文摘
人们普遍承认,土地利用变化(LUC)和气候变化对生态系统服务施加了重要影响是至关重要的,对人类福祉至关重要。在所有生态系统提供的服务中,气候调节服务是卢克和气候变化相对敏感。本研究旨在全面审查研究复杂的卢克和气候变化对气候的影响监管服务,进一步整合对气候的影响监管服务为人类福祉影响评估。在这项研究中,我们首先介绍了研究工作的司机和相应的影响气候监管服务简要标识。然后,我们明确了研究吕克·和气候变化对气候的影响监管服务,尤其集中在某些方法和模型用于量化影响气候调节的主要驱动服务。之后,卢克和气候变化对人类福祉的影响通过气候调节服务相应的回顾和评论。最后,本文讨论了目前研究空白和提出了一些研究在未来的研究前景。
1。介绍
土地利用变化(LUC)和气候变化是两个主要因素,导致生态系统服务的变化(1- - - - - -4]。随着社会经济的发展和新兴的生态环境问题,全球变化、生态系统服务正在成为研究的热门话题。LUC之间的关系、气候变化和生态系统服务是交错复杂,时间和空间变化的人为卢克和气候变化可能导致生态系统服务的区别5]。
自然生态系统对人类带来很多的好处,这些好处被称为生态系统服务。根据年生态系统评估报告》(2005),这些生态系统服务包括提供服务,如提供食物、水、木材、纤维、和遗传资源;规范服务,如气候的规定,洪水,疾病,和水质量以及废物处理;文化服务,如娱乐、审美享受,和精神上的满足;和支持服务,如土壤形成、授粉和养分循环6]。在所有这些服务,支持服务和监管服务支撑的交付其他服务类别(7]。更重要的是,经常存在权衡不同的服务当人类管理的选择,也可以改变类型,大小,和相对的生态系统提供的服务(8]。但是,人们通常喜欢配置调节服务和文化服务(9因此倾向于低估监管服务。因此,决策者常常忽略这些规范服务的方式将严重破坏了长期存在的供应服务7]。调节生态系统提供的服务是不同的,其中气候调节是一个最后的生态系统服务。通过生物地球化学生态系统调节气候和biogeophysical流程(6),作为温室气体的源或汇(温室气体)和气溶胶的来源影响温度和云的形成10- - - - - -13]。
气候调节的过程包括以下几点:(1)通过有限公司2在大气中吸收光合作用;(2)土壤和植物的蒸腾作用控制着大量的水蒸气进入大气层,从而调节云的形成和大气的辐射特性;(3)不同土地表面的反射率的变化可以影响气候的;例如,植被的变化可以有一个冷却或加热表面影响气候和可能影响降水;(4)气溶胶的规定来自土壤侵蚀或通过植被清除植被,影响大气的辐射加热,表面反照率,等等12]。
有许多直接和间接驱动程序会影响气候调节服务的过程。系统理解的作用机理和定量评估气候调节的影响,重要的是要澄清的主要驱动和卢克和气候变化引起的定量分析影响这些司机通过生物地球化学和生物物理过程。相对,直接驱动更明确影响生态系统过程,而间接驱动程序运作更广泛地通过改变一个或多个直接驱动;也就是说,直接驱动有更明确的对生态系统的影响过程14),通常会导致物理变化,可以识别和监控(15]。气候调节服务,间接驱动程序主要包括人口驱动程序(人口的增长和分布、迁移和种族,等等),经济驱动(经济增长和消费者的选择、市场力量、产业规模和全球化,等等),和社会政治的司机(立法、监管等)16]。直接驱动表中列出1,其中土地利用驱动程序是最重要的生态系统上下文,可以认定为气候调节的主要因素17),而在长远来看,气候变化也会有气候调节服务反馈18]。
在这项研究中,我们关注的是选择密切研究探索卢克和气候变化如何影响气候调节通过生物地球化学和biogeophysical过程,分别。然后将对气候的影响监管服务和研究人类福祉的影响评估进一步再现。这项研究中,首先描述了气候调节服务和需求和意义研究气候调节服务,然后检查卢克和气候变化如何影响气候调节服务通过审查的研究主要的司机,然后概述了如何改变生态系统服务的作用在调节气候影响人类健康调查的四个主要方面(经济价值、极端天气、食品安全和人类健康)与人类福祉密切相关。本文的研究将为今后的研究提供参考,吕克·气候变化,气候调节服务,和人类福祉。审查的框架是由吕克·和气候变化对气候的影响进一步调控和影响评估人类福祉如图1。
2。研究吕克·诱导影响气候调节服务
如前所述,卢克在气候调节中起着重要的作用。人为土地利用已经并将继续是气候系统变化的主要因素(17]。和有很多的观察和模拟显示,卢克对气候产生影响通过生物地球化学和biogeophysical过程监管服务。
2.1。考虑累积效应通过生物地球化学过程
生物地球化学过程,吕克·主要影响气候调节服务通过温室气体的排放和封存,尤其是通过改变有限公司2通量。存储在陆地生物圈碳的总量在气候调节的一个重要因素19]。陆地生态系统导致气候监管主要通过碳动力学。植物吸收有限公司2通过光合作用、植被和土壤中储存碳和碳积累在土壤和生物质代表的碳池大于大气碳池(20.]。砍伐森林、森林退化和其他土地利用实践占大约20%的全球人为有限公司2排放在1990年代(21]。从地球上碳的释放在培养期间,森林砍伐,火,和其他土地利用实践,它与其他化学物质结合形成温室气体在大气中,加速全球气候变化21,22]。保护重要的碳汇或池因此缓解温室气体的水平。因此具有重要意义探讨卢克对气候调节的影响通过其生物地球化学过程,也就是说,通过对碳循环的影响。和卢克可以改变碳的释放到大气中的主要通过陆地植被和土壤的扰动23]。
2.1.1。生物地球化学过程与地表植被
陆地植被是一个巨大的碳汇中扮演一个重要的角色在全球碳循环和全球价值为其提供的服务社会。植被分类已经与气候变量和用于评估可能的全球应对气候变化(24- - - - - -26]。奥尔森et al。(1983)建立了计算机数据库文档地图的植被和相应的碳密度对自然生态系统和修改复合物。地图提供了一个基础进行改进估算植被区域和碳量(27),说明不同类型的植被有各种各样的固碳能力。LUC可以对陆地植被的结构有很大的影响(28];例如,一旦森林被转化为耕地,生物多样性下降。碳源与汇的分布全球陆地生态系统是不确定的,通过森林砍伐、城市化、耕地的扩张,和其他土地利用实践;LUC各种改变地表和物种组成和发挥各种对碳循环的影响。
相对较难量化的过程LUC影响陆地植被的碳汇或净源。大多数的研究开发和应用不同的模型来记录从LUC碳排放或封存了。首先,许多研究人员采用经验数据来模拟碳排放和封存。霍顿et al .(1983、1999、2000、2003)计算LUC所带来的碳排放和固碳潜力不同的土地覆盖主要基于每个植被类型的参数设置在每一个政权(29日- - - - - -36,该模型被称为“记账”陆地碳模型。霍顿et al。(2001)记录数值数据计划,包括年度之间的碳的净通量估算陆地生态系统和大气造成故意卢克,尤其是对农业和森林的木材收获木材产品或能量从1850年到1990年(37]。DeFries et al。(2002)进一步应用“记账”模型与遥感数据的多个源估计碳通量从热带LUC [38]。“记账”模型跟踪数量的碳释放到大气中清算和腐烂的植物材料和优点的碳的数量积累随着植被。然而,“记账”模型中的参数主要是基于经验数据和过程缺乏机制。然后一些研究开始把基于过程的生态系统模型与“记账”模式,可以将土地利用信息与相关过程,从而提高评估的准确性。例如,基于过程的生态系统模型的一种类型,陆地生态系统模型(TEM),是卢克的影响表现为不同的植被类型的具体函数的参数,可以结合“记账”[19]。和DeFries et al。(1999)预测了卢克对碳循环的影响基于植被分布信息来源于遥感数据并结合Carnegie-Ames-Stanford方法模型(CASA) [39]。更重要的是,Sitch et al。(2003)也在“记账”模式,同时Lund-Potsdam-Jean全球动态植被模型(LPJ) [40]。特别是McGuire et al。(2001)四个模式相结合,也就是说,TEM,高分辨率生物圈模型(HRBM) LPJ和集成生物圈模拟器(朱鹭)模型(19]。和征收et al。(2004)相结合的混合植被动态模型“记账”模型来估计碳动态导致LUC [41]。不同,散粒et al。(2005)利用一系列生态系统模型和场景的气候和卢克的脆弱性评估生态系统服务,和影响的仿真结果表明,吕克·陆地碳汇积极通过农业用地的减少和增加绿化在21世纪(1]。不同的模型有不同的结果的数量LUC引起的碳排放,但所有的结果表明,全球森林砍伐会导致大量的碳排放。
在所有的植被类型、森林的生产面积是陆地生态系统的重要组成部分。全球森林砍伐对碳排放有很大的影响42]。使用森林调查数据和长期生态系统碳研究中,潘et al .(2011)估计总森林水池每年分点的碳(Pg C−11990 - 2007年)在全球范围内,在世界各地的热带森林砍伐导致的总排放Pg C一年−1,相当于全球化石燃料排放的40% (43]。结合空间明确的信息来源于卫星观测的森林面积的变化和陆地碳模型,许多研究集中在热带地区检测是否热带森林砍伐作为碳汇或净源和发现热带地区作为碳汇(38,44]。明确,Arora et al。(2009)评估的生物地球化学行为CCCma地球系统模型(CanESM1)对1850 - 2000年的观察和比较模拟大气CO2与基于可用的观测和估计浓度;仿真结果表明,森林的不同的光合作用能力和有限公司2LUC排放导致了不同密度的有限公司2在大气中,这表明,热带地区是巨大的碳汇45]。
目前,基于模型模拟,它是承认LUC会影响碳汇或来源。首先,许多研究都是基于经验数据和统计模型可以只使用观测数据对土地覆盖不知道不同的土地覆盖类型之间的转换。而与遥感的应用和开发生态系统模型、碳排放引起的LUC可以更准确地估计。然而,大多数模型也不能考虑一些重要因素,如区域气候变化的反馈,水循环LUC之前和之后,土壤的物理结构。更应该致力于开发模型,可以全面集成模拟所有的因素。
2.1.2。生物地球化学过程与土壤碳有关
卢克的变化不仅会影响水槽的碳封存的植被覆盖的土地,而且还通过改变土壤不同土地覆盖类型的特征。已经发现,不同的土地覆盖类型土壤碳的潜力是不同的。例如,热带雨林估计存储大约206 Pg全球土壤C [4],相对不到一半的北方森林的土壤(18,46]。和明确,湿和潮湿的热带森林往往有更大的单位面积土壤碳池比热带干旱森林由于较高的净初级生产力(NPP) (47]。农田土壤的潜力(48和牧场的土壤49)固碳和减轻温室效应是不同的。道森和史密斯(2009)回顾了卢克和气候变化对土壤碳损失的影响,发现农业土壤碳排放的土地(农田和草地),林业土地、湿地和泥炭地/明确有不同的固碳能力,和人类的土地利用管理是控制碳排放的关键(50]。
LUC扮演着一个重要的角色在决定土壤是大气的汇(下沉)还是源有限公司2,因为它可以改变土壤碳封存。例如,砍伐森林会导致碳从土壤的初始损失由于分解率,增加侵蚀、植被和减少投入残留,即土壤有机物(SOM) [51]。Ayanaba et al。(1976)报道,森林砍伐减少耕地导致土壤总碳含量(52]。因为大多数研究砍伐森林对土壤碳的影响只专注于一种土地流转而没有同时考虑所有土地覆盖类型,权力(2004)提出了更好地理解卢克在区域和全球生态系统的影响过程,考虑所有的土地利用转换发生在景观和检测的差异对土壤碳的影响土地利用转换基于统计分析(53]。斯科特et al。(2002)设计了一种土壤碳监测系统对于新西兰使用具体国家的土地利用和土壤碳信息,既可以用来估算土壤碳储量在单个时间点以及未来土壤碳储量,以应对LUC [54]。
LUC影响土壤碳含量主要是通过调节土壤有机碳(SOC)池(55]。SOC的动态变化对大气成分有很强的影响,气候变化的速度,因此在气候调节中起着重要的作用。已经有许多研究量化卢克在SOC的影响,由于土壤中碳动力学是一个长期的过程是相对困难的领域做研究和观察,大部分的研究都是基于模型模拟。SOM模型主要包括SOM模型(SOMM),陆地Ecology-Edinburg研究所(ITE) Verberne,洛桑C模型(ROTHC) Carbon-Nitrogen-Dynamics(糖果),反硝化作用和分解(DNDC)世纪,雏菊,和NCSOIL等等。史密斯et al。(1997)将这9个模型与数据从七个代表多个植被和管理长期实验条件(56];结果表明,模型的整体性能的比较在所有数据集显示,一群模型的模型错误(DNDC ROTHC、糖果,世纪,雏菊,和NCSOIL)互相之间没有显著性差异。另一组(SOMM,尽管和Verberne)互相之间没有显著性差异,但显示模型误差显著高于第一组模型。在所有的9个模型,ROTHC和世纪是两个最广泛使用的测试和SOM模型。Shrestha et al。(2009)世纪模型用来模拟变化SOC池100多年(1950 - 2050)在管理密集Shorea森林,旱作高地,灌溉低土地midhill分水岭的尼泊尔(57]。和Dieye et al。(2012)分析了宝石土壤有机碳模型的灵敏度响应LUC [58];宝石的模型也由世纪模型(59]。Barancikova et al。(2010)和Francaviglia et al。(2012)使用ROTHC模型来模拟农田SOC池的变化(60,61年]。SOC不能仅仅由吕克·影响,但也受到气候变化,这将在部分被重提3.1。
2.1.3。陆地植被和土壤的生物地球化学过程相结合
如上所述,大多数研究集中在碳排放的计算结果从陆地植被变化与不同的模型和方法,基于历史观测或场景分析。也有研究试图找出碳排放的变化不同土地覆盖类型的土壤特性的变化引起土地利用管理实践。然而,同样重要的是要把两个生物地球化学过程结合在一起检测卢克对碳循环的影响,并进一步分析了影响气候监管服务。
这个角度来看,Woomer et al。(2004)定义的总生态系统中碳的总和伍迪生物量、草本生物量、根、垃圾、和土壤碳池,和使用库存过程涉及卫星图像显示最近的历史卢克和实地测量的碳储量发生站在土壤和植物;他们估计塞内加尔的陆地碳储量在1965年,1985年和2000年(62年]。此外,从植被和土壤碳排放的变化导致卢克和气候变化也可以相互抵消。综合考虑LUC引起的植被和土壤的碳排放和气候变化,基于一系列生态系统模型和场景的卢克和气候变化评估生态系统服务供给和脆弱性,散粒et al .(2005)证实,欧洲的陆地生物圈作为净碳汇,耕地减少和增加造林碳导致没收金额的增加,而土壤碳损失变暖将在2050年之前平衡陆地生物圈的碳没收并导致碳释放到本世纪末(1]。生态服务评估和权衡(投资)模型,一个简化的碳循环,地图和量化的存储和基于五碳封存碳池(地上生物量、地下生物量、土壤、死的有机物,和收获木制品)是注册63年]。列城et al。(2013)使用平均文学价值投资模型来计算碳作为主要陆地生态系统服务类的一部分,根据土地利用土地覆盖的比例(LULC)地区在加纳和科特迪瓦、西非(64年];模型是评价生态系统服务具有重要意义。
总之,通过生物地球化学过程对气候调节的影响主要集中在碳排放和封存在陆地植被和土壤;从全面的和全球的角度来看,是很重要的调节碳循环来控制全球变暖,应该有更多的研究结合整个生物地球化学过程的LUC一起对碳循环的影响,为决策者提供参考,使土地利用管理实践。
2.2。会计通过Biogeophysical过程整体的影响
卢克是一个一般术语为人类改造地球的陆地表面反照率和不同的表面蒸发蒸腾随土地覆盖类型。biogeophysical效应LUC气候调节的机制主要是通过改变反照率和蒸散,这是密切相关的地表和大气之间能量流(23,65年- - - - - -70年]。
2.2.1。Biogeophysical过程与反照率有关
反照率代表了一部分入射辐射反射的表面。反照率的减少意味着更大的一部分入射辐射能量吸收表面,进一步导致变暖(71年]。反照率变化对区域和地方气候的影响是一个研究热点,特别是气候变化应对植物的土地覆盖的变化和组合区域。这些变化改变表面热平衡不仅通过改变地表反照率,而且还通过改变蒸发传热引起的植被的蒸腾作用和表面粗糙度的变化23]。
陆地表面具有不同植被类型具有不同的反射率;例如,森林通常比裸露的地面反射率较低,草原、农田;因此,吸收更多的太阳辐射(12,17),这表明不同植被类型参与了陆地表面发挥作用在调节表面能,从而影响气候。根据不同的方法和模型,有很多研究专注于净辐射与反照率的变化导致了卢克。在1970年代,恰尼(1975)首先指出,反照率在全球气候变化中发挥重要作用基于全球气候模型(GCM)并提出了biogeophysical反馈机制(72年]。机理解释说,植被减少由于干旱将导致增加反照率,减少地表净辐射和相应的合理和潜热,并进一步削弱了收敛向上运动,从而导致云和降水的减少。可以看出,反照率起着重要的作用在地表净辐射和能量交换。辐射强迫由于表面反照率变化可以模拟的辐射传输方案第三哈德利中心大气模型(HadAM3) [73年]。贝茨(2000)应用HadAM3模拟辐射强迫与地表反照率的变化和显示,减少反照率气候(产生积极的辐射强迫65年]。斯奈德et al .(2004)研究了不同植被类型的参与物理气候系统中基于CCM3-IBIS(社区气候模型耦合的集成生物圈模拟器),atmosphere-biosphere耦合模型,分析了六种不同的植被生物群落的影响(热带、寒带和温带森林,草原,草原和草原,和灌丛带/冻原)对气候的作用调节biogeophysical交流的能源,水,陆地和大气和动量之间、以及解释反照率的作用在修改表面辐射预算(70年]。
2.2.2。Biogeophysical与蒸散过程
蒸散导致当地由于潜热冷却从表面转移到大气中。蒸散也可以影响云层,反过来,影响到达表面的能量(71年]。清理植被减少土壤水分蒸发蒸腾损失总量和相关的潜热通量,没有植被,能量通常用来蒸发水而不是加热土地(17]。蒸散是一种重要的生态系统完整性指标和土地覆盖类型密切相关。蒸散过程中消耗能量,因此提供了一种对小气候调节冷却效果和积极的影响。量化气候监管和评估卢克对气候的影响的规定,Kroll et al。(2009)用热排放的不同土地使用类别不同地表发射率来自MOLAND分类的遥感数据和土地覆盖信息基于PLUREL场景(74年]。和线et al .(2004)分析了卢克的影响能源和水平衡的密西西比河流域使用宜必思模型,森林覆盖的假定为完全转化为作物覆盖导致减少年平均净辐射和蒸散75年]。为了评估卢克对蒸散的影响,刘et al。(2008)使用动态土地生态系统模型(DLEM)结合空间数据的LUC估计LUC的影响大小,空间和时间变化的蒸散在中国,和结果表明,砍伐森林的平均土壤水分蒸发蒸腾损失总量增加了138毫米/年和城市扩张通常减少土壤水分蒸发蒸腾损失总量98毫米/年1900 - 2000年期间,等等(76年]。杨et al。(2012)第一次使用一个基于知识的决策树分类(kdt)技术检测LUC具有森林砍伐和扩张的农田,贫瘠的土地和住宅用地,然后两个源潜在蒸散(PET)模型被用来估计潜在蒸散对卢克的回应,和结果的宠物Shalamulun河流域呈下降趋势在中国77年]。和更多的努力量化biogeophysical调节气候的生态系统也主要集中在区域分析,使用这个模型,包括陆地表面模型加上大气环流模型,这些对地区级的核分析关注的地区强land-climate反馈,包括亚马逊(66年,78年)和北方地区(79年]。
如前所述,当前的方法量化biogeophysical调节气候的生态系统(特别是通过影响大气热量和湿气)主要是集中在高度复杂的模型,特别是大气模型,如HadAM3和全球大气环流模型;因此很少有nonmeteorologists访问(或专业)运行和解释复杂系统;然后西et al。(2010)提出了一个替代方法来量化生态系统对气候的调节;他们开发了一个简单的气候调节指数,可以迅速产生近似biogeophysical监管由陆地生态系统对气候的潜在影响LUC biogeophysical气候监管估计基于比较自然植被的情况下裸露的地面场景(69年]。然而,自然地转换成其他覆盖类型可以有不同的结果;因此,模型可能得到改善。
在某种意义上,研究影响气候调节的LUC biogeophysical过程具有重要意义,主要集中在净辐射,能量平衡等等,这是与反照率变化和蒸散率。和大多数研究者模拟复杂的大气模型的影响,生物圈模型,并结合模型,和影响机制相对比较相似,而应该更多的关注如何集成和简化整个过程来支持大多数决策者、nonmeteorologists,和其他相关人决策。
3所示。标识对气候的影响监管服务由于气候变化
根据出报告的政府间气候变化专门委员会(IPCC的事,2007),有90%以上的概率,人类活动影响气候21》,主要通过两种方法:化石燃料的燃烧和土地利用/覆盖变化。LUC不能仅仅对气候调节的司机直接施加影响,但也间接通过其对气候变化的影响(80年- - - - - -82年]。和气候变化(温度和降水变化和有限公司2变异)也可能使许多生态系统服务,人类来自土地,水,等等。从长远来看,气候变化将气候调节服务的反馈1也通过生物地球化学和biogeophysical过程。
3.1。生物地球化学过程的影响气候监管服务
大气中碳的数量是很重要的气候调节服务。气候变化,如温度的变化、降水、大气CO2内容影响现有碳存储通过生物地球化学过程。Friedlingstein et al。(2006)用11耦合climate-carbon周期模型与一个共同的协议研究气候变化和碳循环之间的耦合,通过反馈分析;他们的研究结果表明,未来的气候变化将会减少地球系统的效率吸收人为碳微扰(83年]。碳积累,土壤碳是全球碳的主要组件库存与大气相互作用有限公司2。不断上升的大气有限公司2浓度会增加辐射强迫和预计将增加土壤温度和加速分解的SOC,,作为回报,将会增加有限公司2大气中累积率(84年- - - - - -86年]。
关于温度的变化,而这些医院是主要元素影响光合作用[87年)和SOM的分解(88年]。詹金森et al。(1991)洛桑模型用于土壤中有机质的营业额计算的有限公司2这将释放SOM如果温度增加的全球股市预测土壤和植物残骸的年回报率保持不变。结果表明,如果全球气温上升了0.03°C,每年额外发行有限公司2从SOM未来60年将61×1015gC (89年]。温度对土壤碳的影响损失也证实了最近的实验和建模研究[90年- - - - - -93年绝大多数)和大量的实验研究表明,增加SOC分解产生的高温导致增加有限公司2从土壤排放91年,94年,95年]。除了碳排放、土壤碳封存可以由温度变化93年,96年]。
湿度和降水条件下,在成熟的热带森林、土壤碳池倾向于减少指数随着温度降水的比例增加,对应于一个梯度从湿干燥的森林47]。Albani et al。(2006)使用生态人口(ED)模型,通过对比变化的模式净生态系统生产力(NEP)从1948年到2003年的气温和降水量变化模式和显示时间的碳损失在1960年代是由不规则地干燥条件,而碳损失发生在1990年代末,由于减少了降水和气温反常地温暖在美国东部[97年]。更重要的是,为了更好地量化气候变化的影响土壤碳,伊势和默克罗夫特(2006)使用一个机械的分解模型中温度和湿度的影响是乘法,估计全球范围内的温度和湿度依赖性的SOC分解,结果表明,温度和湿度依赖性的建模SOC分解在全球范围内的模型应该考虑规模效应,不考虑其他模型(88年]。节中提到的2.1。3,还可以将SOC受气候变化的影响。在许多SOM模型、气候数据作为输入数据到模型重要组成部分,和SOC应对气候变化在不同气候变化场景,来自全球大气环流模型和其他气候模型通常是分析(60,61年,98年]。更重要的是,作为固碳的生物地球化学过程是复杂的,很难考虑所有的影响因素;詹et al。(2012)使用一个面板数据模型和分解分析求出的微妙影响气候、人口、地理和经济因素,揭示碳封存(气候因素的重要性99年]。
3.2。Biogeophysical过程对气候调节的影响
人类引发的气候变化影响气候调节服务也是很重要的因素。随着工业化和其他人类活动一样,全球气候变暖的趋势,这在长期将返回通过biogeophysical气候调节服务过程的反馈。
3.2.1之上。对蒸散的影响
气候变化可以发挥对水文循环的影响和改变土壤水分蒸发蒸腾损失总量,生态系统服务的含义和对区域和全球气候的反馈。土地蒸散是气候系统的一个核心过程和水的关系,能源和碳循环(One hundred.]。蒸散不能直接被测量在气候观测和气候预测的规模,因此大多数研究一般应用水文模型来评估气候变化对蒸散的影响(101年];在模型中,不同的宠物模型经常被使用。准确地检测气候变化对宠物的影响,越来越多的研究人员转交给分析这些模型对气候变化的敏感性(102年- - - - - -105年]。
3.2.2。由于陆地植被的变化对反射率的影响
气候变化也可以施加影响气候调节通过植被的变化起着重要的作用在气候调节反照率和蒸散变化。陆地植被对气候变化的响应一直是研究热点;有许多研究对理解和量化气候导致的植被变化(106年,107年]。
关于温度和降水的变化,欧沃佩克补充说et al .(1990)使用FORENA模型来模拟气候变化的影响在北美东部的四种森林类型和三种类型的气候变化实验;结果表明,气候变化会导致增加的森林和植被扰动,从而大大改变森林总生物量和组分响应未来的气候变暖(108年]。随着人为增加大气中的CO的浓度2预计和其他温室气体引起的全球气候变暖通过修改辐射强迫(109年],彼得斯和达林(1985)有一个广泛的假设,全球变暖是由于温室效应可以减少生物多样性和陆地模式转变110年]。此外,相应的气候变化与丰富的公司2也可能改变植被的密度,从而修改陆地表面的物理特性提供气候反馈。在植被/生态系统建模和分析项目(1995),三种生物地球化学模型(BIOME-BGC(生物地球化学循环),世纪,和TEM)和三个biogeophysical模型(BIOME2、动态全球植物地理学模型(轻而易举地)和映射Atmosphere-Plant土壤系统(地图))应用,分别模拟植被的地理分布类型下公司增加了一倍2和一系列气候情况(温度和降水的变化),结果表明,碳浓度和温度和降水的变化能明显改变植被类型的分布(111年]。Betts et al。(1997)利用大气环流模型迭代地加上一个平衡植被模型来量化的影响生理和结构植被doubled-CO反馈2气候、植被与输出结构主要由叶面积指数(LAI)表示。结果表明,植被变化结构可以显著反馈对地区级的核气候(112年]。植被结构反馈气候主要是通过两个相反的影响;赖倾向于增加温暖通过降低其地表反照率和地表提高蒸发降温,同时减少赖往往通过增加冷却表面反照率和温暖的表面通过减少蒸发(79年,113年]。了解植被生长对气候变化,朴et al .(2006)把赖作为一个指标来表示植被活动和基于陆地碳机制模型,检测当前的气候变化对植被的影响生长在北半球,和结果表明,植被的变化可以解释为不同区域的温度和降水,分别为(114年]。
大多数的研究集中在陆地植被生态系统,而洛夫洛克和坎普(1994)建议,如果生物体参与气候调节的积极响应,他们最有可能作为一个紧耦合系统的一部分,包括生物群,大气,海洋,地壳岩石。在这样的系统中,生物的生长环境条件和环境变化反馈到经济增长。因此进行定性分析的影响反馈的变化引起的表面温度变化分布的海洋藻类和陆地植物,作为检测所占据的行星区域这两个生态系统随温度(115年]。地球上有很多类型的生态系统,其中陆地生态系统更与人类,虽然它也是具有重要意义的研究,结合其他生态系统与陆地生态系统,全面检测卢克和气候变化的影响机制。
4所示。为人类福祉影响评估由于土地利用变化引起气候调节服务
根据年生态系统评估报告(2005年),假设人类福祉有多个成分,包括美好生活的基本材料(适当的生计、足够的营养食物,庇护所,获得商品、等等);健康(感觉良好,干净的空气,水,等等);安全(安全的资源访问,个人安全,安全灾害,等等),和选择的自由和行动等等6]。生态系统提供的服务为所有那些模式化的需求表明,生态系统服务对人类福祉至关重要。气候调节与维护一个良好的气候,在当地和全球尺度,这对健康有重要意义,农作物产量和其他人类活动(7]。在本文中,我们回顾了如何改变生态系统服务的作用在调节气候影响人类福祉,主要包括经济利益、食品安全、人类健康和健康的环境。
4.1。经济价值取决于气候调节
生态系统服务和自然资本的股票产生至关重要的服务来支持地球生命系统,促进人类福祉直接或间接地,因此代表地球的总经济价值的一部分。Costanza et al。(1997)首先发展了生态系统价值体系(ESV)计算系统估计17生态系统服务的经济价值(包括气候调节服务)16生物群落,土地利用的主要因素之一(116年]。基于ESV计算系统,一些研究者研究过去和未来的潜在影响在生态系统服务(LUC117年,118年),结果表明,生态系统服务价值的变化(其中气候调节占10%的变化)在碧瑶市约有98%是由于森林覆盖损失1988 - 2009。
森林生态系统在气候调节中发挥重要作用通过捕获水分和冷却地球表面,从而调节降水和温度。Costanza et al。(1997)发现,森林产量每公顷450美元每年的气候调节效益(116年]。明确,城市环境与人类福祉直接相关,城市和社区森林可以强烈影响的物理和生物环境和减轻许多影响城市发展的调节气候、节能有限公司2、水、改善空气质量、控制降雨径流,等等。在图森,亚利桑那州,每棵树会给好处的20.75美元每年减少冷却建筑成本(119年]。德怀尔et al .(1992)计算,1亿年美国城市成熟的树木可以减少年度能源成本基于计算机模拟估计的20亿美元(120年]。
卢克和气候变化可以施加影响生态系统吸收碳的能力,这将导致损失的气候调节服务和社会经济效益的进一步的损失。估计的价值碳封存在乌干达的保护区,霍华德(1995)使用两种不同的方法:首先,基于数据的破坏,会发生如果土地转换和碳释放在大气中,乌干达的保护区的价值作为碳汇估计为2.45亿美元,相当于每年1740万美元;第二,重置成本法也被用来估计的成本替换这个碳汇功能通过一个造林计划,每年价值2030万美元(121年]。结果表明,随退化或丧失在固碳,气候调节服务成本将输入生态工程,绿化的建设和环保等领域。
4.2。极端天气事件的影响
生态系统服务的变化,直接影响人类生活的极端天气事件,导致剧烈的灾害,并能影响人类的大多数方面,如生活环境、农业生产和健康。区域气候条件是影响生态系统和景观的变化,特别是森林砍伐和土地荒漠化。人类活动导致的大气成分的改变(温室效应)也会影响气候条件。大规模、长期持续的温室气体效应将导致极端天气事件增加死亡的风险(热浪、洪水、干旱等)(122年]。这些事件有地方,有时区域影响,直接通过死亡和伤害和间接经济影响,基础设施的破坏,以及人口迁移。反过来,这可能导致某些传染病发病率由于过度拥挤,缺乏干净的水和避难所,可怜的营养状况,对心理健康的负面影响。
气候调节水文是一个研究领域,自然气候系统影响水文和进一步发挥对径流的影响,降雨循环性、水质、土壤发展等等(123年,124年]。结果有显著的变化的可能性洪水和干旱、侵蚀强度和养分循环,对灌溉用水和供水的需求,进一步将人类福祉带来重大损失。城市生态系统,增加人为的排放导致的气候变化有限公司2和其他温室气体的长期气候风险可能改变强度、时间模式,和空间范围的大都会地区城市热岛125年]。的小气候调节城市地区的自然生态系统有助于减少城市热岛效应,城市绿色增加土壤水分蒸发蒸腾损失总量,因此有冷却效果;从经济学的角度来看,植被也可以大幅减少能源使用取暖和空调在城市地区的阴影的房子在夏天冬天,降低风速(126年]。
4.3。应对食品安全气候调节
的可访问性食物是高度依赖于合适的气候条件,和食品和原材料的可持续生产是容易受到温度变化、降水、和CO的浓度2。尽管气候监管食品安全的作用尚未完全估计(127年),气候变化所产生的卢克,被检查为全球粮食产量波动的主要来源在不同的领域,如干旱和半干旱热带国家的发展中国家,中国北方,等等(128年- - - - - -130年]。具体来说,土壤碳封存可以受气候变化,特别是由于温度变化改变(93年,96年)和卢克。作为土地种植农作物的基本要求,一个地区的农业地区的粮食生产潜力直接取决于可用可耕种土地的肥力(131年),和土壤碳封存碳循环是生态系统生物地球化学的关键元素,导致土壤肥力的形成,这有助于保持净生产力,改善水质,恢复退化的土壤和生态系统(20.,132年]。因此随着气候调节服务变化,土壤固碳的可变性导致粮食产量的变化和可访问性。
4.4。结果对人类健康
在千禧生态系统评估,指出,强调淡水资源,食品生产系统,和气候调节可能对健康造成严重的危害,并且每个生态系统服务是敏感的气候条件将受到卢克和气候变化的影响。和生态系统服务的变化将影响人类健康和人类的健康122年]。气候调节生态系统提供的服务来调节气候条件,主要是为了确保人们生活环境清洁和安全133年]。气候监管将减少的能力的退化生态系统,以避免气候变化的不利影响,可以通过直接影响人类健康的影响(比如增加死亡率、疾病来自极端天气)和间接影响(如气候导致的改变生产力的生态系统的分布和可用性的食物,水,和能源供应)。尽管气候变化可能对人类健康有好处,最有望-尤其是在城市地区。作为人从农村迁移到城市,现在超过一半的世界人口生活在高密度城市地区,其中许多是不提供生态系统或人类服务(122年]。在这些城市中,减少气候调节服务可能会加剧气候压力对于大量的人来说,减少福利和增加死亡率直接通过夏季气温较高等等(16]。此外,气候调节土壤碳汇的服务可以帮助缓解气候变化抵消化石燃料,减少温室气体排放的影响,等等,这是改善健康的生活环境具有重要意义[132年,134年]。
5。结束语
卢克和气候变化将改变生态系统服务的供给,为人类福祉至关重要。通过卢克和气候变化影响人类福祉的过程通过施加影响气候调节服务是复杂的,复杂的,涉及生物地球化学和biogeophysical流程。从司机的角度和相应的影响气候调节服务,本文主要回顾相关研究探索如何卢克和气候变化产生的影响主要的驱动程序,如碳排放和封存,反照率和蒸散是关键元素来调节表面能量交换和气候调节服务进一步发挥重要作用。,随着气候的变化调节服务导致卢克和气候变化,人类幸福的不同方面将受到影响也被许多研究人员评估。一般来说,卢克和气候变化对气候调节服务有很大的影响。全球森林砍伐,森林和草原退化、土地流转从森林到耕地,城市扩张,碳排放等等都可能会导致气候变化监管服务。
到目前为止,大量的研究已经进行和重大进展相关的每一个方面,如图1。然而,仍有改进的余地。第一,有很多方法和模型开发或加强探讨作用机理的司机通过生物地球化学和气候调节服务biogeophysical过程,虽然有更少的研究,结合的过程模型;因此更多的研究应该注意的影响机制,采取生物地球化学和biogeophysical影响纳入考虑。第二,在未来的研究,改进模型可以结合卢克和气候变化对气候的影响监管作为一个整体应该发达。此外,由于人类福祉的变化以及气候调节的变化导致卢克和气候变化的影响,进一步人为活动和经济发展与人类福祉将如何应对卢克和气候变化。然而,有相对较少的研究已经考虑当评估影响的响应,因此未来的研究还应该关注这些潜在的社会反应。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
这项研究受到了中国国家自然科学基金杰出青年学者(批准号71225005),在中国发展基础科学国家重点项目(批准号2012 cb955700),在国家科技重点项目支柱项目(批准号2013 bac03b03)。