量化分析气候、植被对蒸散发(ET)和陆面可用水量(即降水减ET,记为P-ET)变化的影响,有助于深入理解陆面水分收支变化的机理;更重要的是,厘清植被对陆面水文过程的影响,可以为国家生态恢复政策的制定和实施提供重要科学依据,以期最大化生态恢复工程的生态-水文效益。
我院陆气相互作用团队的孙善磊教授及其合作者,基于过程生态模型(BEPS)的模拟结果深入分析了中国植被覆盖区2001-2020年间年ET和P-ET的时空变化特征,发现ET在46%的研究区均呈显著增加趋势,区域平均为2.32 mm yr-1;就年P-ET而言,过去20年间整个研究区的趋势为2.56 mm yr-1,但并不显著。在此基础上,基于敏感性试验和多控制联立求解的方法,量化了气候(如降水、辐射、温度和相对湿度)、植被[如受人类扰动影响的植被(包括农作物和发生植被类型变化的植被)和不受人类扰动影响的植被]对年ET和P-ET变化趋势的贡献,并以此甄别了控制二者变化趋势的主控因子。就绝大部分地区而言,年ET的趋势受植被(包括受人类扰动影响的植被和不受人类扰动影响的植被)和降水变化的控制,对应的面积百分比分别为55%和32%。在受植被主导的地区,有一半左右的地区显示年ET变化趋势主要受人类扰动影响的植被(如农业用地和发生植被覆盖变化的植被)所控制,说明这些地区的水文过程深受人类活动的影响。就年P-ET,降水主导了64%地区的变化趋势;而受人类扰动影响的植被和不受人类扰动影响的植被作为对P-ET变化趋势的主导因子,其对应的面积相当,二者总计占据了30%植被覆盖区。
成果发表于《Agricultural and Forest Meteorology》,研究工作得到国家自然科学基金(41991285、42075189、42075115)等项目的资助。
图1 2001-2020年间年ET和P-ET变化趋势
(a)为中国植被覆盖区及十大流域区域平均的年ET变化趋势;(b)为年ET变化趋势的空间分布;(c)为中国植被覆盖区及十大流域区域平均的年P-ET变化趋势;(d)为年P-ET变化趋势的空间分布。(a)和(c)中,星号表示趋势显著(p<0.05)。(b)和(d)中阴影区表示趋势显著(p<0.05);左下角的数值表示ET和P-ET变化趋势的面积百分比。
图2 主导年ET(a)和P-ET(b)趋势的主导因子的空间分布
左下角的柱状图显示了主导因子的面积百分比。
相关文献:
Sun, S., Liu, Y., Chen, H., Ju, W., Xu, C-Y., Liu, Y., Zhou, B., Zhou, Y, Zhou, Y., and Yu, M. (2022). Causes for the Increases in both Evapotranspiration and Water Yield over Vegetated Mainland China during the Last Two Decades. Agricultural and Forest Meteorology, 34(2): 109118. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2022.109118