近期，中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院遙感科學國家重點實驗室王樹東研究員領導的生態(tài)水文遙感課題組，在干旱區(qū)生態(tài)水文響應研究方面取得重要成果。研究團隊基于衛(wèi)星獲取的植被產(chǎn)品（歸一化植被指數(shù)、葉面積指數(shù)、光合有效輻射吸收比率、總初級生產(chǎn)力和植被光學厚度）以及衛(wèi)星和模型獲得的陸地水儲量數(shù)據(jù)（陸地水存儲異常和土壤濕度）揭示了過去四十年來全球干旱地區(qū)植被生長和陸地水儲量的趨勢，并對陸地水存儲對植被生長的響應進行了深入評估。團隊還量化了降水、蒸散發(fā)和徑流變化對陸地水儲量的影響，同時結合遙感觀測數(shù)據(jù)、地球系統(tǒng)模型模擬和機器學習方法對未來干旱地區(qū)的陸地水存儲響應進行了預測，更好地理解了其在本世紀末可能的演變。這一研究成果以“Past and future adverse response of terrestrial water storages to increased vegetation growth in drylands”為題，已在NATURE自然出版社旗下期刊《npj Climate and Atmospheric Science》上發(fā)表。該研究由遙感科學國家重點實驗室、中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院、中國氣象科學研究院和美國布朗大學等單位合作完成，遙感科學國家重點實驗室為本研究的第一完成單位，課題組的劉凱博士為第一作者，王樹東研究員為通訊作者。

　　干旱地區(qū)以其水資源短缺、貧瘠土壤和稀疏植被而聞名，其中包括了約占全球陸地面積40%的沙漠、農(nóng)田、草原和灌叢區(qū)。這些地區(qū)提供了糧食、能源、水資源和生態(tài)系統(tǒng)服務，長期的可持續(xù)發(fā)展問題日益引起關注。在人類干預和氣候變化背景下，關于干旱區(qū)生態(tài)水文響應在何種程度上發(fā)生了變化的問題尚缺乏共識。此外，未來植被動態(tài)和陸地水儲量響應的轉(zhuǎn)變?nèi)源嬖谥R空白，特別是在全球氣候變化的大背景下，這對于農(nóng)林業(yè)和畜牧業(yè)的管理提出了挑戰(zhàn)。

　　研究團隊量化了干旱地區(qū)植被生長與陸地水儲量之間的關系。通過整合衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)和模型輸出，研究發(fā)現(xiàn)自1982年至2016年，全球干旱地區(qū)的植被生長總體呈增加趨勢，而陸地水存儲則呈下降趨勢。尤其是在以農(nóng)田為主的地區(qū)，干旱地區(qū)的綠度變化與陸地水水儲量之間呈現(xiàn)出明顯的負相關關系，尤其是在植被生產(chǎn)力增長速率較高的情況下，這一關系更加顯著。進一步研究發(fā)現(xiàn)干旱地區(qū)的水儲量減少主要受到降水和蒸散發(fā)變率的影響，而不是徑流。

　　該研究還對生態(tài)水文變量的未來趨勢進行了預測。結果表明到2100年，干旱地區(qū)的陸地水儲量可能會減少41-84%，而干旱地區(qū)的擴張可能達到4.1-10.6%。這一預測不僅揭示了干旱地區(qū)對植被生長持續(xù)不利的響應，還突顯了協(xié)調(diào)規(guī)劃生態(tài)恢復、農(nóng)業(yè)管理和水資源利用的緊迫性。

　　研究還揭示了人類活動對干旱區(qū)水文狀況的影響。農(nóng)作物種植和畜牧業(yè)是干旱地區(qū)的主要經(jīng)濟活動，然而由此帶來的對植被生長對水資源的需求卻在不斷增加。這將影響到全球約51.7億人口，尤其是發(fā)展中國家的64%人口。綜合而言，干旱地區(qū)植被生長與陸地水儲量之間的關系受到多種因素的影響，包括區(qū)域環(huán)境、氣候要素和人類活動。該項研究為深入理解干旱地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)變率與轉(zhuǎn)變提供了重要線索，為干旱地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展和資源管理提供科學依據(jù)。隨著全球氣候變化和人類活動的不斷發(fā)展，對于干旱地區(qū)的研究將變得更加迫切和重要。

　　全球生態(tài)水文變量近四十年的變化趨勢

　　全球變化背景下干旱區(qū)生態(tài)水文變量未來變化趨勢

　　詳見：

　　Liu, K., Li, X., Wang, S. and Zhou, G., 2023. Past and future adverse response of terrestrial water storages to increased vegetation growth in drylands. npj Climate and Atmospheric Science, 6(1), p.113. https://www.nature.com/articles/s41612-023-00437-9