鄧浩鑫、湯秋鴻等在西北暖濕化轉型方面的研究進展
中國西北地區在過去六十年經歷了以氣溫上升(變暖)、降水增加(變濕)為主要特征的“暖濕化”現象。盡管降水是描述區域干濕變化最重要的指標,但是氣溫、相對濕度、風速等其他氣象因子可以通過影響潛在蒸發量來改變區域水分平衡,進而影響植被生態系統,因此綜合考慮上述氣象因子的標準化降水蒸散發指數(SPEI)能更好地反映區域水分平衡異常及植被生態系統響應。研究采用SPEI指標,從水分平衡角度分析了中國西北地區干濕變化趨勢,發現近三十年西北地區正在由變濕向變干轉型。盡管西北地區降水持續增加,但是氣溫上升、相對濕度下降、風速恢復等變化使得潛在蒸發量增加,導致區域水分平衡由“變濕”向“變干”轉變。
過去六十年來,西北地區在經歷前三十年(1961-1989年)的快速“變濕”后,轉變為后三十年(1989-2018年)的逐步“變干”。1961-1989年期間,西北地區SPEI呈顯著上升的趨勢,降水增加和風速下降是SPEI增加的主要原因。1989-2018年期間,西北地區溫度升高、相對濕度下降、風速恢復,相應潛在蒸發量上升,抵消了降水增加的貢獻,使得SPEI整體呈下降趨勢。新疆地區SPEI指標由前三十年“變濕”向后三十年“變干”轉變尤其明顯。
研究進一步對影響西北地區SPEI指標時空變化的主導因子進行了詳細分析。過去六十年間,SPEI變化主要受降水、溫度、相對濕度或風速因子影響的面積分別占西北地區的27.3%、35.3%、8.6%、28.7%;氣溫上升使得SPEI下降,但是降水增加和風速下降的共同作用使得區域SPEI整體呈上升趨勢。在近三十年(1989-2018年)間,SPEI變化主要受降水、溫度、相對濕度或風速因子影響的面積分別占西北地區的32.9%、14.6%、33.5%、18.9%;盡管降水持續增加使得SPEI上升,但是相對濕度下降和氣溫上升等因子的綜合作用使得區域SPEI整體呈下降趨勢。
在全球變暖背景下,預期未來氣溫將繼續上升、相對濕度下降,中國西北地區SPEI指標可能延續下降趨勢。盡管降水增加,相應徑流量和湖泊面積會有所增大,但是SPEI下降意味著西北地區整體干旱缺水狀態不會改變,干旱區植被生態系統仍然面臨生態退化風險。
相關成果在發表于中科院一區TOP期刊Journal of Hydrology,第一作者為2020級直博生鄧浩鑫。研究工作得到第三次新疆科考“天山北坡水資源承載力與水安全要素基礎性調查”項目、國家自然科學基金重大項目課題“中國北方干旱半干旱區敏感生態系統變化的模擬、歸因及趨勢分析”、中國科學院全球變化水文學創新交叉團隊的資助。
論文信息:
Deng H, Tang Q, et al (2022). Wetting trend in Northwest China reversed by warmer temperature and drier air. Journal of Hydrology, 613, 128435.
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