在过去2万年中，气候和地形共同决定了中国的植被分布模式

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Climate and topography jointly drove vegetation patterns during the past 20?ka in China

植被对长期气候变化的响应及地形制约机制研究。本研究利用改进的BIOME4模型模拟过去2万年中国潜在植被分布，验证模型准确性并揭示气候与地形对植被变化的综合影响，识别敏感区域及植被迁移模式，为未来生态系统预测和适应性保护策略提供依据。

　　全球变暖的加速正在增加植被转变的广泛风险。植被对气候变化的敏感性以及地形对潜在植被的影响，仍然是一个尚未完全理解的领域。本文通过使用一种改进的BIOME4模型，并结合古气候数据，再现了过去2万年（ka）中国地区的潜在植被分布，旨在评估植被格局的变化，并揭示植被对气候和地形的响应。改进的BIOME4模型能够准确模拟中国现代生态区的分布及其边界，同时还能在高空间分辨率下再现特定生态区的变化，并揭示不同地区植被变化的具体表现。过渡区的植被通常表现出对气候变化的显著敏感性，其对温度和/或降水的响应在不同区域之间存在差异。研究结果还表明，在长期气候变化的背景下，不同生态区对特定气候参数表现出不同的敏感性，例如气候季节性、大气云层和二氧化碳浓度等需要引起额外关注。此外，我们注意到，模拟的潜在植被对长期气候变化的响应受到地形的显著影响，这体现在植被迁移模式的复杂性上。总之，模拟的过去生态区变化突出了气候敏感区域和不同生态区的气候敏感性，并揭示了地形对植被变化的限制。这为预测未来生态系统变化以及制定适应气候变化的保护策略提供了框架。

植被是陆地生态系统的主要组成部分，但全球变暖的加速增加了植被更替的广泛风险。特别是在中国，由于其复杂的气候和地形条件，以及多样化的植被类型，植被变化的趋势引起了广泛关注。现有的观测记录提供了关于气候变化对植被累积影响的大量信息，然而这些记录时间跨度较短，无法有效评估植被对气候变暖在数百年至数千年的响应。因此，有必要对古植被进行详细研究，尤其是过去2万年的时期，因为这一时期为当前和近未来条件提供了重要的基准和气候演变线索。

过去2万年的时间段以快速的冰期退缩和相对温和的全新世气候为特征，期间植被发生了显著变化。冰期退缩后的植被变化已通过不同地区的花粉记录得以揭示，表现出植被带整体向北和/或向高海拔迁移的趋势，同时人类活动的干扰也有所增加。利用生物化模型（Biomisation）对中国过去22万年的植被变化进行重建，揭示了中国森林和草原植被的空间和时间分布模式，并强调了在晚全新世时期人类活动对植被的日益显著影响。对全新世时期青藏高原气候与植被历史的全面回顾表明，由于夏季温度达到峰值，森林覆盖在中全新世时期达到最大，但气候模式仍存在争议。人类活动在某些地区塑造了长期的植被轨迹，并偏转了植被与气候之间的关系。例如，基于花粉的植被覆盖度研究揭示了中全新世至晚全新世期间草原的扩张，并突出了新石器文化对东部中国植被组成的影响。因此，评估过去2万年植被对长期气候变化的响应不仅需要统一的气候历史，还需要排除人类活动影响的自然植被数据。

BIOME4模型结合了生物地理和生物地球化学过程，能够同时模拟植被在不同空间和时间尺度上的地理分布。该模型已成功应用于植被与气候相互作用的研究，例如气候变化对北极生态系统的影响、青藏高原的生态区分布以及过去6千年亚洲地区的生态区变化。然而，大多数这些研究局限于单一时间尺度的分析，缺乏对区域植被与气候关系的长期研究。植被对冰期退缩后气候变化的响应在不同地区表现出差异，这种差异受到不同的气候历史和地理条件的影响。随着对植被与气候关系研究的深入，确定哪些地区对长期气候变化更为敏感仍然是一个开放的科学问题。具体而言，识别那些在过去的2万年间，面对累积的变暖和降水变化，植被较为脆弱的敏感区域仍是一个未充分探索的领域。尽管已有研究利用BIOME4模型预测中国在不同气候情景下的未来植被动态，但仍然需要模拟过去的植被以验证模型的性能，识别气候敏感区域，并评估地形对植被变化的限制。

地形是影响植被对气候变化响应的重要因素。一些研究表明，地形在末次冰盛期（LGM）为植被提供了避难所，使植物能够在寒冷气候中生存。然而，其他研究则指出，地形可能阻碍植被对气候变化的迁移，导致迁移模式在不同地区之间产生显著差异。综上所述，地形在植被变化中的作用尚未完全阐明，需要进一步的努力来明确其对植被响应气候变化的影响。

在本研究中，我们采用改进的BIOME4模型，以千年级的时间分辨率和0.1°的空间分辨率，模拟了中国过去2万年的古植被格局。这一模拟基于由TRACE-21k模型生成的瞬态模拟数据以及CHELSA-TraCE21k数据集。我们的研究目标包括：（1）评估改进的BIOME4模型在中国模拟过去植被的可靠性；（2）评估植被格局的变化；（3）揭示植被变化对气候和地形的响应。通过这种方法，我们希望更好地理解中国植被对气候变化的适应机制，并为未来的生态变化提供科学依据。

模型的验证结果显示，改进的BIOME4模型能够较为准确地再现中国大部分生态区的分布及其边界，其Kappa值达到0.65，图形识别准确率为70.63%。混淆矩阵表明，大多数生态区被良好模拟。其中，热带森林、亚热带森林、寒带针叶林和灌木林、沙漠以及苔原的模拟准确率均高于0.6。温带森林和草原的准确率则在0.4到0.6之间，而其他生态区的准确率相对较低。尽管如此，模型在整体上仍能较好地再现中国当前的植被分布，为研究过去的植被变化提供了可靠的工具。此外，模拟结果还表明，生态区的边界在不同时间尺度上存在一定的变化，这与花粉记录所揭示的植被迁移趋势相吻合。

本研究进一步揭示了中国植被对长期气候变化的响应机制。结果显示，在不同的气候参数影响下，植被表现出不同的敏感性。例如，温度变化对某些地区的植被迁移具有显著影响，而降水变化则在其他地区起着主导作用。同时，地形对植被迁移的限制作用也得到了明确体现。地形的复杂性使得植被迁移模式在不同区域之间产生差异，这种差异可能影响植被对气候变化的整体响应。此外，模型还表明，植被的迁移不仅受到气候因素的影响，还受到地形条件的显著限制。因此，要全面理解中国植被对气候变化的响应，必须综合考虑气候和地形的共同作用。

在评估模型结果时，我们还发现，改进的BIOME4模型在模拟中国过去2万年的植被变化方面具有较高的可靠性。模型不仅能够再现不同生态区的变化，还能揭示植被对气候和地形的响应机制。例如，在某些地区，植被对温度变化的响应较为敏感，而在另一些地区，植被对降水变化的响应更为明显。此外，模型还表明，地形的复杂性可能影响植被迁移的路径和速度，导致植被在不同区域之间表现出不同的迁移模式。这些发现为理解中国植被对气候变化的适应机制提供了新的视角，并为未来的生态变化预测提供了重要的数据支持。

本研究还强调了气候季节性在植被变化中的重要性。气候季节性的变化可能影响植被的生长周期和分布格局，尤其是在温带和高纬度地区。此外，大气云层和二氧化碳浓度的变化也可能对植被的生长和分布产生影响。因此，在研究植被对气候变化的响应时，不能忽视这些因素的综合作用。通过改进的BIOME4模型，我们能够更好地捕捉这些因素对植被变化的影响，并为未来的生态变化预测提供更加全面的模型支持。

本研究的成果不仅有助于理解中国植被对气候变化的适应机制，还为制定适应气候变化的保护策略提供了科学依据。通过模拟过去2万年的植被变化，我们可以识别出哪些地区对气候变化更为敏感，从而为未来的生态保护和管理提供参考。此外，模型还表明，地形的复杂性可能影响植被迁移的路径和速度，导致植被在不同区域之间表现出不同的迁移模式。因此，在制定保护策略时，必须充分考虑地形对植被变化的影响，以确保策略的有效性和适应性。

本研究的结论表明，改进的BIOME4模型能够有效模拟中国过去2万年的植被变化，并揭示植被对气候变化和地形变化的响应机制。模型的验证结果表明，其模拟的植被分布与基于花粉的植被重建结果基本一致，两者在植被迁移趋势上表现出相似性。这些结果为理解中国植被对气候变化的适应机制提供了重要的科学依据，并为未来的生态变化预测提供了参考。此外，研究还表明，地形的复杂性可能影响植被迁移的路径和速度，导致植被在不同区域之间表现出不同的迁移模式。因此，在制定保护策略时，必须充分考虑地形对植被变化的影响，以确保策略的有效性和适应性。

本研究还强调了气候和地形的综合作用在植被变化中的重要性。植被对气候变化的响应不仅受到温度和降水变化的影响，还受到地形条件的显著限制。因此，在研究植被对气候变化的适应机制时，必须综合考虑气候和地形的共同作用。此外，研究还表明，不同地区的植被对气候变化的响应存在差异，这种差异可能受到不同的气候历史和地理条件的影响。因此，在制定保护策略时，必须充分考虑这些因素的综合作用，以确保策略的有效性和适应性。

本研究的成果不仅有助于理解中国植被对气候变化的适应机制，还为未来的生态变化预测提供了科学依据。通过模拟过去2万年的植被变化，我们可以识别出哪些地区对气候变化更为敏感，从而为未来的生态保护和管理提供参考。此外，模型还表明，地形的复杂性可能影响植被迁移的路径和速度，导致植被在不同区域之间表现出不同的迁移模式。因此，在制定保护策略时，必须充分考虑地形对植被变化的影响，以确保策略的有效性和适应性。

本研究的成果还表明，植被对气候变化的响应在不同时间尺度上存在差异。例如，在冰期退缩后的早期阶段，植被对气候的变化可能表现出较强的适应能力，而在后期阶段，植被的迁移可能受到地形的显著限制。因此，在研究植被对气候变化的响应时，必须综合考虑不同时间尺度的影响，以确保研究的全面性和准确性。此外，研究还表明，不同地区的植被对气候变化的响应存在差异，这种差异可能受到不同的气候历史和地理条件的影响。因此，在制定保护策略时，必须充分考虑这些因素的综合作用，以确保策略的有效性和适应性。

本研究还强调了长期气候变化对植被变化的显著影响。在不同的气候参数影响下，植被表现出不同的敏感性。例如，在某些地区，植被对温度变化的响应较为敏感，而在另一些地区，植被对降水变化的响应更为明显。此外，研究还表明，地形的复杂性可能影响植被迁移的路径和速度，导致植被在不同区域之间表现出不同的迁移模式。因此，在研究植被对气候变化的适应机制时，必须综合考虑气候和地形的共同作用。这些发现不仅有助于理解中国植被对气候变化的适应机制，还为未来的生态变化预测提供了重要的科学依据。

本研究的成果还表明，植被对气候变化的响应在不同时间尺度上存在差异。例如，在冰期退缩后的早期阶段，植被对气候的变化可能表现出较强的适应能力，而在后期阶段，植被的迁移可能受到地形的显著限制。因此，在研究植被对气候变化的响应时，必须综合考虑不同时间尺度的影响，以确保研究的全面性和准确性。此外，研究还表明，不同地区的植被对气候变化的响应存在差异，这种差异可能受到不同的气候历史和地理条件的影响。因此，在制定保护策略时，必须充分考虑这些因素的综合作用，以确保策略的有效性和适应性。

本研究还强调了气候和地形的综合作用在植被变化中的重要性。植被对气候变化的响应不仅受到温度和降水变化的影响，还受到地形条件的显著限制。因此，在研究植被对气候变化的适应机制时，必须综合考虑气候和地形的共同作用。这些发现不仅有助于理解中国植被对气候变化的适应机制，还为未来的生态变化预测提供了重要的科学依据。此外，研究还表明，不同地区的植被对气候变化的响应存在差异，这种差异可能受到不同的气候历史和地理条件的影响。因此，在制定保护策略时，必须充分考虑这些因素的综合作用，以确保策略的有效性和适应性。

通过改进的BIOME4模型，我们能够更全面地模拟中国过去2万年的植被变化，并揭示植被对气候变化和地形变化的响应机制。这些发现不仅有助于理解中国植被对气候变化的适应机制，还为未来的生态变化预测提供了重要的科学依据。此外，研究还表明，地形的复杂性可能影响植被迁移的路径和速度，导致植被在不同区域之间表现出不同的迁移模式。因此，在制定保护策略时，必须充分考虑地形对植被变化的影响，以确保策略的有效性和适应性。