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生态预测

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生态预测是预告在长时期气候波动的背景上,在不同的人类经济利用的情况下,生态系统和功能的可能改变,并为此制定防止自然环境中人类干扰的不利后果的必要措施。如为避免对环境的破坏和造成经济上的损失,各种大型工程,特别是大型水利工程所引起的环境变化的预测,已成为生态学面临的必须解决的任务。生态预测是在生态监测基础上进行的,它除了要求根据关键参数,建立数学模型惊醒预测外,还可根据植被和土壤特征的指标性预测一定流域的变化或某种措施的生态和后果。生态预测也是指定自然资源利用规划的基础。

生态预测及其重要性 编辑本段回目录



生态预测(Ecological Forecasting, EF)是预报生态系统状态和活动下物理、生物及化学环境的变化。它不同于“预报”在于“预测是在给定一系列具体假设下通过特定的方法和模型来进行的最佳估计”,有可能符合或不符合现实。生态预测需要估计不确定性或者误差,以供决策者判断预测结果发生的可能性。

从全球大气组成成分、大气表层温度变化及海平面的变化,Nemani博士指出生态预测的必要性:生态预测可以向决策者提供生态脆弱性的估计、某些特定的自然事件或管理决策可能造成的结果;对了解生态服务的潜在变化以及为避免服务系统灾难性的损失制定策略都至关重要。生态预测的目标是给出管理决策和选择来预防或逆转下降的趋势,减少风险,以及保护重要的生态资源和相关过程。

生态预测主要有三种类型:基于现状的生态稳定性和脆弱性估计、短期预测及脆弱性评价和长期预测及脆弱性评价。并根据很多研究实例来说明了不同种类的生态预测。

生态预测的一般框架:编辑本段回目录

陆地观测和预报模型TOPS

Nemani博士以陆地观测与预报系统(TOPS)为例介绍了生态预测的基本框架:数据监测、模拟、预测以及多种尺度上的应用。预测系统具有大量的数据观测网络基础,如天气数据网络、河流网络、土壤湿度网络数据以及不同遥感平台等,并具有整合大量不同模型(如生物地球化学模型、作物产量模型、病虫害模型及碳循环模型等)及在不同时间空间尺度运作的能力。

Nemani博士介绍了TOPS数据及模拟软件系统构建,并通过系统得到了加利福尼亚1km尺度的生态日现报,除此之外,Nemani博士还详细地介绍了如何通过TOPS对模型全球净初级生产量进行监测以及应用于葡萄酒酿制产业的生态预测。

净初级生产量是植物光合和呼吸作用之间的平衡。它是人类消费食物、纤维及能量的基础,决定了大气CO2的季节和年际变化,综合体现了气候、生态、地球化学和人类活动对生物圈的影响,因此了解陆地净初级生产量和变化趋势非常重要。估算全球NPP包括以下三个步骤:第一步:将得到的辐射转化成总的最大生产量,第二步:通过气候限制因子降级得到GPP,第三步:减去呼吸作用得到NPP。

TOPS系统还可以对经济变化下的生产活动进行生态预测,以葡萄酒酿制产业为例。该系统以葡萄树生长阶段与气候影响之间的关系以及遥感数据为基础,可以为葡萄园建立详细的灌溉和管理计划。研究还利用遥感SST的年间变化来模拟缺水状况从而对葡萄收获进行预测,最后得出结论,介于气候的影响,葡萄酒产业的长期生存能力值得怀疑。

加快生态预测 编辑本段回目录


Nemani博士指出应加快生态预测,主要可从以下方面着手:保持和升级用来测量陆地表面、淡水和海洋状况的遥感平台,改善数据之间的兼容性,推进模型之间的连接,改善对生物地学化学特质和进程监测的原地监测器(NEON),建立更完整的框架和数据管理(IWGEO/GEOSS),改善对决策者(组织或个人)交流的系统,加强基于网络的工具开发等。

最后Nemani博士指出,生态预测中的不确定性的定义与计算仍然是一个挑战。进行预测或许是简单的,但如何让用户信服却仍需时间及更详细的沟通交流。

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