第3章 第3節(jié) 全球變化的模擬

第三節(jié)全球變化的模擬利用模式模擬全球變化是全球變化研究的一個(gè)重要方法。在子過程基礎(chǔ)上正確和重復(fù)地模擬地球系統(tǒng)的某些功能，是檢驗(yàn)對該過程的認(rèn)識程度的一種有效途徑。模式也是綜合概括現(xiàn)有知識和明確關(guān)鍵知識空白的必不可少的途徑。模式類型：按照模式適用空間的大小可把模式分為全球模式、區(qū)域模式、局地模式等不同空間尺度的模式。模式的作用是可以幫助把小尺度的觀測和試驗(yàn)結(jié)果推廣到區(qū)域乃至全球尺度。當(dāng)建立在小尺度上的模式向更大的空間擴(kuò)展時(shí)，需要進(jìn)行尺度放大同樣，全球模式應(yīng)用到區(qū)域尺度時(shí)需要進(jìn)行細(xì)化。氣候模式與氣候模擬。碳循環(huán)模式。碳循環(huán)模式氣候變化評價(jià)模型生態(tài)模式與植被和生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)模擬生態(tài)模式與植被和生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)模擬從全球分析的觀點(diǎn)來看，植被可被描述為由形態(tài)學(xué)（如樹與草）、物候?qū)W（如常綠樹與夏綠樹）、生理學(xué)（如C3草和C4草）、對環(huán)境的極端條件的耐受能力（如北方針葉林與溫帶針葉林）、對擾動敏感和散布形式等所限定的植物功能類型的組合。當(dāng)自然擾動造成一個(gè)地區(qū)的生物質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，會發(fā)生導(dǎo)致植被的組成和物理特征變化的演替過程，趨于穩(wěn)定狀態(tài)的植被其演替和自然擾動近于平衡。斑塊是沒有空間差異、內(nèi)部均質(zhì)的植物群落所占居的土地單位，其空間尺度通常為10～100m。景觀由大量相鄰的、相互作用的斑塊所組成，其空間尺度通常為1～10km。區(qū)域是由各種相互作用的景觀類型的鑲嵌構(gòu)成，其空間尺度至少為100km，可大至幾個(gè)大氣環(huán)流模型（GCM）模擬的單元格（每個(gè)單元格為500km）。區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)合，構(gòu)成了大陸與全球生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能研究分為斑塊、景觀和區(qū)域三種尺度。區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)合，就構(gòu)成了大陸與全球生態(tài)系統(tǒng)。區(qū)域模式假設(shè)現(xiàn)代的植被與氣候之間處于平衡狀態(tài)，以現(xiàn)代氣候與植被類型之間的關(guān)系為基礎(chǔ)，根據(jù)氣候和環(huán)境參數(shù)，預(yù)測生態(tài)群落的空間分布，尤其是從大陸尺度至全球尺度生態(tài)群落的分布。區(qū)域模式是平衡模式，也稱靜態(tài)模式，只有使用每一生態(tài)群落的特定平衡值，才能預(yù)測其它的生態(tài)系統(tǒng)的特征。動態(tài)模式是建立在斑塊尺度上的、用來動態(tài)描述生態(tài)系統(tǒng)組成和功能的模型。能夠預(yù)測通過演替和自然擾動，植被的組成和結(jié)構(gòu)的變化，或預(yù)測植被對變化的氣候的瞬時(shí)響應(yīng)。生態(tài)系統(tǒng)模式的兩種基本型式：區(qū)域模式和動態(tài)模式。全球植被模型通常通過區(qū)域模型的尺度細(xì)化和斑塊模型的尺度放大來產(chǎn)生，兩種方法的結(jié)合與相互補(bǔ)充對于完善全球植被模型是十分必要的。已經(jīng)建立或正在建立的全球植被模型有Prenitice等（1992）提出的BIOME、Woodward提出的動態(tài)全球植物地理學(xué)模型（DOLY），以及由IGBP的全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)核心計(jì)劃開發(fā)的全球植被動態(tài)模式（DGVM）。變化的模擬由斑塊尺度動力學(xué)基礎(chǔ)上的局地模型來完成，模型包括了斑塊尺度上的實(shí)際過程。對于每個(gè)主要植被類型均建立相應(yīng)的局地模型，根據(jù)地形資料以及氣候變化的空間內(nèi)插，每個(gè)局地尺度上模擬的結(jié)果相互連接形成景觀單元，然后這些景觀單元聚集成區(qū)域尺度上的模型。全球植被動態(tài)模式（DGVM）是與大氣環(huán)流模式（GCMs）相連接的全球植被動態(tài)變化模式。在小尺度模擬的聚集過程中，逐步融入暴風(fēng)、火災(zāi)、人類土地利用等較大尺度上的重要過程，以對生態(tài)系統(tǒng)在全球變化條件下如