气候变化下生物多样性模拟不确定性的定量分解

摘要

[目的]探究整合物种分布模型（SDMs）、大气环流模式（GCMs）和共享社会经济路径（SSPs）在预测未来生物多样性变化中的不确定性贡献率分解与制图，为理解生物多样性变化的不确定性来源及保护管理决策提供依据。[方法]选取3种常用的SDMs，并结合8个关键气候变量，为10个植物种构建生态位模型。采用受试者工作特征曲线下面积（AUC）对模型表现进行评估。将严格验证的生态位模型投射至由5种GCMs与4种SSPs组合而成的未来气候变化情境框架下，系统模拟黄土高原60种不同情景下的生物多样性分布图谱（3种SDMs×5种GCMs×4种SSPs,2060—2080年）。采用三因素方差分析技术，对不确定性进行精确的定量化，运用ArcGIS软件将不同组分的不确定性制图。[结果] 3种SDMs开展模型构建工作时，对10个物种进行模拟得到的AUC平均值均高于0.8，达到非常精确水平。在模拟未来生物多样性的过程中，不同SDMs、GCMs及SSPs组合情景的预测结果间，存在较为显著差异，其平均变异率高达34%。就不确定性来源的贡献率而言，SDMs和GCMs对不确定性的贡献占比约为60%，远超SSPs对生物多样性模拟所带来的不确定性。[结论]综合考虑SDMs、GCMs和SSPs的不确定性差异，对于应对气候变化和保护生物多样性至关重要。引入的不确定性定量化制图技术能够有效弥补现有研究的不足，显著提升政策规划的科学性和有效性。

关键词

物种分布模型 / 生物多样性 / 大气环流模式 / 共享社会经济路径

基金资助

国家自然科学基金项目(31971488);; 国家重点研发计划项目(2017YFC0504601);; 生态环境部生物多样性与生物安全重点实验室开放基金课题项目