变化环境下拉萨河流域植被耗水的演变研究

Evapotranspiration plays an important role in the water balance, energy transfer and carbon cycle of the Soil-Plant-Atmosphere Continuum. Its response to the changing environment is complex and critical, and its evolutionary characteristics are of great significance for regional water resources management and sustainable development of ecosystem. In this study, we focus on understanding the impact of climate change on the vegetation evapotranspiration, and take the Lhasa River Basin of the Tibetan Plateau as a case study. The specific objectives are (1) to develop a model for estimating regional vegetation evapotranspiration based on the measurement and remote sensing data; (2) to quantify the contribution of the main meteorological factors that cause the change of evapotranspiration in the river basin, and find out the dominant factors; (3) to verify the Bouchet’s complementary hypothesis relationship in the high-altitude region; (4) to predict the temporal and spatial characteristics of vegetation evapotranspiration in the future climate scenarios, especially considering the effect of CO2 concentration on the change of evapotranspiration for different vegetation types, and carry out the uncertainty analysis. The research results will provide theoretical basis for the simulation mechanism of vegetation evapotranspiration at the regional scale for the Tibetan Plateau, and also serve as the scientific guide for formulating agricultural and ecological adaptability strategy and planning water resources in the Lhasa River Basin under the changing environment.

蒸发蒸腾在土壤—植被—大气间水量平衡、能量传输及碳循环过程中起着重要的纽带作用，对变化环境的响应复杂而关键，研究其演变特征对于区域水资源管理和生态系统的可持续发展具有重要意义。本研究以深入认识和理解气候变化对植被耗水的影响过程为主线，以青藏高原拉萨河流域为例，（1）基于试验和遥感数据，构建区域尺度植被耗水模型，分析植被耗水的时空演变特征；（2）量化引起流域植被耗水变化的主要气象因子的贡献，找出引起流域植被耗水变化的主导因素，验证蒸发互补关系在高海拔地区的普适性；（3）预测未来气候情景下流域尺度植被耗水的时空分异规律，尤其是CO2浓度攀升对不同植被耗水的影响，并开展相应的模拟结果的不确定性分析。研究成果将为青藏高原区域尺度植被耗水的模拟机制提供理论依据，为变化环境下拉萨河流域农业及生态适应性策略的制定及水资源的规划管理提供科学依据。

定量监测与评估变化环境下参考作物蒸发蒸腾量（Reference crop evapotranspiration, RET）和干旱指数（Aridity Index, AI）的演化特征对区域水资源和植被生态系统的可持续发展具有重要意义。本研究以深入认识和理解气候变化对青藏高原参考作物蒸散的影响过程为主线，开展了以下研究：.（1）基于青藏高原85个地面气象站的实测数据和FAO56 Penman-Monteith模型，较为详细地揭示了1971-2015年间青藏高原RET和AI的时空演变规律。结果表明，在研究期内，RET的增加和减少同时存在，其中，约60%站点的年RET显示出增加趋势，RET增加较大的站点主要位于青藏高原周边区域，中部站点的RET增加适中，而在北部和东南部，RET值相对较高的站点，呈现出显著的下降趋势。约68%的站点的年AI呈增加（湿润）趋势，其中，约52%的站点位于干旱区；而AI呈现减少（干燥）趋势的站点主要位于气候湿润区。。.（2）定量估算了引起高原RET和AI变化的主要气象因子的贡献，其中，水汽压差和太阳辐射是RET增加的主要影响因素，而风速是影响RET减小的主要因素；AI增加的站点中，大约有90%的站点，其降水量P的增加对AI增加的贡献率在50%以上。.（3）发现了青藏高原站点的RET和AI变化趋势的显著海拔依赖性。RET和AI变化率的高度海拔依赖性对TP以及其他高海拔地区的水资源和生态系统的研究具有重要意义，这些地方储存了地球上大部分的冰川和积雪。.（4）利用CMIP5的三种气候模式预测了未来两种排放情景RCP2.6和RCP8.5下，青藏高原RET和AI的变化情势，结果表明，到2099年，青藏高原各站点的降水量和AI将显著增加（变湿），但各站点所属的气候区几乎不发生改变。.研究成果将为气候变化背景下青藏高原生态适应性策略的制定及农业水资源的规划管理提供科学依据。