申请代码 D0125 受理部门: 收件日期 受理编 国家自然科学基金 申请书 资助类别:面上项目 亚类说明:青年科学基金项目 附注说明: 项目名称:中国西北植被覆盖动态监测和模拟研究 申请者:马明国 电话:0931-4967250 依托单位:中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 通讯地址:兰州市东岗西路260号 邮政编码:730000 单位电话:0931-8275120 电子邮件: mmgens.|zb.accn 申报日期: 2004年3月10日 国家自然科学基金委员会
申请代码： D0125 受理部门： 收件日期： 受理编号： 国家自然科学基金 申 请 书 资助类别：面上项目 亚类说明：青年科学基金项目 附注说明： 项目名称：中国西北植被覆盖动态监测和模拟研究 申 请 者：马明国 电话： 0931-4967250 依托单位：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 通讯地址：兰州市东岗西路 260 号 邮政编码：730000 单位电话：0931-8275120 电子邮件：mmg@ns.lzb.ac.cn 申报日期： 2004年3月10日 国家自然科学基金委员会
国家自然科学基金申请书 基本信息 名马明国 出生 性别”年1976年1月民族汉族 申请者 学位博士 职称副研究员|主要研究领/植被覆盖动态模拟与 土壤水分反演 话0931-4967250 电子邮件|mmg@ns.1zb.ac.cn 信传真|03196235 个人网页 息[工作单位中国科学院寒区旱区环境与工程研究所/遥感与地理信息系统实验室 在研项目批准号 名称中科学底寒区平区环填与工程究所 代码|7300040 单联系人杨萍 电子邮件 kychgns.lzb.ac.cn 电话0931-8275120 网站地址http:/www.casnw.net 单位名称 代码 合作单位信 项目名称中国西北植被覆盖动态监测和模拟研究 项 资助类别面上项目 亚类说明青年科学基金项目 附注说明 申请代码D0125:环境演变与对策 D0109:区域地理 本 基地类别 预计研究年限200年1月-2007年12月研究属性基础研究 申请经费28.0000万元 项目研究内容和意义简介(限400字):利用1981年至2004年长时间系列的 AVHRR和SPoT VEGETATⅠ0N遥感数据监测中国西北植被覆盖动态变化,利用小波变换方法分析其周期变化 摘规律,利用多元线性回归和地统计方法分析气象、地形和社会经济等驱动力因素与植被覆 盖变化之间的关系。基于LPJ-υGⅧM模型建立硏究区动态植被覆盖模拟模型,应用 AVHRR资 料反演的LAⅠ和生物量结果进行模型验证和优化,并利用模型分析中国西北地区植被覆盖 对全球气候变暖的响应。促进干旱区植被覆盖监测、模拟和预测的基础硏究,为全球变暖 背景下中国西北大气、生态、水文等过程响应研究提供基础数据,为该区域社会、经济的 要可持续发展提供科学依据 关键词(用分号分开,最多5个)植被覆盖动态监测;模拟;遥感;中国西北 第2页 版本10084
国家自然科学基金申请书 第 2 页 版本 1.008.499 基本信息 0Mgxo5no 姓 名 马明国 性别 男 出生 年月 1976 年 1 月 民 族 汉族 学 位 博士 职称 副研究员 主要研究领域 植被覆盖动态模拟与 土壤水分反演 电 话 0931-4967250 电子邮件 mmg@ns.lzb.ac.cn 传 真 0931-4967235 个人网页 工作单位 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 /遥感与地理信息系统实验室 申 请 者 信 息 在研项目批准号 名 称 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 代 码 73000040 联系人 杨萍 电子邮件 kych@ns.lzb.ac.cn 依 托 单 位 信 息 电 话 0931-8275120 网站地址 http:/www.casnw.net 单 位 名 称 代 码 [在此录入修改] 合 作 单 位 信 息 [在此录入修改] 项目名称 中国西北植被覆盖动态监测和模拟研究 资助类别 面上项目 亚类说明 青年科学基金项目 附注说明 申请代码 D0125:环境演变与对策 D0109:区域地理 基地类别 预计研究年限 2005 年 1 月 — 2007 年 12 月 研究属性 基础研究 项 目 基 本 信 息 申请经费 28.0000 万元 摘 要 项目研究内容和意义简介（限 400 字）：利用 1981 年至 2004 年长时间系列的 AVHRR 和 SPOT VEGETATION 遥感数据监测中国西北植被覆盖动态变化，利用小波变换方法分析其周期变化 规律，利用多元线性回归和地统计方法分析气象、地形和社会经济等驱动力因素与植被覆 盖变化之间的关系。基于 LPJ-DGVM 模型建立研究区动态植被覆盖模拟模型，应用 AVHRR 资 料反演的 LAI 和生物量结果进行模型验证和优化，并利用模型分析中国西北地区植被覆盖 对全球气候变暖的响应。促进干旱区植被覆盖监测、模拟和预测的基础研究，为全球变暖 背景下中国西北大气、生态、水文等过程响应研究提供基础数据，为该区域社会、经济的 可持续发展提供科学依据。 关 键 词(用分号分开，最多 5 个) 植被覆盖;动态监测;模拟;遥感;中国西北
国家自然科学基金申请书 项目组主要成员(杰出青年科学基金不填此栏) 编号 姓名 出生年月性别职称学位 单位名称 电话 电子邮件 项目分工作时间 (月) 1陈贤章 1948-716男|副研究员|学士 国科学院寒区旱区环境与0931847478 工程研究 xzchen ens,a.n驱动力分析8 2/祁元 B128男里时定硕士±研区早区环境与20mta模模型 3|彭红春 9+8男博土生硕士|生题翻笼斧寒区早区环境与(题4例2h外测量6 4|李小9602男|博士生硕士程群笼寒区果区环境与(031份61配m参数化 5王雪梅 BH女硕土生学士王研冠区平区环填与9物h1(模验证8 6789 总人数 高级 中级 初级 博士后 博士生 硕士生 说明:1.高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生人员数由申请者负责填报,总人数自动生成。 2.项目组主要成员不包括项目申请者 本1008499
国家自然科学基金申请书 第 3 页 版本 1.008.499 项目组主要成员(杰出青年科学基金不填此栏) 编号 姓 名 出生年月 性别 职 称 学 位 单位名称 电话 电子邮件 项目分工 每年工 作时间 （月） 1 陈贤章 1948-7-16 男 副研究员 学士 中国科学院寒区旱区环境与 工程研究所 0931847478 2 xzchen@ns.lzb.ac.cn 驱动力分析 8 2 祁元 1974-12-29 男 助理研究 员 硕士 中国科学院寒区旱区环境与 工程研究所 0931-49670 25 qiyuan@ns.lzb.ac.cn 模拟模型 6 3 彭红春 1971-1-8 男 博士生 硕士 中国科学院寒区旱区环境与 工程研究所 0931-49672 59 penghongchun@hotmail .com 野外测量 6 4 李小玉 1976-10-22 男 博士生 硕士 中国科学院寒区旱区环境与 工程研究所 0931496715 0 lxy@ns.lzb.ac.cn 参数化 6 5 王雪梅 1976-11-12 女 硕士生 学士 中国科学院寒区旱区环境与 工程研究所 0931496725 9 wxm@ns.lzb.ac.cn 模型验证 8 6 [在此录入修改] 7 [在此录入修改] 8 [在此录入修改] 9 [在此录入修改] 总人数 高级 中级 初级 博士后 博士生 硕士生 6 2 1 2 1 说明: 1. 高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生人员数由申请者负责填报，总人数自动生成。 说明: 2. 项目组主要成员不包括项目申请者
国家自然科学基金申请书 经费申请表 (金额单位:万元) 科目 申请经费 备注(计算依据与说明) 研究经费 20.0000 1.科研业务费 12.0000 (1)测试/计算/分析费 5.000用于野外验证、数据预处理使用大型计算机等费用 (2)能源/动力费 2.000野外用车、办公室水电费 (3)会议费/差旅费 2.0000于野外补助、国内会议费和差旅费 (4)出版物/文献/信息传播费 3.0000于文献查询复印、文章版面费和网络使用费 (5)其它 2.实验材料费 6.0000 (1)原材料/试剂/药品购置费 6.0000 用于购买2003-2004年 AVHRR资料和补充气象 水文和经济统计资料 (2)其它 器设备费 2.0000 (1)购置 2.0000于购买一台笔记本电脑、大容量硬盘及耗材 (2)试制 4.实验室改装费 5.协作费 国际合作与交流费 3.0000 1.项目组成员出国合作交流 20000用于项目组成员前往ⅥT0进行合作研究 2.境外专家来华合作交流 1.000用于邀请ⅥT0专家来所交流 三.劳务费 3.600用于研究人员补贴和临时编程人员工资 四管理费 1.400研究所收取5%的科研管理费 合计 国家其他计划资助经费 与本项目相关的 其他经费来源 其他经费资助(含部门匹配) 其他经费来源合计 0.0000 版本10084
国家自然科学基金申请书 第 4 页 版本 1.008.499 经费申请表 （金额单位：万元） 科目 申请经费 备注（计算依据与说明） 一.研究经费 20.0000 1.科研业务费 12.0000 （1）测试/计算/分析费 5.0000 用于野外验证、数据预处理使用大型计算机等费用 （2）能源/动力费 2.0000 野外用车、办公室水电费 （3）会议费/差旅费 2.0000 用于野外补助、国内会议费和差旅费 （4）出版物/文献/信息传播费 3.0000 用于文献查询复印、文章版面费和网络使用费 （5）其它 2.实验材料费 6.0000 （1）原材料/试剂/药品购置费 6.0000 用于购买 2003－2004 年 AVHRR 资料和补充气象、 水文和经济统计资料 （2）其它 3.仪器设备费 2.0000 （1）购置 2.0000 用于购买一台笔记本电脑、大容量硬盘及耗材 （2）试制 4.实验室改装费 5.协作费 二.国际合作与交流费 3.0000 1.项目组成员出国合作交流 2.0000 用于项目组成员前往 VITO 进行合作研究 2.境外专家来华合作交流 1.0000 用于邀请 VITO 专家来所交流 三.劳务费 3.6000 用于研究人员补贴和临时编程人员工资 四.管理费 1.4000 研究所收取 5%的科研管理费 合 计 28.0000 国家其他计划资助经费 其他经费资助（含部门匹配） 与本项目相关的 其他经费来源 其他经费来源合计 0.0000
国家自然科学基金申请书 报告正文 (一)立项依据与研究内容(4000-8000字):(研究意义、国内外研究现状 及分析,附主要参考文献目录。) 项目的立项依据(研究意义、国内外研究现状及分析,附主要参考文献目录。 全球气候呈现变暖的趋势,20世纪比19世纪平均升温0.4-0.8℃。近20年尤为明显,20世纪最暖 的9年都发生在1980年以后,90年代是近2000年以来最暖的10年。科学家预测,如果不限制CO2的排 放,到2080年空气中CO浓度很可能达到前工业时代的两倍,全球将升温3℃。据气候模型预测,陆 地表面温度比海洋表面高1倍,特别是高海拔地区冬天升温很快。由人类活动引起的气候异常和 环境恶化引起各国政府、科学家和公众的关心。1997年在京都召开的联合国气候大会( UNFCCO) 上160个会员国通过了京都议定书,旨在限制各国温室气体的排放量。陆地生态系统是人类赖于生存 与可持续发展地生命支持系统,全球变化研究最实质地过程与目标研究是研究人类活动引起地全球 变化对陆地生态系统与人类生存环境地作用及其响应。正因如此,国际生物圈计划的核心研究项目 “全球变化与陆地生态系统(GCTE)”成为当前国际全球变化研究中最为活跃和不断扩展的项目 在国内,张新时和彭少麟构建了覆盖中国关键生态区的两条陆地生态样带(东北样带和东部南北样 带),目前这两条样带已成为国际全球变化研究的核心样带,获得了一系列重大科研成果,推动了国 际全球变化与陆地生态系统(CTE)和陆地样带(NECT研究。 西北干旱、半干旱地区,是我国全球变化一、二级敏感带所在地,近50年实测记录表明中国西 北地区以02℃·(10年}-1的趋势升温,特别是20世纪80~90年代升温迅速。近50年新疆北部升 温更高达1.4℃,远高于近百年全球平均升温水平。气候变暖,势将导致海洋与陆地水体蒸发和大部 分海洋和陆地降水增加,1987年起新疆以天山西部为主地区降水量、冰川消融量和径流量连续多年 增加,导致湖泊水位显著上升、洪水灾害增加、植被改善、沙尘暴减少.新疆其他地区以及祁连山中西 段的降水和径流也有增加趋势。针对这种变化,施雅风、张国威和胡汝骥等提出中国西北特别是新 疆地区气候有由暖干向暖湿转变的趋势"8。所以,研究西北地区区域尺度上陆地生态系统对气候变 暖的响应具有重要的科学意义 由于植被具有明显的年际变化和季节变化的特点,并且是联结土壤、大气和水分的自然“纽带”, 在一定的程度上能代表土地覆盖的变化,在全球变化研究中充当“指示器”的作用,所以对植被的 动态监测可以从一定程度上反映气候变化的趋势。植被与气候之间的相互作用主要表现在两个方面: 植被对气候的适应性与植被对气候的反馈作用。升温、降水量增加和CO2浓度增高等变化会引起植 被生态系统功能的变化,包括光合作用、呼吸改变和生长季节与物候等,最终影响全球碳平衡格局。 所以我们需要模拟植物碳平衡、径流量、生物量和叶面积指数① Leaf Area Idenx, LAD的格局和动态对 气候变化的响应。气候-植被关系的硏究是全球变化与陆地生态系统硏究的基础和核心问题,不仅有 助于从机理上理解CO浓度倍増及气候变化(温度与降水等)对植物的影响,解释植被变化的原因 而且可以为建立机理模型提供各种参数与 气候-植被关系的研究在国内外广泛地开展。例如,张新时和周广胜等在气候-植被分类方面做了 大量研究工作:;刘纪远等基于GIS的中国植被综合分类研究,选择气温、降水和高程作为3个影 像植被的主要指标倪键等利用BOME3模拟中国潜在植被和年净初级生产力( net primary production,NPp)2;高琼等利用系统空间仿真的方法模拟了NECT内植被生产力生物量对CO2浓度加 倍及其导致气候变化的响应1 反映瞬时的陆地生态系统对快速气候变化的响应,需要更多的包含了植被动态和生物地球化学 过程的综合模型。动态全球植被模型( Dynamic Global Vegetation Model,DGM)应运而生l+1n 如Ⅴ ECODE( Vegetation Continuous Description model)、LPJ(Lund- Potsdam- Jena model)、 ETEMA 第5页 版本1.0084
国家自然科学基金申请书 第 5 页 版本 1.008.499 报告正文 （一）立项依据与研究内容（4000-8000 字）：（研究意义、国内外研究现状 及分析，附主要参考文献目录。） 1. 项目的立项依据（研究意义、国内外研究现状及分析，附主要参考文献目录。） 全球气候呈现变暖的趋势，20世纪比19世纪平均升温0.4-0.8℃。近20年尤为明显，20世纪最暖 的9年都发生在1980年以后，90年代是近2000年以来最暖的10年。科学家预测，如果不限制CO2的排 放，到2080年空气中CO2浓度很可能达到前工业时代的两倍，全球将升温3℃。据气候模型预测，陆 地表面温度比海洋表面高1倍，特别是高海拔地区冬天升温很快[1-4]。由人类活动引起的气候异常和 环境恶化引起各国政府、科学家和公众的关心。1997年在京都召开的联合国气候大会（UNFCCC） 上160个会员国通过了京都议定书，旨在限制各国温室气体的排放量。陆地生态系统是人类赖于生存 与可持续发展地生命支持系统，全球变化研究最实质地过程与目标研究是研究人类活动引起地全球 变化对陆地生态系统与人类生存环境地作用及其响应。正因如此，国际生物圈计划的核心研究项目 “全球变化与陆地生态系统（GCTE）”成为当前国际全球变化研究中最为活跃和不断扩展的项目[5]。 在国内，张新时和彭少麟构建了覆盖中国关键生态区的两条陆地生态样带（东北样带和东部南北样 带），目前这两条样带已成为国际全球变化研究的核心样带，获得了一系列重大科研成果，推动了国 际全球变化与陆地生态系统(GCTE)和陆地样带(NECT)研究。 西北干旱、半干旱地区，是我国全球变化一、二级敏感带所在地，近 50 年实测记录表明中国西 北地区以 0 2℃·(10 年)-1 的趋势升温，特别是 20 世纪 80～90 年代升温迅速。近 50 年新疆北部升 温更高达 1.4℃，远高于近百年全球平均升温水平。气候变暖,势将导致海洋与陆地水体蒸发和大部 分海洋和陆地降水增加，1987 年起新疆以天山西部为主地区降水量、冰川消融量和径流量连续多年 增加,导致湖泊水位显著上升、洪水灾害增加、植被改善、沙尘暴减少.新疆其他地区以及祁连山中西 段的降水和径流也有增加趋势。针对这种变化，施雅风、张国威和胡汝骥等提出中国西北特别是新 疆地区气候有由暖干向暖湿转变的趋势[6-8]。所以，研究西北地区区域尺度上陆地生态系统对气候变 暖的响应具有重要的科学意义。 由于植被具有明显的年际变化和季节变化的特点，并且是联结土壤、大气和水分的自然“纽带”， 在一定的程度上能代表土地覆盖的变化，在全球变化研究中充当“指示器”的作用，所以对植被的 动态监测可以从一定程度上反映气候变化的趋势。植被与气候之间的相互作用主要表现在两个方面： 植被对气候的适应性与植被对气候的反馈作用。升温、降水量增加和CO2浓度增高等变化会引起植 被生态系统功能的变化，包括光合作用、呼吸改变和生长季节与物候等，最终影响全球碳平衡格局。 所以我们需要模拟植物碳平衡、径流量、生物量和叶面积指数(Leaf Area Idenx, LAI)的格局和动态对 气候变化的响应。气候-植被关系的研究是全球变化与陆地生态系统研究的基础和核心问题，不仅有 助于从机理上理解 CO2浓度倍增及气候变化（温度与降水等）对植物的影响，解释植被变化的原因， 而且可以为建立机理模型提供各种参数[5]。 气候-植被关系的研究在国内外广泛地开展。例如，张新时和周广胜等在气候-植被分类方面做了 大量研究工作[5,9,10]；刘纪远等基于GIS的中国植被综合分类研究，选择气温、降水和高程作为3个影 像植被的主要指标[11]；倪键等利用BIOME3模拟中国潜在植被和年净初级生产力（net primary production, NPP）[12]；高琼等利用系统空间仿真的方法模拟了NECT内植被生产力生物量对CO2浓度加 倍及其导致气候变化的响应[13]。 反映瞬时的陆地生态系统对快速气候变化的响应，需要更多的包含了植被动态和生物地球化学 过程的综合模型。动态全球植被模型（Dynamic Global Vegetation Model，DGVM）应运而生[14-17]。 如VECODE (Vegetation Continuous Description model)、LPJ（Lund-Potsdam-Jena Model）、ETEMA