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气候变化对自然界以及人类社会产生了巨大影响,对区域水量平衡和热量平衡都有重要影响。水蒸汽在温室气体(GreenHouseGas,GHG)增温效应中所起的作用超过了50%,蒸散过程导致大气中水汽浓度发生改变,因此,精确计算地表蒸散是准确估计水汽温室效应的关键。土地覆被影响的气候因子包括蒸散、云量、温度、降水等,土地覆被/利用的变化改变了生态系统水源供给的时空格局,直接影响区域蒸散,进而与气候系统产生作用。青藏高原是世界上海拔最高、地形最复杂的区域,其特殊的地理地貌特征,使其在全球变化方面发挥着重要的作用。
本研究利用MODIS数据反演了青海以及三江源区净辐射,以此驱动蒸散模型,对区域的热通量指标进行了模拟,论文对蒸散模型做了诸多改进,并且取得了较好的验证结果。本研究对模拟结果做了统计分析,分析了不同气候区、不同土地覆被类型、不同流域和海拔高度下,植被覆盖度和蒸散的时空变化特征,然后运用多元回归的方法,分析植被覆盖、气温和降水对蒸散的影响。得到的主要结论有:
(1)论文改进了MOD16蒸散算法中的净辐射方法,并在阻抗的计算过程中引入了地表比辐射率的概念,将原算法中气温、压强垂直递减的方法改为ANUSPLIN插值方法。采用青海海北通量观测数据对模拟结果进行了验证,相对于MOD16而言,改进后的方法与观测结果的吻合程度更好。反演的年平均蒸散为83.02Wm-2,观测年平均蒸散为72.10Wm-2,反演值和观测值之间的系统偏差为13.2%,模拟和观测的均方根误差为45.8Wm-2。
(2)蒸散呈现一定的纬度地带性规律,北部蒸散很低,而南部三江源区蒸散较大。三江源区,蒸散较大的主要是黄河源中游和下游、长江源下游以及楚玛尔河以南部分;澜沧江源上游蒸散也较大。长江源和黄河源,近10年来大部分区域蒸散一直在降低。值得注意的是,青海省东部部分县,近10年来蒸散增加的速度很快。年内蒸散量呈单峰型变化,最大蒸散量集中在7月,低覆盖草地最大蒸散量发生在6月。年内,不同植被类型蒸散量差异不大。生长季,不同植被类型蒸散量的差别高于非生长季。温带干旱区,蒸散最低。寒带亚湿润区和温带湿润、亚湿润区,温湿条件较好,蒸散量较大。温带半干旱区,蒸散量高于同期亚寒带半干旱区。亚寒带半干旱区蒸散量低于湿润和亚湿润地区,但是高于西北部沙地区域的温带干旱地区。
(3)生长季内,不同植被类型对应的土壤热通量以吸热为主;冬春季节内,植被处于折损状态,各植被类型对应的土壤热通量皆以释热为主。
(4)草地生态系统是青海地区最主要的生态系统类型,草地主要分布于青海南部的三江源地区,林地和耕地主要分布于青海省东部和黄河源下游地区。裸地和荒漠生态系统在江河源区占有重要地位,江河源生态系统比较稳定,近10年来植被覆盖度变化不大,植被覆盖度较高的区域位于黄河源东部、长江源东部、澜沧江源东部区域以及环青海湖及其东部区域,最高接近60%。不同的海拔梯度上,植被覆盖度有较大差异,3500~4000m海拔梯度上,生态系统植被覆盖度最高;3000~3500m和4500~5000m海拔梯度上,主要土地类型平均植被覆盖度相差不大。植被覆盖度最大的气候区是青藏高原温带湿润、亚湿润区;其次为青藏高原亚寒带亚湿润区和青藏高原温带半干旱区,在40%左右。植被覆盖度最低的气候区为青藏高原温带干旱区,多数年份仅30%左右。从各月的分布看,植被覆盖度与环境变化明显相关,温度和降水是影响植被覆盖度年内变化的主要原因。
(5)2001~2009年,青海地区降水对蒸散的相对贡献率一般超过温度的影响,只有2005年例外。土地覆被对蒸散作用具有明显的控制作用。温带干旱区,土地覆被对蒸散的相对贡献最高,但是年际间波动较大。温带半干旱区,植被覆盖度明显高于青藏高原温带干旱区,土地覆被对蒸散的相对作用下降。亚寒带半干旱区,气温对蒸散的影响开始增加,减弱了土地覆被对蒸散的相对贡献。亚寒带亚湿润区,供水相对充足,气温对蒸散的影响增加。温带湿润、亚湿润区,温度对蒸散的相对贡献低于青藏高原亚寒带亚湿润区。