漓江流域上游区气候和植被变化的生态水文响应机制研究

The ecological environment is fragile, and floods and droughts event is frequent in China's southwest region. Research on the effects of climate varibility and vegetaion change in this typical watershed-Lijiang River Basin, can explore the mechanism of eco-hydrological response of climate change and human activities, help to comprehensively understand the mechnism of interaction between the hydrological process and the vegetation. In this project, DEM, remote sensing images, conventional hydro-meteorological data and positioning observation data would be take as the basic input data. Using trend analysis, normalized difference vegetation index (NDVI), amended Morton CRAE model and monthly water balance model, the effects of climate varybility and vegetation change on the evapotranspiration, soil moisture, runoff, and vegetation ecosystems would be analized on the catchment scale, to eaplore the scientific problems of the mutual feedback of climate system, ecological system and hydrological process under the human activity in typical watershed of southwest China, carify the relationship between human activity, hydrological components, ecological patterns and climate change, reveal the interaction law of the regional hydrological processes and vegetation ecological processes, elucidate the interaction mechanisms of climate change, evolution ecological structure and function, and regional hydrological processes. The results of this project would have a singnificant implication to establish the strategies of regional water resources management and ecological environment protection in the future.

我国西南地区生态环境脆弱、水旱灾害频繁，对该地区典型流域- - 漓江上游区气候和植被变化的水文效应进行研究，探讨气候变化和人类活动的生态水文响应机制，有助于对流域水文过程与植被相互作用机理的全面认识。本项目以DEM、遥感影像、常规水文气象数据和定位观测数据为基础输入资料，运用趋势分析、植被指数（NDVI）、经修正后的Morton CRAE模型和月水量平衡模型，在流域尺度上分析气候和植被变化对蒸散发、土壤水分、径流和植被生态系统的影响，以探索西南地区典型流域在人类活动影响下，气候、生态、水文三者之间相互反馈的科学问题，明晰人类活动、水文要素、生态格局与气候变化的关系，揭示区域水文过程和植被生态过程的相互作用规律，阐明气候变化、生态结构和功能演化、区域水文过程的相互影响机制，对确立区域水资源管理和生态环境保护的策略具有重要意义。

在全球气候变化和人类活动影响下，漓江上游区水文循环规律发生了显著的变化，致使漓江中下游交通、生态、经济社会发展等均受到不同程度的影响。在此背景下，开展漓江流域上游区典型流域生态水文研究具有重要的现实意义和学科发展的理论意义。本研究在关注广西乃至桂林市气候变化引起的水文响应的前提下，通过长系列气象资料收集和野外定位观测，监测了漓江上游区人工毛竹林土壤水分、径流、植被根系变化、气象要素等动态资料，分析了不同时空尺度气候变化和人类活动的生态水文响应。结果表明，气候变化和人类活动在一定程度上影响了流域地表径流系数、入渗特性和径流形成的空间分布。土壤温度与土壤含水量的变化与季节性降水相关，植被自身也对区域地表温度的变化产生作用。基于水分平衡的模型模拟表明，蒸散发量占降水的27.6%，地表径流占降水量的5.4%，而地下径流占降水量的比例高达56.3%，模拟结果中流域径流系数为0.617，即人工毛竹林水分消耗并不如预想的比例高，尽管地表径流量所占比例很小，但地下水成为流域产水的主要部分，说明某种程度上低估了人工毛竹林在水量调节方面的作用。互补相关原理模型计算的区域蒸散发表明，潜在蒸散量和实际蒸散发量均低于水分平衡模型模拟结果，影响蒸发的热传输系数、水汽输送系数、地表反照率等不同月份差异明显。基于生态水文研究的流域管理方面，调查分析结果表明，当地居民生态补偿意愿和补偿标准有利于流域生态的可持续利用，但流域水资源利用和河流健康状况不容乐观。本研究以探索西南地区典型流域在人类活动影响下，气候、植被、水文三者之间相互作用，试图明晰人类活动、水文要素、生态格局与气候变化的关系，为区域水资源管理和生态环境保护的提供科学依据。最后，本研究定位观测和数据分析工作仍将持续进行，后续成果将进一步丰富项目研究内容。