2001—2019年蒙古高原生态系统质量时空格局变化及归因分析

蒙古高原作为典型内陆干旱半干旱区,其生态系统质量变化是全球及区域气候变化与人类活动影响的最直接指示。在气候变暖背景下,厘清蒙古高原生态系统质量时空变化及驱动因素,对蒙古高原如何应对气候变化和改善生态环境质量具有重要意义。本研究通过构建生态系统质量综合评价模型,评价2001—2019年蒙古高原不同生态区生态系统质量的时空变化特征,并量化气候因子和人类活动的影响。结果表明:2001—2019年蒙古高原生态系统质量空间分布呈东北高西南低的特点,多年平均值为50.89,混交林的生态系统质量均值最高,针叶林次之;受气候变化和人类活动协同影响,研究时段内生态系统质量整体以0.48 a^(-1)速率呈好转趋势,显著好转区域面积占31.07%;蒙古高原生态系统质量时空异质性大,变异系数由中部典型草原向北部(针叶林、落叶林)和南部(沙漠)逐渐递减,其中中等波动区域最多,占研究区面积的30.69%;影响因素中降水量占主导作用,中东部典型草原和西北部森林草原受其影响显著。2001—2019年人类活动对生态系统质量的变化表现为积极影响,退耕还林、荒漠化治理等生态修复工程促进了生态系统质量水平的提升。

北方牧区草原内陆河流域径流演变特征及其驱动因素分析

内蒙古乌拉盖河流域是典型的干旱半干旱牧区草原内陆河流域,生态系统极为脆弱,气候变暖和人类活动能直接影响水文变化。本研究采用改进的SWAT水文模型、M-K趋势检验、降水-径流量双累积曲线以及情景分析等方法,系统分析了1981—2020年乌拉盖河流域径流时空变化特征,并量化流域不同时期、不同河段气候变化和人类活动对径流影响的差异。结果表明:SWAT模型在乌拉盖河流域的适用性良好,率定期及验证期的NSE及R2均在0.62以上,PBLAS小于18.8%。近40 a在流域呈暖干化趋势下,径流量在上、中、下游均呈显著减少趋势,且在2000年发生突变。气候变化和过度放牧、盲目开垦以及水利水库建设等人类活动对流域径流变化的贡献率分别为95.84%和4.16%。人类活动对流域不同河段的贡献率也有差异,由上游到下游的贡献率分别为1.69%、4.36%和5.03%。且在不同时间段内的贡献率也有较大的差异,由1980年的88.26%减少到2020年的25.47%,不同时间段内不同人类活动方式导致径流变化趋势及幅度也有差异。研究结果能为牧区草原内陆河流域水资源的可持续利用及合理调度提供参考依据。

1982—2020年气候变化下草原内陆河流域植被响应特征及其对径流的影响

以内蒙古乌拉盖河流域为研究区,基于1982—2020年的水文气象数据以及归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI),采用Soil and Water Assessment Tool (SWAT)水文模型以及统计分析法,分析了气候变化背景下乌拉盖河流域植被响应特征及其对径流量的影响。结果表明:SWAT模型在乌拉盖河流域的适用性良好,率定期及验证期的Nash-Sutcliffe效率系数(NSE)及判定系数(R~2)均在0.62以上,相对误差(PBLAS)小于18.8%。近40年流域降水量以8.9 mm/10a的速率呈不显著减少,而温度和实际蒸散量分别以0.43℃/10a和2.8 mm/10a的速率增加,使流域呈暖干化趋势。在流域气候暖干化背景下植被呈好转趋势,而气候变化和植被恢复共同导致流域径流深的减少。研究结果能够为干旱、半干旱区内陆河流域生态保护及水资源的可持续利用提供参考依据。