CMIP5多模式下中国不同流域植被动态变化预测

植被动态变化研究对于了解全球气候变化具有重要意义。利用1982~2015年中国区域的植被归一化指数NDVI、降水和潜在蒸散发数据,构建植被动态预测模型,从水分亏缺的角度,分析降水和潜在蒸散发对植被的影响,结合CMIP5模式提供的两种情景(RCP 4.5和RCP 8.5),预测未来的植被动态变化。结果表明:RCP 8.5情景下的NDVI增加程度大于RCP 4.5情景。在RCP 4.5情景下,未来春季、夏季、秋季和生长季的NDVI平均增量分别为0.02,0.09,0.11和0.07;而在RCP 8.5情景下,未来春季、夏季、秋季和生长季的NDVI平均增量分别为0.06,0.09,0.12和0.08。未来中国不同流域的植被覆盖程度均出现增长,西南诸河流域的植被覆盖程度增长显著,而未来内陆河流域的植被覆盖程度增长较小。

我国北方地区植被对水分亏缺的响应特征分析

我国北方地区普遍缺水,水分亏缺势必会对植物生长带来极大的负面影响。分析我国北方地区植被对水分亏缺的响应关系可为深入研究区域水量时空变化对植被的影响提供参考。参考我国干旱、半干旱气候区的划分方法,将我国北方地区分为寒温带针叶林区(Ⅰ)、温带落叶阔叶林区(Ⅱ)、暖温带落叶阔叶林区(Ⅲ)、温带草原区(Ⅳ)和温带荒漠区(Ⅴ)5个分区,采用GIMMS NDVI描述植被动态变化,以降水量和潜在蒸散发量的差值描述区域尺度的水分亏缺程度,分析中国北方地区不同分区植被对水分亏缺的响应程度和响应时间,结果表明:植被对水分亏缺的响应系数表现为Ⅰ分区>Ⅳ分区>Ⅱ分区>Ⅲ分区>Ⅴ分区,除Ⅴ分区外,植被对水分亏缺的响应时间集中在5或6个月;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分区农田对水分亏缺的响应程度低于同分区的其他植被类型,沙漠植物对水分亏缺的响应程度明显低于其他植被类型。

不同流域下农业干旱和水文干旱的影响、变化及成因

随着全球变暖,水文循环过程发生变化,干旱时空分布特征同样随之改变,因此探讨干旱产生的影响、变化特征和驱动因素具有重要的意义。因此,研究应用模型模拟干旱指数(self-calibrating Palmer Drought Severity Index)、降水、径流数据和土壤湿度的长时间序列数据。利用相关系数、干旱分级和Lindeman–Merenda–Gold(LGM)分别研究干旱的传播、不同级别干旱变化特征和干旱驱动因素。结果表明中国夏季、秋季和生长季的水文干旱对农业干旱的响应关系空间分布较为相似,但春季的松辽流域和海河流域水文干旱的响应程度低于其他季节。在松辽、海河、黄河和内陆河流域,轻度和重度干旱分别是农业和水文干旱发生频率最高的干旱等级,极度干旱为频率最低的干旱等级;不同等级的农业干旱频率总体上呈现增加的趋势,而水文干旱频率总体上呈现保持稳定不变的趋势。在不同流域的土壤湿度均为农业干旱的首要驱动因素。南方流域的参考作物蒸散量为水文干旱的首要驱动因素,松辽河流和内陆河流域的降水和土壤湿度为首要驱动因素,黄河、海河和西南诸河流域的土壤湿度和参考作物蒸散量为首要驱动因素。