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蒸散发(ET)是联结地表水循环-碳循环-能量平衡的关键因子,研究其年际变化及驱动机制对认识气候演变及水循环变化规律、维持生态系统稳定、实现水资源合理利用和高效管理等具有重要意义。但是,由于ET与大气-植被-土壤耦合系统的关系复杂,且大尺度ET难以观测,当前人们对陆地ET年际变化规律及驱动机制的认识不清。针对这一问题,本论文基于多种来源的蒸散发数据集分析了陆地ET的年际变化规律及其受气候和植被变化调控的机制。主要工作包括:(1)基于多源蒸散发数据集分析了陆地ET的年际变化趋势和年际变异特征(以变异系数表示,CV)。研究发现,全球陆地60%以上的区域ET有显著增加的趋势;ET的年际变异系数(CVET)随植被(以反应植被固碳能力的初级生产力表示,GPP)的增加而显著降低,陆地90%以上的区域CVET比植被和气候(以降水表示,P)的年际变异系数更小,说明陆地大部分地区ET的年际波动比气候和植被的年际波动更稳定。进一步分析发现,陆地70%以上区域P、GPP均与ET正相关,其中陆地60%以上区域ET与GPP的相关性强于ET与P的相关性,这说明全球陆地大部分地区气候和植被均对ET年际变化有正向作用,且陆地ET年际变化主要由植被控制。(2)基于陆面过程模式模拟结果,采用偏相关分析方法识别了非生物因素(包括P、辐射Rn、水汽压差VPD代表的气象因素和土壤水SM代表的环境因素)和生物因素(以GPP表示)对ET组分(包括蒸腾T、土壤蒸发Es和冠层截留蒸发Ei)年际变化的调控作用,揭示了气候和植被对不同ET组分年际变化的协同控制机制。研究发现,GPP对全球陆地约80%区域的生物用水(即T)年际变化有正向控制作用,贡献约为70%;非生物用水(即Es和Ei)年际变化主要由P和GPP协同控制,其中P对Es和Ei均有正向作用,GPP对Es有负向作用,对Ei有正向作用,二者分别可解释Es和Ei年际变化的40%。基于ET组分年际变化的驱动机制,进一步揭示了全球陆地大部分地区ET年际波动小于P和GPP年际波动是不同ET分割过程(即将ET分割为ET组分的过程,一般以T/ET表示)中,气候和植被协同控制不同ET组分年际变化的综合结果。(3)基于植被对ET组分年际变化的重要作用,进一步以陆面过程模式模拟和通量站点观测为基础,分别在全球尺度和站点尺度上分析了T/ET对GPP空间变化和年际变化的敏感性,揭示了植被对ET分割时空特征的作用。研究发现,空间上,T/ET随GPP的变化规律可分为快速增加阶段(S1)、缓慢增加阶段(S2)、下降(稳定)阶段(S3)三个阶段,将陆地生态系统分为三大类。其中,S1阶段约占陆地面积的25%,主要位于干旱和极寒地区;S2阶段面积约占60%,主要位于温带和寒冷地区;S3阶段面积约占15%,主要位于热带地区。年际变化上,发现了植被对不同阶段T/ET年际变化的调控作用的差异:即在S1和S2阶段,植被对T/ET年际变化有正向作用,且S1阶段的作用明显强于S2阶段;S3阶段植被对T/ET年际变化有负向作用。随着GPP增加,各阶段植被对T/ET年际变化的正向作用不断削弱,负向作用不断增强。进一步分析生物用水和非生物用水对降水、植被固碳能力的空间变化和年际变化的敏感性发现植被对T/ET时空特征的作用由不同植被固碳能力下,气候和植被对不同蒸散发组分空间变化和年际变化控制作用的差异共同决定。(4)基于最新CMIP6模拟结果,探索未来气候变化条件下ET的年际变化规律及其驱动机制。年际变化规律方面,分析陆地ET及其组分(T、Es、Ei和T/ET)和影响因素(P、气温Ta、GPP、SM)的线性趋势发现,未来陆地大部分地区ET、Es、Ei、P、Ta、GPP显著增加,T、T/ET和SM显著减小;且随着气候变化加剧,ET、Es、Ei、P、Ta、GPP和SM的变化速率加快、趋势显著的区域扩张,T和T/ET由显著增加变为显著减少。驱动机制方面,分析影响因素对ET组分时空变化的作用,发现未来气候变化条件下,气候(主要是P)和植被(GPP)对ET组分年际变化的协同控制作用及GPP对T/ET时空特征的三阶段(即S1、S2和S3阶段)变化规律与历史时期基本一致。随着气候变化的加剧,陆地ET组分年际变化的主导因子的作用明显改变。其中,未来GPP主导T、Es和Ei年际变化的区域缩小、贡献减小,说明植被对三者年际变化的作用变弱。未来Ta对T和Es年际变化的作用不断增强:Ta对T有负向作用,贡献约为40%;Ta对Es有正向作用,贡献约为30%,代替GPP成为影响Es的重要因素。此外,未来S1阶段的区域面积缩小,S2阶段的区域面积扩张,S3阶段的区域面积无显著变化。随着未来气候变化加剧或植被固碳能力增强,植被对各阶段T/ET时空变化的正向作用不断削弱,负向作用不断增强。本文按照“规律探索-机制解析-变化评估”的思路,首先发现了陆地大部分地区蒸散发年际波动比气候和植被年际波动更稳定;然后揭示了气候和植被对陆地蒸散发不同组分年际变化的协同控制作用;最后评估发现了未来气候变化条件下植被对蒸散发组分年际变化的作用不断削弱、气温的作用不断增强。本研究加深了对陆地蒸散发年际变化规律的认识,能够为区域蒸散发估算、大尺度水循环研究、变化环境下的水资源管理等提供理论依据。