2.69C,其中冬季变暖2.95C,我国东北、内蒙古西部、华南及西南地区变暖幅度高出全国平均值，达3C;夏季变暖2.35C ,以西北地区变暖幅度最大，达到2C ;而华南变化幅度最小，不到2C。大气二氧化碳浓度倍增对降水也有影响，模拟结果显示，全国年平均降水量相对于1951~1987 年平均年降水量,全国年平均降水量增加146.4mm,

其中，冬季增加11.2mm,夏季增加40.8mm,全国各地区间差异明显，其中三北地区增加幅度小于100mm,西南地区增幅也小于全国平均水平。全国年平均土壤湿度变化不大,但区域差异也很显著,其中三北地区会有所降低,西南地区变化极小,而华中、华

南、华东会提高。 3 气候变化对森林生态系统的影响

大气二氧化碳浓度增加及全球气候变化,对全球生态系统的影响是多层次和综

合性的。及时研究这些影响的性质、强度、规模,研究生态系统各个层次对这些影

响的响应及人类应采取的对策,是当前迫切需要解决的

全球性问题。森林是全球生态系统的稳定因素,是人类生存环境和生物多样性

保护的关键,也是人类生存不可缺少的资源,其强大的光合作用能力是大气二氧化碳一个重要的汇（Sink,而森林的砍伐和衰退又是大气二氧化碳浓度增加的重要的源。因此,研究和掌握森林生态系统对大气二氧化碳浓度增加和气候变化的响应是我们的共同任务。

3.1 气候变化对森林生态系统初级生产力的影响

由于大气二氧化碳浓度增加及温度和降水的变化,通过施肥效应、高温胁迫、

生长期延长、干旱化或湿润化,以及其它生理效应,将使森林初级生产力发生变化。