黄土高原退耕还林的区域气候及水文效应

As a transitional zone of the ecological system and the climate system, the loess plateau is one of the most sensitive areas of global change. Since the implementation of Chinese government's Sloping Land Conversion Program (simply named SLCP), the loess plateau vegetation cover improved significantly, however, how the improvement of the ecological system in this region impact on regional climate change and water cycle system is still not clear, this problem should be answered to further develop "the returning cultivated land to forest and grass" project. Based on satellite remote sensing data, field observation data and climate observation data, this project will study the temporal and spatial distribution of regional vegetation variation features in the loess plateau region during the period of reforestation from 2001 to 2010, and its relationship with the regional climatic change and regional hydrological process. And we will study the relationships among the changes in precipitation and the vegetation, temperature, soil moisture, runoff, evapotranspiration, and systematically assess the effect of improved ecological system in the loess plateau on regional climate change and its hydrological process. These studies will provide scientific advice to further develop SLCP in this region and the regional sustainable development.

作为生态系统和气候系统的一个过渡带，黄土高原是全球气候变化最敏感的地区之一，"退耕还林还草"的国家行动实施以来，黄土高原的植被覆盖显著改善，然而，这种生态系统的明显变化对区域气候及水循环系统会产生什么样的影响至今还不明晰，这是如何进一步开展"退耕还林还草"工程亟待回答的科学问题。该项目拟以卫星遥感数据、野外观测数据和气候观测数据为基础，研究2001－2010年退耕还林还草期间黄土高原区域植被的时空分布的变化特征，并在此基础上分析植被覆盖变化与区域气候水文过程的相互联系。系统研究植被变化、降水变化、气温、土壤水分、径流和地表蒸散之间的关系，评估黄土高原地区生态系统改善对区域气候变化及其水文过程的影响，为指导生态建设及区域可持续发展提供科学依据。

项目严格按照所设计的研究内容和目标开展研究。首先对研究区域黄土高原地区卫星遥感数据、实验观测数据和气候数据进行了系统的评估，比较了国家统计年鉴数据与卫星遥感数据的异同；其次利用这些数据对四种常用陆面模式的土壤湿度影响地表实际蒸发散参数化方案进行的分析；在此基础上，全面的分析了黄土高原地区退耕还林（2001-2010）植被变化特征与气候变化和人类活动的关系，定量的估算了气候变化和人类活动对该区域植被变化特征的贡献；最后，基于陆面模式及耦合的区域气候模式模拟研究了黄土高原地区退耕还林所引起的植被变化对区域气候变化和水文过程的影响，发现黄土高原植被变化对该区域气候和水文过程具有重要的影响，揭示了黄土高原植被的显著增加导致该区域土壤干化的机制，并诠释了该地区下垫面变化对区域气候及水循环变化的影响机理。通过模式的模拟试验对不同气候条件下，植被变化特征对区域水分循环影响有更加深入的认识。并指出，目前的气候条件下，过度的植树造林将会导致该地区的土壤严重干化，对大气水（降水）、地表水和地下水的转化造成不利影响。这些成果的取得将为黄土高原退耕还林政策执行提供参考，服务于区域的可持续发展。