由于干旱和高温事件的叠加,湿润地区与干旱地区之间的蒸散量差异进一步加剧

《Global and Planetary Change》:Amplified contrasts in evapotranspiration between wet and dry regions caused by compound drought-hot events

【字体: 时间:2025年10月09日 来源:Global and Planetary Change 4

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  蒸发蒸腾量(ET)对复合干旱-热极端天气(CDHEs)的响应存在区域差异,干旱区ET下降更显著(?24.61%),湿润区ET上升更明显(39.69%),驱动因素包括降水减少、辐射增强、温度升高和VPD增大。

  在地球的生态系统中,蒸散发(Evapotranspiration,ET)扮演着至关重要的角色。它不仅是水循环的重要组成部分,还与能量和碳循环紧密相连,对全球的水资源、气候和生态系统的稳定性具有深远影响。随着全球气候变化的加剧,极端气候事件的频率和强度不断上升,其中干旱和热浪尤为突出。这些极端天气条件对蒸散发的影响日益受到关注,尤其是在同时发生干旱和热浪(CDHEs)的情况下,其对蒸散发的响应机制变得更加复杂。

蒸散发主要由土壤水分蒸发和植物叶片的蒸腾作用组成,其变化受到多种因素的共同作用。首先,水资源的供应情况是决定蒸散发量的关键因素之一。在干旱条件下,土壤水分减少,植物的水分吸收能力受到限制,从而导致蒸散发的降低。然而,在某些情况下,例如在湿润地区,高温和高辐射可能增强蒸散发,即使在干旱期间也可能出现蒸散发量的增加。这种现象表明,蒸散发对干旱的响应并非单一的,而是取决于区域的气候条件和生态系统特性。

近年来,研究者们开始关注干旱与热浪的复合效应(CDHEs)对蒸散发的影响。在这些复合极端气候事件中,高温和干旱往往同时发生,导致更严重的水资源短缺和生态系统压力。例如,在一些地区,高温可能加剧干旱的影响,使土壤水分进一步减少,从而显著降低蒸散发。而在另一些地区,尤其是在森林生态系统中,高温可能促进植物的蒸腾作用,即使在干旱条件下,蒸散发也可能出现增加的趋势。这种复杂的响应机制使得研究者在评估蒸散发变化时面临更大的挑战。

本研究利用长期再分析数据,对干旱和复合干旱-热浪事件(CDHEs)下的蒸散发响应进行了系统分析。通过比较不同区域在干旱和CDHEs条件下的蒸散发变化,研究者发现,在某些地区,如西南美洲、阿根廷南部、东巴西、南部和东部非洲、中亚以及澳大利亚,蒸散发出现了显著的负异常。而在其他地区,如南美洲的东南部、中非、东南中国和东南亚,蒸散发则表现出正异常。这一结果表明,蒸散发对干旱的响应在不同气候条件下呈现出明显的差异。

进一步的分析表明,在复合干旱-热浪事件下,蒸散发的负异常幅度更大,而在湿润地区,蒸散发的正异常则更为显著。这种“越少越少,越多越多”的响应模式与单一干旱条件下的结果形成了鲜明对比。研究者认为,这种差异主要源于复合干旱-热浪事件中多个因素的共同作用,包括降水减少、辐射增强、温度升高以及蒸气压差(VPD)增加等。这些因素相互作用,对蒸散发的响应产生了叠加效应,使得在干旱条件下,蒸散发的变化更加复杂。

在干旱条件下,土壤水分的减少是限制蒸散发的主要因素之一。土壤水分的不足不仅影响植物的生长,还限制了水分子从土壤表面向大气中的迁移。因此,在干旱地区,蒸散发通常会显著下降。然而,在某些湿润地区,由于高温和强辐射的共同作用,蒸散发可能会增加。这种现象在热带森林中尤为明显,因为在这些地区,即使降水减少,高温仍然能够促进植物的蒸腾作用,从而导致蒸散发的增加。

另一方面,复合干旱-热浪事件中的高温可能对蒸散发产生双重影响。一方面,高温会增加大气的蒸发需求,从而促进水分子从土壤和植物表面向大气中的迁移。另一方面,高温也可能导致植物气孔的关闭,以减少水分的流失,从而抑制蒸散发。这种复杂的相互作用使得研究者在分析蒸散发变化时需要综合考虑多种因素,包括气候条件、植被类型以及土壤特性等。

此外,研究还发现,复合干旱-热浪事件对蒸散发的影响不仅限于单一的气候因素,还涉及到更广泛的生态系统和水资源管理问题。例如,在水资源管理方面,了解蒸散发的变化有助于更准确地预测水资源的需求和供应情况,从而制定更有效的水资源调配策略。在生态系统保护方面,蒸散发的变化可能影响植物的生长和分布,进而对生态系统的稳定性产生深远影响。因此,研究蒸散发对复合干旱-热浪事件的响应具有重要的现实意义。

本研究的结果还强调了在评估蒸散发变化时,必须考虑复合干旱-热浪事件的影响。由于全球变暖导致极端气候事件的频率和强度增加,未来的气候条件可能会更加复杂和多变。因此,研究者需要通过更全面的分析方法,结合多种气候变量和生态因素,来更准确地预测蒸散发的变化趋势。这不仅有助于理解气候变化对生态系统的影响,还为应对气候变化提供了科学依据。

总的来说,蒸散发作为水循环、能量循环和碳循环的重要组成部分,其变化对全球的水资源管理和生态系统保护具有重要意义。随着气候变化的加剧,干旱和热浪等极端气候事件的复合效应变得越来越显著,研究蒸散发对这些复合事件的响应机制,有助于更全面地理解气候变化对地球系统的影响,并为制定有效的应对策略提供支持。未来的研究应进一步探讨不同气候条件下蒸散发的响应机制,以及如何通过优化水资源管理和生态系统保护措施,来缓解气候变化带来的负面影响。
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