2000—2015年中国陆地生态系统蒸散时空变化及其影响因素

准确量化区域蒸散时空格局及其影响因素对理解陆地生态系统碳水循环具有十分重要的意义。近年来中国经历了严重的空气污染及气候波动,亟须探讨蒸散的时空变化及其影响因素。基于PT-JPL(Priestly Taylor Jet Propulsion Laboratory)模型,集成遥感数据和气象数据模拟了中国陆地生态系统2000 2015年蒸散,并分析其时空变化及影响因素。结果表明:1)参数优化后PT JPL模型可解释蒸散年际变化的68%,优于原始模型及MODIS蒸散产品;2)中国地区多年平均蒸散为440.16mm/a,呈东南沿海到西北内陆逐渐递减的空间格局;3)2000 2015年蒸散整体呈轻微下降趋势(slope=6.48Gt/a,P=0.17),但具有年代际差异,2000 2010年中国地区蒸散呈显著下降趋势(slope=21.05,P<0.01),占全国蒸散总量45.05%的内蒙古地区、甘新地区、黄土高原地区及青藏地区解释了61.88%的年际变化;2010 2015年呈轻微上升趋势(slope=10.48,P=0.71),各地区均无显著变化趋势;4)辐射主导了蒸散的年代际差异,分别解释了2010年前后蒸散下降及上升趋势的51.45%、85.26%。蒸散呈显著变化趋势的内蒙古地区、黄土高原地区及青藏地区主要受辐射控制,甘新地区主要受降水和温度的影响。

中国东部典型森林生态系统蒸散及其组分变异规律研究

森林蒸散包括植被蒸腾、土壤蒸发、冠层截留蒸发三个组分,在陆地生态系统水分循环及能量流动研究中占有重要地位。论文基于Priestley-Taylor Jet Propulsion Laboratory Model(PT-JPL)模型,估算温带针阔混交林、人工常绿针叶林、亚热带常绿阔叶林三个典型森林生态系统2003—2008年蒸散(组分);在模拟结果基础上揭示了蒸散(组分)的季节变异规律及主控因子。结果表明:1PT-JPL模型在中国东部森林生态系统蒸散及其组分估算中具有较高的稳定性和可靠性;2蒸散(组分)季节变化特征明显,不同森林生态系统类型变化规律差异较小,但主控因子存在较大差异:温带针阔混交林蒸散和植被蒸腾季节变异主要由净辐射和增强植被指数(EVI)共同控制,而亚热带人工常绿针叶林和亚热带常绿阔叶林主要受净辐射影响;EVI和饱和水汽压差(VPD)是土壤蒸发季节变异的主控因子,截留蒸发的季节变化则主要受VPD影响。

大规模植被恢复对黄土高原生态水文过程的影响

黄土高原退耕还林工程实施以来,大量坡耕地被转化为草地和林地,植被恢复效果显著,水土流失得到了有效控制.但是,由于植被剧烈变化,导致部分区域水资源供需矛盾进一步加剧.针对上述问题,本研究采用定位观测与模型模拟相结合的方法,在考虑植被恢复对地表水热过程影响的基础上,将双源蒸散发模型与遥感技术相结合实现尺度转化,构建考虑植被动态变化的区域尺度蒸散发模型,分析大规模植被恢复后黄土高原蒸散发、降水、径流量的变化趋势,明晰植被重建对生态水文过程的影响.结果表明,退耕还林(草)工程实施后,黄土高原全区降水以5.16mm·a-1的速率增加,而植被恢复最剧烈的16个子流域河川径流量呈不断下降趋势,平均降幅为-1.45mm·a-1.受植被恢复与重建的影响,研究区蒸散发以4.39mm·a-1的速率增加,植被恢复导致的冠层蒸腾上升是蒸散发增加的主要因素.基于上述结果,我们建议应当加强对黄土高原雨水资源潜力的利用,缓解植被剧烈变化导致的水资源消耗,并根据不同植被类型的蒸散耗水规律和区域土壤水分植被承载力,提出基于土壤水资源消耗补给平衡的植被恢复策略,以期为黄土高原生态恢复可持续发展和黄河流域水资源高效利用提供科学支撑.

植物生长季敦煌西湖湿地生态需水量研究

敦煌西湖湿地是阻止库姆塔格沙漠东移、保护敦煌和保护莫高窟的最后一道绿色屏障,由于生活和生产用水量的剧增,使得该湿地来水量锐减,导致该湿地逐渐萎缩。确定敦煌西湖湿地的生态需水量是合理分配现有水资源和保护敦煌西湖湿地的关键所在。以蒸散发作为生态耗水量的核算指标,运用PT-JPL(Priestly-Taylor Jet Propulsion Laboratory)模型,对植物生长季敦煌西湖湿地的生态耗水量进行计算,选取湿地面积为衡量指标,通过20世纪80年代后期以来湿地面积时间序列分析,建立不同水平年湿地面积情景,确定不同情景下湿地的生态需水量。研究结果表明,植物生长季敦煌西湖湿地的生态需水量只有分别达到1.47×10^(8)m^(3)、1.67×10^(8)m^(3)和2.16×10^(8)m^(3),才能保证敦煌西湖湿地面积维持在21世纪最初10 a的较低水平、21世纪10年代的中等水平和1990年时期的较高水平。