Зависимость продуктивности лесов от температуры и осадков для северо-запада России: прогноз с использованием модели Miami
DOI:
https://doi.org/10.21513/2410-8758-2023-1-89-106Ключевые слова:
Нетто-продуктивность, эмпирическая модель MIAMI, климатический сценарий RCP4.5, лимитирование продуктивности температурой.Аннотация
Решалась задача нахождения фактора, лимитирующего про-
дуктивность растительности для текущего и прогнозного климата для лесов
Северо-Запада Европейской территории России (ЕТР). В пределах региона
были выбраны три субъекта РФ, представительные для трех подзон бореаль-
ной тайги (северной, средней и южной): Мурманская, Архангельская и
Костромская области. В качестве конкурирующих факторов были выбраны
среднегодовая температура Т и годовые осадки Р. Расчет проводился по эмпи-
рической модели Miami. Климатический сценарий RCP4.5 для 1990-2100 гг.
соответствовал «умеренному» росту температуры и осадков. Основной
результат говорит, что во всех случаях до 2100 года сохраняется лимитирова-
ние продуктивности температурой.
Библиографические ссылки
Биомы России (2018) Карта, М 1:7 500 000, М., WWF.
Доклад о научно-методических основах для разработки стратегий
адаптации к изменениям климата в Российской Федерации (в области компе-
тенции Росгидромета) (2020) СПб., Саратов, Амирит, 120 с.
Катцов, В.М., Говоркова, В.А. (2013) Ожидаемые изменения приземной
температуры воздуха, осадков и годового стока на территории России в XXI-м
веке: результаты расчетов с помощью ансамбля глобальных климатических
моделей (CMIP5), Труды ГГО, № 569, с. 76-98.
Моделирование динамики органического вещества в лесных экосисте-
мах (2007) Под ред. В.Н. Кудеярова, Наука, Москва, 380 с.
Национальный атлас России (2007) Роскартография, Т2, Москва.
Швиденко, А.З., Щепащенко, Д.Г. (2014) Углеродный бюджет лесов Рос-
сии, Сибирский лесной журнал, № 1, с. 69-92.
Adams, B., White, A., Lenton, T.M. (2004) An analysis of some diverse
approaches to modelling terrestrial net primary productivity, Ecological Modelling,
vol. 177, no. 3-4, pp. 353-391.
Alexandrov, G.A., Yamagata, Y., Oikawa, T. (2002a) The scheme for
globalization of a process-based model explaining gradations in terrestrial NPP and
its application, Ecological Modelling, vol. 148, no. 2, pp. 293-306.
Alexandrov, G.A., Oikawa, T. (2002b) TsuBiMo: a biosphere model of the
CO2 fertilization effect, Climate Research, vol. 19, no. 3, pp. 265-270.
Anav, A., Friedlingstein, P., Beer, C., Ciais, P., Harper, A., Jones, C., Murray-
Tortarolo, G., Papale, D., Parazoo, N.C., Peylin, P., Piao, S., Sitch, S., Viovy, N.,
Wiltshire, A., Zhao, M. (2015) Spatiotemporal patterns of terrestrial gross primary
production. A review, Reviews in Geophysics, vol. 53, pp. 785-818, doi:10.1002/
RG000483.
Beer C., Reichstein M., Tomelleri E., Ciais P., Jung M., et al. (2010).
Terrestrial gross carbon dioxide uptake: Global distribution and covariation with
climate, Science, vol. 329, pp. 834-838.
Bergh, J., Freeman, M., Sigurdsson, B., Kellomäki, S., Laitinen, K., Niinistö,
S., Peltola, H., Linder, S. (2003) Modelling short-term effects of climate change on
the productivity of selected tree species in Nordic countries, Forest Ecology and
Management, vol. 183, no. 1-3, pp. 327-340, doi:10.1016/S0378-1127(03)00117-8.
Briceño-Elizondo, E., Garcia-Gonzalo, J., Peltola, H., Matala, J., Kellomäki,
S. (2006) Sensitivity of growth of Scots pine, Norway spruce and silver birch to
climate change and forest management in boreal conditions, Forest Ecology and
Management, vol. 232, no. 1-3, pp. 152-167, doi:10.1016/j.foreco.2006.05.062.
Farquhar, G.D., von Cammerer, S., Berry, J.A. (1980) A biochemical model
of photosynthetic CO2 assimilation in leaves of C3 species, Planta, vol. 149, no. 1,
pp. 78-90.
Ge, Z.M., Kellomäki, S., Peltola, H., Zhou, X., Väisänen, H., Strandman, H.
(2013) Impacts of climate change on primary production and carbon sequestration
of boreal Norway spruce forests: Finland as a model, Climatic Change, vol. 118,
no. 2, pp. 259-273, doi:10.1007/s10584-012-0607-1.
Grosso, S.D., Parton, W., Stohlgren, T., Zheng, D., Bachelet, D., Prince, S.,
Hibbard, K., Olson, R. (2008) Global potential net primary production predicted
from vegetation class, precipitation, and temperature, Ecology, vol. 89, no. 8, pp.
-2126.
Gulev, S.K., Thorne, P.W., Ahn, J., Dentener, F.J., Domingues, C.M.,
Gerland, S., Gong, D., Kaufman, D.S., Nnamchi, H.C., Quaas, J., Rivera, J.A.,
Sathyendranath, S., Smith, S.L., Trewin, B., von Schuckmann, K., Vose, R.S.
(2021) Changing State of the Climate System, Climate Change 2021: The Physical
Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of
the Intergovernmental Panel on Climate Change, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A.
Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I.
Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T.
Waterfield, O. Yelekзi, R. Yu, B. Zhou eds., Cambridge, N.Y.: Cambridge
University Press, pp. 287-422, doi:10.1017/9781009157896.004.
IPCC (2021) Climate Change 2021: The Physical Science Basis.
Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the
Intergovernmental Panel on Climate Change, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A.
Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I.
Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T.
Waterfield, O. Yelekзi, R. Yu, B. Zhou eds., Cambridge, N.Y.: Cambridge
University Press, 2391 p., doi:10.1017/9781009157896.
Kimball, J.S., Zhao, M., McDonald, K.C., Running, S.W. (2006) Satellite
Remote Sensing of Terrestrial Net Primary Production for the Pan-Arctic Basin and
Alaska, Mitigation and Adaptation strategies for Global Change, vol. 11, no. 4, pp.
-804.
King, A.W., Post, W.M., Wullshleger, S.D. (1997) The potential response of
terrestrial carbon storage to change in climate and atmospheric CO2, Climate
Change, vol. 35, no. 2, pp. 199-227.
Lieth, H. (1975) Modelling the primary productivity of the world, Primary
Productivity of the Biosphere, H. Lieth, R.H. Whittaker eds., N.Y. Springer-Verlag,
pp. 237-263.
Luyssaert, S., Inglima, I., Jung, M., Richardson, A.D., Reichstein, M., Papale,
D., Piao, S.L., Schulze, E.-D., Wingate, L., Matteucci, G., Aragao, L., Aubinet, M.,
Beer, C., Bernhofer, C., Black, K.G., Bonal, D., Bonnefond, J.-M., Chambers, J.,
Ciais, P., Cook, B., Davis, K.J., Dolman, A.J., Gielen, B., Goulden, M., Grace, J.,
Granier, A., Grelle, A., Griffis, T., Grünwald, T., Guidolotti, G., Hanson, P.J.,
Harding, R., Hollinger, D.Y., Hutyra, L.R., Kolari, P., Kruijt, B., Kutsch, W.,
Lagergren, F., Laurila, T., Law, B.E., Le Mmaire, G., Lindroth, A., Loustau, D.,
Malhi, Y., Mateus, J., Miglavacca, M., Misson, L., Montagnani, L., Moncrieff, J.,
Moors, E., Munger, J.W., Nikinmaa, E., Ollinger, S.V., Pita, G., Rebmann, C.,
Roupsard, O., Saigusa, N., Sanz, M.J., Seufert, G., Sierra, C., Smith, M.-L., Tang,
J., Valentini, R., Vesala, T., Janssens, I.A. (2007) The CO2-balance of boreal,
temperate and tropical forests derived from a global database, Global Change
Biology, vol. 13, no. 12, pp. 2502-2537.
Nemani, R.R., Keeling, C.D., Hashimoto, H., Jolly, W.M., Piper, S.C.,
Tucker, C.J., Myneni, R.B., Running, S.W. (2003) Climate-driven increases in
global terrestrial net primary production from 1982 to 1999, Science, vol. 300, no.
, pp. 1560-1563.
Piao, S., Wang, X., Wang, K., Li, X., Bastos, A., Canadell, J.G., Ciais, P.,
Friedlingstein, P., Sitch, S. (2020) Interannual variation of terrestrial carbon cycle:
Issues and perspectives, Global Change Biology, vol. 26, no. 1, pp. 300-318,
doi:10.1111/gcb.14884.
Pregitzer, K.S., Euskirchen, E.S. (2004) Carbon cycling and storage in world
forests: biome patterns related to forest age, Global Change Biology, vol. 10, no.
, pp. 2052-2077.
Qian, H., Joseph, R., Zeng, N. (2010) Enhanced terrestrial carbon uptake in
the Northern High Latitudes in the 21st century from the Coupled Carbon Cycle
Climate Model Intercomparison Project model projections, Global Change
Biology, vol. 16, no. 2, pp. 641-656.
Rienecker, M.M., Suárez, M.J., Gelaro, R., Todling, R., Bacmeister, J.T., Liu, E.,
Bosilovich, M.G., Schubert, S., Takacs, L., Kim, G., Bloom, S.C., Chen, J., Collins, D.,
Conaty, A., Silva, A.M., Gu, W., Joiner, J., Koster, R.D., Lucchesi, R., Molod, A.,
Owens, T., Pawson, S., Pegion, P.J., Redder, C.R., Reichle, R.H., Robertson, F.R.,
Ruddick, A.G., Sienkiewicz, M., & Woollen, J.S. (2011) MERRA – NASA’s Modern-
Era Retrospective, Journal of Climate, vol. 24, no. 14, pp. 3624-3648.
Running, S.W., Nemani, R.R., Heinsch, F.A., Zhao, M., Reeves, M.,
Hashimoto, H. (2004) A continuous satellite-derived measure of global terrestrial
primary production, BioScience, vol. 54, no. 6, pp. 547-560.
Running, S.W., Zhao, M. (2021) User’s Guide Daily GPP and Annual
NPP (MOD17A2H/A3H) and Year-end GapFilled (MOD17A2HGF/A3HGF)
Products NASA Earth Observing System MODIS Land Algorithm (For
Collection 6.1), 38 p.
Sallaba, F., Lehsten, D., Seaquist, J., Sykes, M.T. (2015) A rapid NPP metamodel
for current and future climate and CO2 scenarios in Europe, Ecological
Modelling, vol. 302, pp. 29-41.
Salminen, H., Jalkanen, R. (2005) Modelling the effect of temperature on
height increment of Scots pine at high latitudes, Silva Fennica, vol. 39, no. 4, pp.
-508.
Saxe, H., Cannell, M.G.R., Johnsen, O., Ryan, M.G., Vourlitis, G. (2001) Tree
and forest functioning in response to global warming, New Phytologist, vol. 149,
no. 3, pp. 369-400, doi:10.1046/j.1469-8137.2001.00057.x.
Torssonen, P., Strandman, H., Kellomäki, S., Kilpeläinen, A., Jylhä, K.,
Asikainen, A., Peltola, H. (2015) Do we need to adapt the choice of main boreal
tree species in forest regeneration under the projected climate change? Forestry,
vol. 88, no. 5, pp. 564-572, doi:10.1093/forestry/cpv023.
Turner, D.P., Ritts, W.D., Cohen, W.B., Gower, S.T., Zhao, M., Running,
S.W., Wofsy, S.C., Urbanski, S.P., Dunn, A.L., & Munger, J.W. (2003) Scaling
Gross Primary Production (GPP) over boreal and deciduous forest landscapes in
support of MODIS GPP product validation, Remote Sensing of Environment, vol.
, pp. 256-270.
Woodward, F.I., Lomas, M.R. (2004) Vegetation dynamics – simulating
responses to climate change, Biological Reviews, vol. 79, no. 3, pp. 643-670.
Xie, P., Arkin, P.A. (1998) Global Monthly Precipitation Estimates from
Satellite-Observed Outgoing Longwave Radiation, Journal of Climate, vol. 11, no.
, pp. 137-164.
Zaks, D.P.M., Ramankutty, N., Barford, C.C., Foley, J.A. (2007) From Miami
to Madison: Investigating the relationship between climate and terrestrial net
primary production, Global Biogeochemical Cycles, vol. 21, no. 3, p. GB3004,
doi:10.1029/2006GB002705.
Zhao, M., Running, S., Heinsch, F.A., Nemani, R. (2011) MODIS-Derived
Terrestrial Primary Production, Land Remote Sensing and Global Environmental
Change, B. Ramachandran, C. Justice, M. Abrams eds., N.Y. Springer, pp.
-660, doi:10.1007/978-1-4419-6749-7_28.
Ru
En