编制说明 气候变化对高寒生态环境影响指标 草地 报批稿

《气候变化对高寒生态环境影响指标草地》编制说明标准名称：气候变化对高寒生态环境影响指标草地项目编号：DB63JH-070-2022制、修订类型：制定主要起草单位：青海省气候中心协作单位：归口单位：青海省气象局起草时间：2022年3月—2023年8月一、工作简况（一）任务来源2022年3月8日，根据青海省市场监督管理局下达的《关于印发2022年青海省地方标准制修订项目计划的通知》(青市监函[2022]119号)，批准项目《气候变化对高寒生态环境影响指标草地》（编号为DB63JH-070-2022）地方标准的制定。（二）起草单位起草单位：青海省气候中心主要起草人姓名性别职务/职称工作单位任务分工刘彩红女正高青海省气候中心主持人，负责标准技术方案的制定，标准起草、统稿。冯晓莉女高工青海省气候中心制定草地评估指标等级杨延华女高工青海省气候中心编写编制说明赵慧芳女高工气象科学研究所草地各项指征实况数据整理李漠雨女工程师青海省气候中心影响关键气候因子分析筛选苏文将男高工气象科学研究所遥感数据处理余迪女工程师青海省气候中心评估模拟验证、制图李欣玲女助工青海省气候中心梳理征求意见稿二、制定标准的必要性和意义必要性：青海省是我国乃至东亚气候与环境变化的“敏感区”和“脆弱带”，其生态系统属于中国“生态源”的重要组成部分和重要的碳素汇集生态系统，具有维系国家生态安全的重要作用。近年来，随着人类活动不断加强，青海高寒区域的气候条件对生态环境的约束性明显加大，并且随着气候显著变暖，气候变化风险也在逐渐加剧。因此在气候变化研究成果的基础上，建立气候变化对生态环境演变影响的定量分析评估指标体系，将适应气候变化与生态保护建设相适应，与发展相协同，积极应对气候变化和生态安全问题，已成为亟待解决的问题。新形势下，习近平总书记明确指出“青海最大的价值在生态、最大的潜力在生态、最大的责任也在生态”，同时青海省委也提出了“生态保护优先”的发展战略，这些都对气象为生态文明建设服务提出了更高的要求。气候是影响自然生态系统的活跃因素，是自然生态系统状况的综合反映。《青海省人民政府办公厅关于转发青海省生态气象保障服务示范省建设方案的通知》中将“扎实推进气候变化对水环境等生态系统的影响评估，强化气候服务供给能力”作为落实重要举措。青海省政府在《保护“中华水塔”行动方案》《三江源生态保护和建设三期规划》《祁连山生态保护和建设二期规划》《青海省政府与中国气象局合作框架协议》等重大计划规划强调，开展气候变化和极端气候事件对生态环境、重点行业领域的影响评估和预评估，提升应对气候变化和极端气候事件能力，是推进生态文明建设的内在要求。2019年9月28、29日，王建军书记和刘宁省长分别在《中国致公党中央委员会关于报送〈对青海省加强青藏高原生态文明建设积极应对气候变化的建议〉的函》上做出了“开展气候变率和气候变化规律、成因、预估和影响评估研究”的明确批示。气候变化作为生态环境重要的因子，给生态环境造成了什么样的影响，是各级政府普遍关注的问题，也是在实施生态环境保护过程中所缺少的科学依据。因此，建立气候变化评估领域的地方标准，对地方科学应对气候变化具有重要的意义。意义：建立对气候变化敏感的生态环境评估指标体系，以客观、规范评估气候变暖对青海河流湖泊、草地植被及冻土的影响，更好地发挥气候因子在生态文明建设中的作用。建立规范化、标准化的青海气候变化对高寒生态影响各类指标，科学评估生态环境变化对气候变暖的响应和气候变化风险，能够为社会经济发展和适应行动提供决策支持，对于制定生态保护、气候变化与防灾减灾等领域的政策，也具有借鉴意义。三、主要起草过程（一）准备阶段2022年1-8月确定标准的名称，类别、性质、标准的范围和主要技术内容，确定任务分工，收集我省主要草地内所属气象站2003-2020年气温（平均、最高、最低）、降水、日照时数观测资料以及通过高桥公式计算出的蒸发量，各站牧草地面监测站测定的生育期及遥感反演的覆盖度和产草量数据，确定影响草地要素即牧草返青期、牧草黄枯期、牧草生长盛期覆盖度及产草量的关键气候因子，建立估算模型。查找相关文献、资料、标准等，规范性文件有：《青海天气气候》（2004年，气象出版社）；《地面气象观测规范》（2003，气象出版社）；《生态气象观测规范》（2005年，气象出版社）；《气象灾害分级指标》（DB63/T372—2011）；《气候年景评价方法》（GB/T33670-2017）；《气候变化对高寒生态环境影响指标河流》（DB63/T1928-2021）；《草地分类》（NY/T2997－2016）；《青海天然草地分类》（DB63/T1513－2016）等。资料收集：气象资料主要包括高寒草甸类型的清水河、曲麻莱、甘德、玛沁、河南、玛多、泽库、海晏、祁连、杂多、班玛、久治、达日、囊谦13个气象站，高寒草原类型的同德、沱沱河、天峻、托勒4个气象站，温性草原类型的刚察、兴海2个气象站共20个气象站的气温、降水量、日照时数、蒸发量等均一化观测资料（2003-2020年）；牧草资料包括上述各站牧草地面监测站测定的牧草返青期、牧草黄枯期及由遥感反演的牧草生长盛期覆盖度和产草量数据；并分别计算出气候变化对高寒草甸、高寒草原、温性草原牧草返青期、牧草黄枯期、牧草生长盛期覆盖度、牧草生长盛期产草量的影响评估指标。（二）标准初稿起草根据技术准备和任务分工，项目组成员先后搭建框架、梳理资料、统计数据、建立模型及验证，并结合前期研究成果及业务应用情况，按照GB/T1.1-2020给出的规则进行起草，形成标准初稿。（三）标准征求意见情况2022年9－12月进行了标准初稿意见的征求，初稿意见征求专家专业范围及领域包括：国家气候中心、青海省气象科学研究所、青海省气候中心、青海省气象局法规处、青海省林业和草原局、青海省生态环境监测中心、成都信息工程大学、青海省环科院、青海省气象服务中心、青海省本底台等。根据专家提出的意见建议，经认真修改后形成了标准的征求意见稿。（四）标准预审查情况2023年2月17日，召开了本标准的预审会，专家主要包括：青海省生态环境监测中心、青海师范大学、青海省自然资源综合调查监测院、青海省气象局科技与预报处、青海省气象局法规处、青海省气象局观测与网络处等单位6位专家意见，与会专家肯定了此项标准的制定工作，并对不足之处进行了讨论，提出了有益的意见建议，标准顺利通过预审查。四、制定标准的原则和依据，与现行法律、法规、标准的关系（一）标准编制原则科学性原则。本标准为气候变化对高寒生态环境的影响指标系列标准之一，2021年发布实施《气候变化对高寒生态环境影响指标河流》（DB63/T1928-2021)在气候变化对水资源影响评估及科学研究方面进行应用，2022年批准立项《气候变化对高寒生态环境影响指标草地》《气候变化对高寒生态环境影响指标冻土》两项标准。连续性原则。主要牧草监测气象站点的气温、降水量和日照资料的监测是根据《地面气象观测规范空气温度和湿度》（GB/T35226-2017）、《地面气象观测规范降水量》（GB/T35228-2017）、和《地面气象观测规范日照》（GB/T35232-2017）所规定的技术方法监测得到的，以上三种监测规范是气象工作者长期工作实践与经验的总结，已成为业内权威性文献。牧草资料依据青海省气象科学研究所提供。编制小组利用长序列均一化降水量、气温（平均、最高、最低）、蒸发量、日照时数以及生态监测站牧草观测资料，并结合前期研究成果，给出气候变化对草地要素（牧草返青期、牧草黄枯期、牧草生长盛期覆盖度及产草量）的影响评估指标，用于评估时段内气候系统变化对草地的影响，从数据选取、研究方式等方面均体现了较好的连续性。广泛适用性原则。开展气候变化和极端气候事件对生态环境、重点行业领域的影响评估和预评估，提升应对气候变化和极端气候事件能力，是推进生态文明建设的内在要求，其中气候变化对草地的影响评估产品，为各级政府掌握主要牧草产地气候现状、合理安排生态工作提供了重要决策依据，产生较大的社会和经济效益，因此气候变化对草地的影响评估标准在我省生态体系工作中具有很高的适用性。可操作性原则。《气候变化对高寒生态环境影响指标草地》标准中所建立的气候变化影响评估模型模拟出的草地要素与实际观测较为吻合，公式简单明了，具有较好的可操作性。（二）标准制定的依据标准按照GB/T1.1—2020给出的规则起草。（三）与现行法律、法规和强制性国家标准的关系本标准首次制定，遵循现行法律、法规，无其它标准被代替或废止，与其他相关的强制性标准无冲突的内容。五、主要条款的说明（一）资料及来源本文件资料主要由气象资料和生态监测站草地观测资料组成。气象资料主要包括清水河、曲麻莱、甘德、玛沁、河南、玛多、泽库、海晏、祁连、杂多、班玛、久治、达日、囊谦、同德、沱沱河、天峻、托勒、刚察、兴海共20个气象站点2003-2020年气温（平均、最高、最低）、降水、日照时数等均一化资料。草地资料为青海省气象局在全省设立的20个生态观测站测定的草地生育期资料，结合EOS/MODIS遥感反演的覆盖度和产草量数据。图12003－2020年青海省20个气象站点气象要素和牧草物候期变化涉及到气候变化与草地类型的精细化指标，本文件对青海省的草地类型进行分类，确定不同类型草地的关键气候影响因子。对草地类型的分类基于20个生态监测站点的草地监测类型、观测场经纬度，结合中国草地类型分布图及1：100万土地利用图，通过生态监测站点经纬度与草地类型分布图地理位置叠加的方式，提取各站的草地类型得到20个草地监测站点的草地分类结果，该分类结果在青海省气象局草地遥感监测业务运行中已成熟应用，分类结果如表1所示。表1气象/生态站所属草地类型列表草地类型站点名称高寒草甸清水河、曲麻莱、甘德、玛沁、河南、玛多、泽库、海晏、祁连、杂多、班玛、久治、达日、囊谦高寒草原同德、沱沱河、天峻、托勒温性草原刚察、兴海气候变化对草地的影响评估指标1.确定关键气候因子选取可能影响草地要素（牧草返青期、牧草黄枯期、牧草生长盛期覆盖度及产草量）的气候要素进行分析，主要包括降水量、气温、蒸发量、日照时数等，研究中蒸发计算采用了高桥公式进行计算：式中E为月蒸发量，R为月降水量，T为月平均气温。该公式反映出的蒸发特征是与干旱半干旱地区实际状况相吻合。接下来，利用逐步回归方法，确定草地要素的关键气候影响因子，评估指标与气候要素的相关系数均通过95%的显著性检验，关键因子如表2.1—2.4所示。表2.1影响牧草返青期的关键气候因子表草地类型I1I2I3高寒草甸4月降水量4月平均气温冬季(12-2月)平均最低气温高寒草原5月降水量4月平均气温4月日照时数温性草原4月降水量4月平均最高气温5月日照时数表2.2影响牧草黄枯期的关键气候因子表草地类型I1I2I3高寒草甸8月降水量9月平均气温秋季(9-11月)蒸发量高寒草原8月降水量9月平均气温8月日照时数温性草原9月降水量9月平均最高气温9月日照时数表2.3影响牧草生长盛期覆盖度的关键气候因子表草地类型I1I2I3高寒草甸7月降水量7月平均气温7月平均最低气温高寒草原春季(3-5月)降水量夏季(6-8月)平均气温7月平均最低气温温性草原8月降水量7月平均最高气温夏季(6-8月)日照时数表2.4影响牧草生长盛期产草量的关键气候因子表草地类型I1I2I3高寒草甸夏季(6-8月)降水量夏季(6-8月)平均气温7月平均最低气温高寒草原春季(3-5月)降水量7月平均最低气温夏季(6-8月)蒸发量温性草原夏季(6-8月)降水量7月平均最低气温秋季(9-11月)蒸发量2.建立估算模型由于草地要素与降水量、气温、蒸发量各要素之间量级差异较大，因此对草地要素、降水量、气温、蒸发、日照进行归一化处理：X＇=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)式中，X＇-通过无量纲化后的归一化值；X-指数原始序列值；Xmin-指标原始序列中的最小值；Xmax-指标原始序列中的最大值。根据关键气候因子，给出草地要素与气候因子的回归方程，根据回归模型的系数确定不同气候要素的的权重，估算模型如下表3.1—3.4所示。表3.1牧草返青期的估算模型草地类型估算模型R值F值高寒草甸FQ=1.211-0.367R4-0.257T4-0.399Tmin冬0.74***5.74高寒草原FQ=0.976-0.563R5-0.103T4-0.4S40.70**4.55温性草原FQ=0.794+0.527R4-0.475Tmax4-0.303S50.77***6.93表3.2牧草黄枯期的估算模型草地类型估算模型R值F值高寒草甸HK=0.366+0.271R8+0.316T9-0.242E秋0.70**4.44高寒草原HK=0.135+0.459R8+0.499T9-0.134S80.81***8.94温性草原HK=0.517+0.456R9-0.63Tmax9-0.193S90.73***5.24表3.3牧草覆盖度的估算模型草地类型估算模型R值F值高寒草甸FG=-0.067+0.252R7+0.483T7+0.232Tmin70.81***8.79高寒草原FG=0.028+0.072R春+0.051T夏+0.668Tmin70.84***10.89温性草原FG=0.331+0.416R8+0.498Tmax7-0.574S夏0.77***6.83表3.4牧草产草量的估算模型草地类型估算模型R值F值高寒草甸CL=-0.07+0.204R夏+0.241Tmin夏+0.543Tmin70.82***9.87高寒草原CL=0.203+0.141R春+0.67Tmin7-0.219E夏0.89***18.27温性草原CL=0.387+0.077R夏+0.483Tmin7-0.438E秋0.79***7.86注：FQ、HK、FG、CL分别表示归一化后的牧草返青期、黄枯期、覆盖度、产量；R、T、S、E、Tmin、Tmax分别表示归一化后的降水量、平均气温、日照时数、蒸发量、最低气温、最高气温；下标代表月份和季节；上标**、***分别表示相关系数通过0.01、0.001的显著性水平检验。3.气候变化对草地影响评估指标确定选取历年（2003-2020年）牧草资料以及基于上表中确定的各气象要素的权重构建气候指数序列，参照国家标准《气候年景评估方法》中级别的划分，将序列按照从小到大的顺序进行排序，高于10%、30%、70%、90%分别作为异常偏少/早年、偏少/早年、偏多/晚年和异常偏多/晚年的标准，确定不同草地类型下不同等级牧草返青期、黄枯期、覆盖度、产草量的阈值以及气候评估指标，如表4.1—4.4和表5.1—5.4所示。表4.1气候变化对牧草返青期的影响评估指标等级名称高寒草甸高寒草原温性草原异常偏晚年Ic0.89Ic0.62Ic0.96偏晚年0.82<Ic≤0.890.44<Ic≤0.620.85<Ic≤0.96正常0.71<Ic≤0.820.28<Ic≤0.440.71<Ic≤0.85偏早年0.40<Ic≤0.710.21<Ic≤0.280.56<Ic≤0.71异常偏早年Ic≤0.40Ic≤0.21Ic≤0.56表4.2气候变化对牧草黄枯期的影响评估指标等级名称高寒草甸高寒草原温性草原异常偏晚年Ic0.83Ic0.81Ic0.63偏晚年0.56<Ic≤0.830.63<Ic≤0.810.49<Ic≤0.63正常0.45<Ic≤0.560.50<Ic≤0.630.38<Ic≤0.49偏早年0.37<Ic≤0.450.37<Ic≤0.500.17<Ic≤0.38异常偏早年Ic≤0.37Ic≤0.37Ic≤0.17表4.3气候变化对牧草覆盖度的影响评估指标等级名称高寒草甸高寒草原温性草原异常偏高年Ic0.71Ic0.67Ic0.68偏高年0.54<Ic≤0.710.53<Ic≤0.670.53<Ic≤0.68正常0.30<Ic≤0.540.27<Ic≤0.530.32<Ic≤0.53偏低年0.17<Ic≤0.300.10<Ic≤0.270.09<Ic≤0.32异常偏低年Ic≤0.17Ic≤0.10Ic≤0.09表4.4气候变化对牧草产草量的影响评估指标等级名称高寒草甸高寒草原温性草原异常偏多年Ic0.72Ic0.78Ic0.71偏多年0.55<Ic≤0.720.53<Ic≤0.780.57<Ic≤0.71正常0.39<Ic≤0.550.27<Ic≤0.530.27<Ic≤0.57偏少年0.07<Ic≤0.390.15<Ic≤0.270.17<Ic≤0.27异常偏少年Ic≤0.07Ic≤0.15Ic≤0.17表5.1牧草返青期不同等级阈值（单位：日顺数）等级名称高寒草甸高寒草原温性草原异常偏晚年FQ137FQ143FQ133偏晚年135<FQ≤137139<FQ≤143132<FQ≤133正常131<FQ≤135134<FQ≤139130<FQ≤132偏早年130<FQ≤131132<FQ≤134128<FQ≤130异常偏早年FQ≤130FQ≤132FQ≤128表5.2牧草黄枯期不同等级阈值（单位：日序数）等级名称高寒草甸高寒草原温性草原异常偏晚年HK269HK267HK275偏晚年268<HK≤269265<HK≤267272<HK≤275正常265<HK≤268261<HK≤265266<HK≤272偏早年264<HK≤265259<HK≤261265<HK≤266异常偏早年HK≤264HK≤259HK≤265表5.3牧草覆盖度不同等级阈值（单位：%）等级名称高寒草甸高寒草原温性草原异常偏高年FG67FG46FG65偏高年65<FG≤6745<FG≤4662<FG≤65正常63<FG≤6543<FG≤4560<FG≤62偏低年62<FG≤6342<FG≤4359<FG≤60异常偏低年FG≤62FG≤42FG≤59表5.4牧草产草量不同等级阈值（单位：千克/亩）等级名称高寒草甸高寒草原温性草原异常偏多年CL419CL245CL351偏多年394<CL≤419226<CL≤245327<CL≤351正常356<CL≤394205<CL≤226292<CL≤327偏少年345<CL≤356194<CL≤205281<CL≤292异常偏少年CL≤345CL≤194CL≤281（三）草地气候影响评估指标的检验1.牧草返青期基于表4.1中不同草地类型不同等级的牧草返青期阈值，利用牧草观测站资料评估历年牧草返青期早晚等级，同时，根据表5.1和表3.1，给出2003-2020年气候变化对不同草地类型下牧草返青期的影响评估等级，从图2可以看出，高寒草甸、高寒草原、温性草原牧草返青期气候影响评估完全正确率分别为61.1%、61.1%、55.6%，评估级别相关范围在2个等级以上的年份分别为3、4、2，大部分年份评估级别相差范围均在1个等级以内，而且变化趋势也较为一致，因此可以说明该评估指标是比较符合实际情况。图2不同草地类型牧草返青期早晚等级及气候变化影响评估等级对比2.牧草黄枯期基于表4.2中不同草地类型不同等级的牧草黄枯期阈值，利用牧草观测站资料评估历年牧草黄枯期早晚等级，同时，根据表5.2和表3.2，给出2003-2020年气候变化对不同草地类型下牧草黄枯期的影响评估等级，从图3可以看出，高寒草甸、高寒草原、温性草原牧草黄枯期气候影响评估完全正确率分别为55.6%、50.0%、50.0%，评估级别相关范围在2个等级以上的年份分别为2、2、2，大部分年份评估级别相差范围均在1个等级以内，而且变化趋势也较为一致，因此可以说明该评估指标是比较符合实际情况。图3不同草地类型牧草黄枯期早晚等级及气候变化影响评估等级对比3.牧草生长盛期覆盖度基于表4.3中不同草地类型不同等级的牧草覆盖度阈值，利用牧草观测站资料评估历年牧草覆盖度等级，同时，根据表5.3和表3.3，给出2003-2020年气候变化对不同草地类型下牧草覆盖度的影响评估等级，从图4可以看出，高寒草甸、高寒草原、温性草原牧草覆盖度气候影响评估完全正确率分别为55.6%、61.1%、55.6%，评估级别相关范围在2个等级以上的年份分别为0、1、1，大部分年份评估级别相差范围均在1个等级以内，而且变化趋势也较为一致，因此可以说明该评估指标是比较符合实际情况。图4不同草地类型牧草覆盖度等级及气候变化影响评估等级对比4.牧草生长盛期产草量基于表4.4中不同草地类型不同等级的牧草产量阈值，利用牧草观测站资料评估历年牧草产量等级，同时，根据表5.4和表3.4，给出2003-2020年气候变化对不同草地类型下牧草产量的影响评估等级，从图5可以看出，高寒草甸、高寒草原、温性草原牧草产量气候影响评估完全正确率分别为55.6%、61.1%、50.0%，评估级别相关范围在2个等级以上的年份分别为0、0、3，大部分年份评估级别相差范围均在1个等级以内，而且变化趋势也较为一致，评估指标对不同草地类型牧草产量的适用性依次为高寒草原>高寒草甸>温性草原。图5不同草地类型牧草产草量等级及气候变化影响评估等级对比总体来看，气候影响评估指标对牧草产量的适用性最好，覆盖度次之。六、重大意见分歧的处理依据和结果2022年10-12月期间征求专家意见，征求意见有回函并有建议或者意见的专家数共13人，无意见的2人。共计征集专家意见建议38条，其中意见或建议中文字表述类25条、学术技术类5条、问题探讨类2条、排版格式类5条。项目组逐条研究专家意见和建议，必要时和专家直接沟通，采纳专家意见32条，占总意见数的84.2%，部分采纳2条，占总意见数的5.3%，未采纳4条，占总意见数的10.5%。未能采纳的建议主要是专家提出单列其他资料条目，涉及草地类型及外部门领域，由于标准中牧草资料涉及遥感资料且外部门数据获取困难，因此未采纳相关建议。根据专家意见修改后形成了标准征求意见稿。具体意见建议详情见《征求意见汇总处理表》。2023年2月17日，召开了本标准的预审会，专家主要包括：青海省生态环境监测中心、青海师范大学、青海省自然资源综合调查监测院、青海省气象局科技与预报处、青海省气象局法规处、青海省气象局观测与网络处等单位6位专家意见，与会专家肯定了此项标准的制定工作，并对不足之处进行了讨论，提出了有益的意见建议，标准顺利通过预审查。会后编制小组共收到专家意见9条，通过对专家意见的研究，最终全部采纳，详见附件1：《预审查专家意见汇总处理表》。征求专家意见，无重大意见分歧。七、贯彻实施标准的要求、措施等建议本标准规定了气候变化对高寒生态环境（草地）影响指标，建议用于高原气候变化对草地影响的评估、预估业务及咨询服务，也可在省生态环境厅、省自然资源厅等相关单位推广应用，用于与气候变化相关的生态监测评估、资源评估等相关工作中。在实际应用本标准时，可根据实际情况，进行适当的订正使用，使本标准不断得到优化。八、预期的经济、社会效益，并提出下次复审时间，其他应说明的事项标准制定时，利用2003-2020年四种草地类型内所属气象站降水量、气温资料及各站牧草地面监测站测定的生育期、覆盖度、产量数据及由遥感反演的产草量和覆盖度数据，上述数据结合起来，建立了草地返青期、黄枯期、覆盖度、产草量估算模型，确定了影响评估指标，进行了检验，评判指标的适宜性和合理性，并最终确定了草地的评估指标。利用本标准当中草地评估指标制作气候变化对高寒生态环境的评估、预估服务产品，可为各级政府和生态相关部门提供决策依据，根据评估结果，可适当安排或者调整相关的生态工作，保障生态安全，具有显著的经济效益。其他应说明的事项：无。九、本标准所使用的参考文献[1]唐红玉,肖风劲,张强,等.三江源区植被变化及其对气候变化的响应[J].气候变化研究进展,2006,2(4):177-180.[2]蔡雨恋,郑有飞,王云龙,等.利用改进的CASA模型分析三江源区净植被生产力[J].南京信息工程大学学报:自然科学版,2013,5(1):34-42.[3]陈琼,周强,张海峰,等.三江源地区基于植被生长季的NDVI对气候因子响应的差异性研究[J].生态环境学报,2010,19(6):1284-1289.[4]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