东北地区骤旱动态演变的驱动机制及其生态效应研究

作     者：孙嘉豪 

作者单位：黑龙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈末;章光新

授予年度：2024年

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] 

主      题：土壤水分 骤旱 时空演变 驱动机制 生态影响 东北地区 

摘      要：骤旱历时短、发展快、强度大且预警难,严重威胁着粮食安全和生态安全。已有研究多集中在全球、大洲或国家尺度的骤旱研究,而对区域尺度骤旱时空演变的研究不够精细。东北地区是全球骤旱最为频发的区域之一和中国重要的商品粮基地与生态脆弱区,了解该区域骤旱演变及其驱动机制对区域水安全、粮食安全和生态安全极为重要。本研究利用长时间序列土壤水分数据、气象要素和植被生态数据,分析了东北地区骤旱发生时空演变特征（频次、历时、影响范围、动态轨迹与干旱中心点动态）及其与气候因子的关系,并探讨了骤旱对区域生态的影响。得到以下结论: （1）与全球骤旱演变特征比较,东北地区骤旱呈现明显的区域性特征,其中在吉林西部、内蒙东南部和辽宁南部骤旱最为频发和严重。在过去的20年,东北大部分地区均经历了7-22次骤旱事件;骤旱发生期历时较短,以1候为主,且有不断缩短的趋势;影响面积大于20%的骤旱发生了21次,平均历时1个月左右。发生1次骤旱事件的影响面积在全体骤旱事件中占据主导地位,而且这种趋势呈现逐年增加的模式。相比之下,发生阶段历时为3-4候的骤旱事件影响面积比例较小,占比基本在10%以下。 （2）东北地区骤旱主要是由于降雨量不足和高蒸气压差不足导致的。在东北地区,约有44%的骤旱事件期间出现了降水或潜在蒸发需求的大规模异常。其中,内蒙古与黑龙江交界地区以及辽宁地区的蒸发需求异常和呼伦贝尔地区的降水异常是导致骤旱频发的主要原因。综合影响上,虽然降水和蒸气压亏缺度同时异常的情况较少,但对骤旱形成和发展的影响更为强烈。 （3）东北地区2002-2022年的总初级生产力（Gross primary productivity,GPP）均值为199.09g Cm-2y-1,而空间分布则由东南向西北递减,表现出明显的区域性差异。其中吉林西部是骤旱对GPP影响最为严重,且林地对GPP的响应率最低。不同发生历时的骤旱对GPP的影响有显著的差异。GPP对1候骤旱的最大响应率在60～80%之间,主要分布在吉林省西部、内蒙古自治区东南部和黑龙江省西南部（区域平均值为73%）。GPP对骤旱的响应随发育期的缩短而具有广泛性,并且带来高于一般干旱恢复期的高抑制性。