WRR|植被恢复对黄土高原水分循环和降水趋势的影响——河海大学大学王卫光团队最新研究成果

百科   2025-01-22 08:04   陕西  



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植被恢复对黄土高原水分循环和降水趋势的影响

    研究简介  ▼  

Research Brief

中国黄土高原由于近几十年的植被恢复努力,经历了显著的绿化趋势。然而,降水对这种绿化的响应仍然不确定。在本研究中,使用改良的水分追踪模型(WAM-2层模型)和降水流域的概念框架,识别并评估了1982年至2019年期间黄土高原降水的主要水分来源区域。通过将多元线性回归分析与概念水文加权方法相结合,我们量化了不同环境因素对降水的有效影响,特别是植被的影响。我们的分析揭示了在植被恢复项目启动后,2000-2019年期间,当地降水平均每年增加了0.16毫米,蒸发量增加了5.17毫米。包括黄土高原在内的区域绿化对降水的贡献约为每年0.83毫米,其中当地绿化的贡献约为每年0.07毫米。当地植被的贡献是由于增强的当地蒸发以及增加的当地水分循环(1982-1999年为6.9%,在2000-2019年为8.3%)。因此,我们的研究表明,当地植被恢复对当地降水有积极影响,黄土高原观测到的降水增加主要是由于当地绿化和循环变化的结合。研究强调增加黄土高原的植被对当地降水有强烈影响,并支持当前和未来植被恢复计划对更具弹性的水资源管理的积极效果。

   主要图文  ▼  

Main graphics

图1 黄土高原的位置。(a) 我们的研究中的源区域模拟域。颜色阴影表示2018年GLASS数据集的叶面积指数(LAI)(平方米/平方米)。(b) 黄土高原的地形,即汇区。黑色三角形显示中国气象管理局(CMA)站点的位置

图2 黄土高原植被变化的空间分布。(a-c) 每年、雨季和旱季平均LAI的线性趋势,在粮食换绿化项目(2000-2019)之后。(d-f) 整个黄土高原区域平均LAI的时间序列。黑点和星号表示趋势是显著的(Mann-Kendall检验,p值<0.05)

图3 (a-c) 2000-2019年期间的平均年循环水分(ER)、贡献比率(ω)和蒸发回收比率(ε)的空间分布;(d-f) 项目前后年平均ER、ω和ε的差异;(g-i) 1982-2000年期间ER、ω和ε的线性趋势;(j-l) 2000-2019年期间ER、ω和ε的线性趋势

图4 1982-2019年期间的降水流域。饼图显示了不同水分来源的百分比。(d-f) 项目前后降水流域的差异。右侧的条形图显示了降水流域面积的变化,底部的条形图显示了项目前后构成黄土高原降水的不同水分来源的变化(land*表示不包括黄土高原的陆地)

图5 当循环水分(ER)增加时,蒸发量(E)和蒸发回收比率(ε)的变化方向,以及当ER减少时的变化方向。蓝线表示降水流域的边界。深绿色表示E和ε都增加;浅绿色表示E增加而ε减少;浅棕色表示E减少而ε增加;深棕色表示E和ε都减少

  研究结论  ▼   

Conclusion

  • 绿化趋势与降水响应:中国黄土高原由于近几十年的植被恢复努力,经历了显著的绿化趋势。然而,降水对这种绿化的响应仍然存在不确定性。

  • 水分来源与循环:通过使用改良的WAM-2层模型和降水流域的概念框架,研究发现黄土高原的降水主要来源于中国东部和中亚地区。当地蒸发对黄土高原降水的贡献从1982-1999年的6.9%增加到2000-2019年的8.3%。

  • 植被恢复对降水的影响:植被恢复项目启动后,2000-2019年期间黄土高原的当地降水平均每年增加了0.16毫米,蒸发量增加了5.17毫米。区域绿化,包括黄土高原在内,对降水的贡献约为每年0.83毫米,其中当地绿化的贡献约为每年0.07毫米。

  • 植被对水循环的影响:当地植被的贡献既包括增强的当地蒸发,也包括增加的当地水分循环。这表明植被恢复对当地降水有积极影响,是黄土高原观测到的降水增加的主要原因之一。

  • 水平衡变化:由于蒸发量的增加超过了降水量的增加,黄土高原的水平衡显示出下降趋势,表明植被恢复导致该地区水消耗增加,而降水量的增加并未足以补偿损失。

   研究来源  ▼  

Paper source

Cao, M., Wang, W., Wei, J., Forzieri, G., Fetzer, I., & Wang‐Erlandsson, L. (2024). Revegetation impacts on moisture recycling and precipitation trends in the Chinese Loess Plateau. Water Resources Research, 60, e2024WR038199. https://doi.org/10.1029/2024WR038199


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