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针对黄土高原不同植被类型蒸散（ET）对本地及下风向降水影响不明的问题，研究人员利用水分追踪模型量化 1990-2019 年 ET 驱动的水分循环对降水的贡献。发现 ET 水汽向东北输送，草 / 农田 ET 增加分别贡献本地降水增 61%/21%，为植被恢复和水资源管理提供依据。
在干旱半干旱地区，陆地水分循环如同大地与天空的 “隐形纽带”，将地表蒸散（ET）与降水紧密相连。中国黄土高原（CLP）作为典型的生态脆弱区，自 “退耕还林还草工程” 实施以来，植被覆盖度显著提升，土地利用格局发生深刻改变。然而，不同植被类型的蒸散过程如何影响本地及下风向地区的降水，一直是困扰学界的重要科学问题。一方面，植被变化可能通过增强水汽输送改善区域水资源状况；另一方面，也可能在干旱区加剧水分竞争，导致 “绿色荒漠” 效应。因此，解析蒸散驱动的水分循环对降水的贡献机制，成为优化黄土高原植被恢复策略、平衡生态用水与农业用水的关键。
为破解这一科学谜题，北京师范大学等机构的研究人员开展了系统性研究。团队以黄土高原为研究区域，利用全球尺度的 UTrack 模型追踪蒸散水汽轨迹，结合 GLEAM 蒸散数据集、CMFD 气象强迫数据等多源数据，量化了 1990-2019 年不同植被类型蒸散对本地及下风向降水的贡献差异。研究成果发表在《Agricultural and Forest Meteorology》，为干旱区生态水文过程研究提供了新视角。
研究采用的关键技术方法包括：①UTrack 模型，该模型可追踪目标网格蒸散水汽的流动轨迹，直至其以降水形式返回地表，用于解析水汽输送与再降水模式；②GLEAM 数据集，提供全球陆地蒸散的高分辨率估算；③CMFD 数据，涵盖中国区域高精度气象要素，用于驱动模型模拟；④植被类型分区分析，将研究区划分为草地、农田、林地等类别，量化不同植被的蒸散贡献。
贡献水分循环对长期平均降水的影响
研究发现，黄土高原蒸散水汽主要向东北方向输送，对本地及下风向降水产生显著贡献。本地降水中，蒸散贡献的降水（PET）和植物蒸腾贡献的降水（PT）呈东北向递增趋势，与西风带水汽传输路径一致。总体而言，本地降水的 14% 由蒸散水汽循环贡献，占总蒸散量的 21%，年均 PET和 PT分别为 72 mm/yr 和 49 mm/yr。剩余蒸散水汽则不均匀地输送至下风向地区：38% 贡献于中国其他地区，17% 输送至其他国家，24% 到达海洋。
植被对降水空间格局的影响
过去三十年，黄土高原蒸散量增加 60 mm，带动本地降水净增加 9 mm，占同期降水总增量的 16%。其中，草地和农田蒸散增加分别贡献本地降水增量的 61% 和 21%。尽管林地蒸散效率较高，但受限于面积比例，整体贡献低于草地。这表明，在区域尺度上，植被类型的空间分布格局是影响水分循环的关键因素。进一步分析显示，蒸散每增加 1 mm，本地降水增加 0.15 mm，其中约 70%（0.1 mm）来自植物蒸腾作用，凸显了植被生理过程对降水的调控作用。
结论与讨论
本研究揭示了黄土高原植被恢复通过增强蒸散水分循环，对本地及下风向降水产生积极效应，且草地因面积优势成为主要贡献者。这一发现打破了 “干旱区植被恢复必然耗竭水资源” 的固有认知，证实合理的植被配置可通过大气水分循环提升区域水资源供给能力。研究结果为干旱半干旱区植被恢复模式优化提供了科学依据 —— 在注重生态效益的同时，需兼顾植被类型的水分利用效率与空间布局，优先选择适应当地气候条件、蒸散 - 降水转化效率高的草本植物，以实现生态保护与水资源可持续利用的双赢。此外，研究提出的跨区域水汽输送机制，也为黄河流域水资源协同管理、跨境水文效应评估提供了新的理论支撑。
本研究通过多模型耦合与大数据分析，系统阐明了植被 - 蒸散 - 降水的链式反应机制，填补了干旱区不同植被类型水文效应的研究空白。未来研究可进一步拓展至气候变化背景下的蒸散 - 降水反馈机制，以及不同植被群落的微尺度水汽传输过程，为全球变化下的生态水文模型改进提供更精细化的数据支撑。
