第3章 第3节 全球变化的模拟

第三节全球变化的模拟利用模式模拟全球变化是全球变化研究的一个重要方法。在子过程基础上正确和重复地模拟地球系统的某些功能，是检验对该过程的认识程度的一种有效途径。模式也是综合概括现有知识和明确关键知识空白的必不可少的途径。模式类型：按照模式适用空间的大小可把模式分为全球模式、区域模式、局地模式等不同空间尺度的模式。模式的作用是可以帮助把小尺度的观测和试验结果推广到区域乃至全球尺度。当建立在小尺度上的模式向更大的空间扩展时，需要进行尺度放大同样，全球模式应用到区域尺度时需要进行细化。气候模式与气候模拟。碳循环模式。碳循环模式气候变化评价模型生态模式与植被和生态系统动力学模拟生态模式与植被和生态系统动力学模拟从全球分析的观点来看，植被可被描述为由形态学（如树与草）、物候学（如常绿树与夏绿树）、生理学（如C3草和C4草）、对环境的极端条件的耐受能力（如北方针叶林与温带针叶林）、对扰动敏感和散布形式等所限定的植物功能类型的组合。当自然扰动造成一个地区的生物质发生变化时，会发生导致植被的组成和物理特征变化的演替过程，趋于稳定状态的植被其演替和自然扰动近于平衡。斑块是没有空间差异、内部均质的植物群落所占居的土地单位，其空间尺度通常为10～100m。景观由大量相邻的、相互作用的斑块所组成，其空间尺度通常为1～10km。区域是由各种相互作用的景观类型的镶嵌构成，其空间尺度至少为100km，可大至几个大气环流模型（GCM）模拟的单元格（每个单元格为500km）。区域生态系统的联合，构成了大陆与全球生态系统。生态系统的结构与功能研究分为斑块、景观和区域三种尺度。区域生态系统的联合，就构成了大陆与全球生态系统。区域模式假设现代的植被与气候之间处于平衡状态，以现代气候与植被类型之间的关系为基础，根据气候和环境参数，预测生态群落的空间分布，尤其是从大陆尺度至全球尺度生态群落的分布。区域模式是平衡模式，也称静态模式，只有使用每一生态群落的特定平衡值，才能预测其它的生态系统的特征。动态模式是建立在斑块尺度上的、用来动态描述生态系统组成和功能的模型。能够预测通过演替和自然扰动，植被的组成和结构的变化，或预测植被对变化的气候的瞬时响应。生态系统模式的两种基本型式：区域模式和动态模式。全球植被模型通常通过区域模型的尺度细化和斑块模型的尺度放大来产生，两种方法的结合与相互补充对于完善全球植被模型是十分必要的。已经建立或正在建立的全球植被模型有Prenitice等（1992）提出的BIOME、Woodward提出的动态全球植物地理学模型（DOLY），以及由IGBP的全球变化与陆地生态系统核心计划开发的全球植被动态模式（DGVM）。变化的模拟由斑块尺度动力学基础上的局地模型来完成，模型包括了斑块尺度上的实际过程。对于每个主要植被类型均建立相应的局地模型，根据地形资料以及气候变化的空间内插，每个局地尺度上模拟的结果相互连接形成景观单元，然后这些景观单元聚集成区域尺度上的模型。全球植被动态模式（DGVM）是与大气环流模式（GCMs）相连接的全球植被动态变化模式。在小尺度模拟的聚集过程中，逐步融入暴风、火灾、人类土地利用等较大尺度上的重要过程，以对生态系统在全球变化条件下如