论文信息
· 标题：Revegetation Impacts on Moisture Recycling and Precipitation Trends in the Chinese Loess Plateau
· 年份：2024
· 第一单位： 河海大学
摘要
近年来，中国黄土高原经历了显著的植被恢复趋势。然而，降水对这种绿化的响应仍然不确定。在本研究中，我们使用改进的WAM-2layers模型和降水源概念框架，识别并评估了1982年至2019年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。我们的分析显示，自2000年至2019年，局部降水平均增加了0.16毫米/年，蒸发量增加了5.17毫米/年，植被恢复项目启动后，黄土高原的区域绿化对降水的贡献约为0.83毫米/年，其中局部绿化贡献约为0.07毫米/年。局部植被的贡献既源于增强的局部蒸发，也源于局部水分回收的增加（1982-1999年为6.9%；2000-2019年为8.3%）。因此，我们的研究表明，局部植被恢复对局部降水产生了积极影响，黄土高原降水增加的主要原因是局部绿化与环流变化的结合。我们的研究强调，黄土高原的植被增加对局部降水产生了强烈影响，并支持当前和未来的植被恢复计划，以实现更具韧性的水资源管理。
实验设计
本研究采用改进的水文模型（WAM-2layers）和概念性降水源框架，分析了1982年至2019年间中国黄土高原的降水变化及其水分来源。首先，通过使用卫星观测的叶面积指数（LAI）数据，构建了水文有效的LAI，以量化植被对降水的影响。接着，研究者结合多元线性回归分析与水文加权方法，评估了不同环境因素对降水的有效影响，特别是植被的作用。研究中还分析了降水和蒸发的时空变化，利用气象数据（如温度、湿度、风速等）进行回归分析，以探讨环境因素与降水之间的关系。此外，研究者通过反向追踪方法识别了降水的主要水分来源区域，并计算了局部水分回收的比例。最后，研究者对植被恢复项目实施前后的降水变化进行了比较，分析了局部和区域性植被对降水的贡献。整个实验设计旨在揭示植被恢复对黄土高原水文循环的影响及其机制。
研究框架
关键图表
黄土高原的地理位置及其叶面积指数（LAI）的空间分布，以及气象站的位置。
黄土高原在2000年至2019年期间的叶面积指数（LAI）的线性趋势，强调了植被恢复的显著性。
黄土高原的年降水量（P）、蒸发量（E）、局部回收水分（ER）、流出蒸发（E_out）、贡献比率（ω）和蒸发回收比率（ε）的时间序列变化
2000年至2019年期间的年均回收水分（ER）、贡献比率（ω）和蒸发回收比率（ε）的空间分布，以及项目实施前后的变化
降水源的变化，包括降水来源的饼图和降水源区域的变化，分析了降水的组成。
通过逐步选择法展示了不同环境因素对水文变量（如降水、局部回收水分和蒸发）的重要性。
植被恢复对降水的影响，量化了局部有效LAI（LAI_LP）对降水的贡献。
蒸发（E）和蒸发回收比率（ε）变化时，回收水分（ER）的变化方向。
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原文链接：http://doi.org/10.1029/2024WR038199
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