干旱事件对全球干旱区生态系统胁迫作用的长期变化

作     者：于晓晶 张丽霞 周天军 张星 Yu X;Zhang L;Zhou T;Zhang X

作者机构：中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 

出 版 物：《中国科学：地球科学》 (Scientia Sinica(Terrae))

年 卷 期：2023年第53卷第1期

页      面：151-166页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0706[理学-大气科学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(编号:2018YFA0606501) 国家自然科学基金项目(批准号:42075037)资助 

主　　题：全球干旱区 干旱事件 生态系统胁迫 气候增暖 

摘      要：干旱事件是干旱区频发、限制陆地生态系统碳汇功能和水循环过程的极端事件之一.当前有关气候增暖背景下干旱事件对干旱区生态系统胁迫作用长期变化的研究尚不充分.鉴于此,我们基于多种观测和再分析资料,阐释了1982~2015年全球干旱区干旱事件及其对生态系统胁迫作用的长期变化,并揭示出干旱事件中关键干湿要素和生态胁迫配置类型的转变.(1)气候平均而言,全球干旱区不同程度干旱事件的强度、频率、持续时间和烈度的空间分布一致.重度干旱发生时降水量偏少(干旱区平均为-12.4mm mon-1)、温度偏高(0.6℃)、水分收支亏缺(-19.0mm mon-1)、大气干燥度偏高(0.06kPa)、土壤湿度偏干(-0.03m3m-3),植被生长受限、固碳能力减弱(-0.13gC m-2d-1).(2)从长期趋势来看,全球干旱区的干旱事件发生风险增加,表现为轻度至重度干旱事件的影响面积、频率、持续时间和烈度总体显著增加.干旱事件发生时各要素的匹配关系也在发生变化:降水偏少的状况明显缓解(趋势为3.7~9.6mm mon-1(30a)-1),温度和大气干燥度偏高的特征则持续加剧(0.71~0.87℃(30a)-1和39~47Pa (30a)-1),地表水分收支和土壤湿度的匮乏程度略有缓解(1.7~5.1mm mon-1(30a)-1和4.1×10-3~7.4×10-3m3m-3(30a)-1),植被生长的受限程度总体减小(0.98×10-2~1.2×10-2(30a)-1).干旱事件发生时约50%面积的干旱区植被生长向好趋势在2000年前后发生明显转折.(3) 2000年前后干旱发生时气象因子和生态胁迫因子的配置已发生明显转变.降水主导型干旱事件发生概率减少近2/3(约20%),温度主导型增加超过1倍(约26%),土壤湿度主导型胁迫作用发生概率减少约10%,大气干燥度主导型增加近1倍(约15%).可见,全球增暖背景下干旱区大气干燥度主导的干旱胁迫作用在增强.