基于地表蒸散模拟的我国干湿气候变化特征研究

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气候干湿状况很大程度上决定了一个地区的农业生产类型和作物布局。在农业气候区划中,干湿气候指数是重要的参考指标,因此一直受到气候学者的重视。近年来,以气候变暖为代表的全球环境问题已越来越受到社会各界的关注。已有研究表明,在全球变暖的趋势下,升温所引起的蒸发潜力变化已对地表干湿状况产生了重要影响,在这种情况下,农业生产格局已发生不同程度的变化,传统的干湿指标已不能满足气候变化条件下的农业区划需要。因此,本研究通过对 BEPS(Boreal Ecosystem Productivity Simulator)模型进行本地化和验证,模拟并分析了我国陆地生态系统1983~2012年地表蒸散量的时空变化特征。在此基础上,结合P-M公式计算的参考作物蒸散量,构建干湿气候指数,并与另两种干湿气候指数进行比较,分析其时间变化趋势、变异性等,为今后我国气候区划提供技术参考,具有一定的研究价值和意义。主要结论如下:(1)本文利用站点尺度的通量数据、流域平衡法、与前人结果对比验证,三种验证方法均取得了较好的结果。表明BEPS模型及参数方案、驱动数据适用于我国陆地生态系统地表蒸散量的模拟。(2)我国陆地生态系统1983~2012年多年平均地表蒸散量空间分布特征与降水、NDVI空间分布基本一致,均表现为,由东南沿海向西北内陆递减的梯度变化特征。并且,我国地表蒸散量的四季变化明显,地表蒸散量年内变化特征表现为单峰变化曲线,年际变化表现为增长趋势。并且基于不同地表覆被类型对应的地表蒸散量年内、年际变化存在明显差异。(3)利用30年地表蒸散量与参考作物蒸散量构建干湿气候指数(EDI),并与降水指数、湿润指数对比分析,三种干湿气候指数划分干湿气候区基本一致,并且EDI指数明显优于另两个指数。从面积变化趋势上,我国气候区变化向两极发展,极干旱气候区与湿润气候区呈现出扩张趋势,而干旱、半干旱、半湿润气候区面积减小或者基本不变。在湿润程度上,我国总体上变得湿润,其中极干旱、半湿润气候区呈现出变干旱的趋势,湿润气候区呈现出变湿润的趋势,半干旱、干旱气候区基本不变。(4)经主成分分析表明,平均温度等热力学因子是影响我国干湿状况的主导因子,其次是水分因子和动力因子。就全国而言,降水与EDI的相关性最高,并且,在不同区域EDI与气象因子的相关系数差异明显。干湿气候指数与NDVI、LAI对比分析,表明EDI与植被指标也具有较好的一致性。
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