蒸散发对气候变化与植被格局演变的响应研究

蒸散发对气候变化与植被格局演变的响应，是当前生态水文学研究领域的前沿，也是实现水资源合理配置和可持续利用的理论依据，有助于理解流域尺度上气候、植被和水文之间的相互作用机理。针对这一国际前沿课题，本项目以洮儿河流域为研究区，探讨流域尺度上气象、水文及生态要素的时空演变规律，剖析能量、水分状况的空间分异特征及其对气候变化的响应；研究不同植被蒸散发耗水规律，构建实际蒸散发估算模型，揭示影响蒸散发的关键气象、水文及生态要素与过程，厘清气候变化以及植被格局演变对蒸散发的作用机理，量化两者对蒸散发的影响；阐释蒸散发管理的内涵以及"三生"用水的冲突协调机制，提出基于目标蒸散发的流域水资源配置与管理模式。理论上丰富与发展生态水文学科的理论与方法体系，实践上为流域水资源的配置与管理提供科学依据。

蒸散发是生态环境需耗水研究中的关键问题之一，是流域水资源合理配置与管理以及实施科学农业灌溉的重要依据。计算流域蒸散发长时间序列及蒸散发的空间化图层，分析蒸散发的时空格局，从气候变化和人类活动两个角度探讨蒸散发的演变机制，基于蒸散发提出了洮儿河流域水资源配置与管理模式。项目的主要成果与结论如下：.（1）以洮儿河流域及其周边的15个气象站点1961~2005年的气温、相对湿度、日照时数、风速等气象数据为基础，采用FAO Penman-Monteith方程计算并建立了流域近45年参考作物蒸散发（ET0）序列的数据集，采用气候统计方法与技术对ET0序列进行了诊断分析。近45年来略呈增加趋势，倾向率为0.42mm/a，上游地区对流域蒸散发的增加贡献更大。流域年ET0序列在1982年和1993年发生均值突变，在2000年发生趋势突变；年ET0序列存在准2a、4a、7a、11a和30a的显著周期变化。.（2）采用先插值后计算的方法获取ET0的空间化图层，充分体现了宏观地理因子和微观地下因子对蒸散发的影响。空间上，在流域西北部高海拔区ET0的值最低。流域10月~12月与1月~2月ET0的纬向分布特征比较明显，高值区出现在流域南部，由南向北递减；3月~9月ET0由东南向西北递减。.（3）敏感性分析发现，ET0与日照时数、风速、平均气温呈正向变化，与相对湿度呈反向变化，且ET0对相对湿度最为敏感。1961~2005年，气温升高是导致ET0增加的主要原因，其次是相对湿度降低；风速和日照时数降低一定程度上减小了ET0的增加趋势。.（4）ETa在1994~2005年比1961~1993年变化了-33mm，主要是降水减少和ET0增加导致。降水减少导致ETa变化-51mm，而ET0增加则导致ETa增加18mm，降水对ETa变化的贡献更大，二者共同作用导致ETa减少33mm。.（5）70年代初期到2000年，作物蒸散发的高值区向下游迁移，这可能是上游林区面积缩减以及中、下游农田特别是水田大面积增加导致的。.（6）于Modis影像的2005年流域实际蒸散发，从5月至9月呈单峰型变化，高值区分布在流域下游。流域平均蒸散发为418.8mm，合计水资源量为175.48亿m3，占同期降水总量的96.8%。在农田耗水节约15%的假设下，洮儿河流域的农业可实现节水总量达9.05亿m3，占同期降水总量的5.2%。