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    “中国北方干旱半干旱区气候变化及敏感生态系统的响应与适应”重大项目指南

    日期 2017-07-12   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      中国北方干旱半干旱区占近一半的国土面积,是丝绸之路经济带的关键区域。这一地区地处欧亚大陆腹地,是东亚季风和西风环流的交互作用区,且气候变化的区域差异性明显。气候变化和长期不合理的人类开发曾导致这一区域大量湖泊干涸,生态环境恶化,荒漠化问题严重,沙尘天气频发,且对中国东部地区以至北半球的环境状况有着重要影响。为了改善这一地区的生态状况,中国政府自1970年代开始在广大的干旱半干旱区开展了世界最大规模的植被恢复与重建,最有代表性的是“三北防护林工程”、“退耕还林还草工程”和“京津风沙源治理工程”。在未来一段时间内,改善区域植被覆盖的任务仍将持续和强化。然而,未来的气候变化以及生态耗水使得中国干旱半干旱区生态建设的效果充满不确定性,迫切需要在复原过去气候、水资源和生态系统变化的基础上,对生态系统变化进行归因分析,理解生态系统对气候变化的响应过程,从而更可靠地预测区域气候和生态系统的未来演化趋势,评估生态建设面临的风险。中国科学家在过去数十年的研究为干旱半干旱区气候变化过程与预测、退化生态环境的治理等方面打下了坚实基础,当前需要更加重视多学科的协同攻关和深度融合,开展不同时间尺度研究成果的整合以及加强具有预警意义的敏感生态系统(森林、湖泊湿地)的研究,实现科学研究与国家重大战略需求的对接。启动中国北方干旱半干旱区气候变化及敏感生态系统的响应与适应研究,具有重要科学理论意义和战略价值。

      由于森林和湖泊湿地生态系统的演化常常发生在百年甚至千年的时间尺度上,基于过去数十年的研究难以准确预测未来,因此需要在更长时间尺度上探讨自然系统的演化规律,尤其是需要加强对过去气候变化过程、陆地植被与湖泊湿地的生态响应、气候变化的机理及区域分异、区域生态系统变化归因等方面问题的系统研究。在上述方面,仍然存在诸多亟待解决的重大科学问题,需要开展地理学、气候学、水文学、生态学、湖沼学等多学科结合的综合研究。

      一、科学目标

      揭示全新世以来不同时间尺度上(千年、百年、年代和年际)中国干旱半干旱区气候变化的空间差异、变化规律及西风-季风相互作用机制,阐明这一区域森林、湖泊湿地生态系统对气候变化的响应过程、反馈机制及适应特征,预估未来气候变化过程的时空分异及其对森林、湖泊湿地生态系统的影响,服务于国家生态安全建设。

      二、研究内容

      (一)气候与生态系统变化历史的时空重建。

      整理全新世、过去1000年和过去60年等三个时间尺度的区域气候变化代用资料和现代观测资料;补充收集关键地区气候变化和生态系统演化的代用资料;复原典型区域全新世以来气候变化、植被类型和地理分布(包括水平带和垂直带)格局以及湖泊水位演变,过去1000年以来古气候和古水文变化,以及过去60年以来气候年代际变化、木本和草本植被覆盖的变化及湖泊水量、水质的变化;认识以上变化在不同时间尺度上的空间差异,提出变化的时空模式。

      (二)生态系统对现代气候变化的响应和适应。

      以干旱区山地和半干旱区林草交错带的森林为对象,揭示干旱半干旱区森林生长、死亡与更新对气候变化的响应机制,特别是外部干扰在森林生态系统动态中的作用;以典型湖泊湿地为研究对象,揭示湖泊水位、矿化度、营养盐和生产力(主要是浮游植物和水生植物)的变化对气候变化的响应,着重研究气候、植被、水文相互作用对于湖泊面积和营养盐变化的影响;在植被-气候关系、植被结构与功能、物种分布三个层次上评估干旱半干旱区主要生态系统类型对气候变化的适应能力。

      (三)气候变化机制与生态系统变化归因。

      揭示年际到千年尺度西风-季风相互作用机制,厘清不同区域的水汽来源及驱动因子;耦合气候和陆面过程,诊断地表特征变化(侧重湖泊湿地和植被动态)的反馈过程及其对干旱半干旱区气候变化的影响和机制,对比自然影响和人为影响下气候变化的机制差异;研究全球变化背景下陆地水循环与生态系统变化之间的耦合机制,研发气候-陆面-水文耦合模型,包括流域产汇流、地下水、地表水体(湖泊、湿地)动态等水文过程,植被动力学过程以及人类活动过程等参数化方案,揭示气候-陆面-水文过程多尺度相互作用机理;模拟全球变化背景下中国干旱半干旱区生态系统历史演化过程并用重建结果检验,对生态系统变化进行归因分析,揭示其驱动机制。

      (四)气候变化预测与生态系统风险管理。

      在全球气候模式的基础上嵌套区域气候模式,预估不同排放情景下至本世纪末的气候变化特征,不同气候变化和区域经济社会情景下干旱半干旱区湖泊湿地及森林(尤其是人工林)生态系统变化趋势;基于不同时间尺度的气候变化幅度与植被响应特征,确定当前植被与气候之间的耦合程度;针对干旱半干旱区土地利用现状,评估未来不同排放情景下生态系统适应气候变化的主要限制因素和风险格局,并提出应对策略。

      三、申请注意事项

      (一)申请书的附注说明选择“中国北方干旱半干旱区气候变化及敏感生态系统的响应与适应”(以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理)

      (二)申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项(含1700万元/项)。

      (三)本项目由地球科学部负责受理。




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