尼罗河流域土地利用/覆被变化与干旱化动态的耦合机制研究及其生态管理启示

本研究针对东非尼罗河流域(LUC)变化与气候干旱化协同作用问题，通过整合TerraClimate和ESA-CCI-LC数据，首次量化了2000-2020年间LUC动态指数(K)与UNEP干旱指数的时空关联。发现定居点扩张3536.11 km2 (K=9.71%)而灌木林减少35,448 km2 ，干旱指数年均下降4.5×10-3 ，为跨境流域可持续管理提供科学依据。

　　

【研究背景】
东非尼罗河流域(NRB)正面临前所未有的生态危机。这片滋养11国、面积达370万km²
的古老流域，近年来因气候变异与人类活动双重压力，呈现出加速干旱化趋势。IPCC报告显示，该区域短时强降雨与持续高温交替出现，导致2014-2020年间突发性干旱事件频发。更严峻的是，流域内灌木林以每年1772.4 km²
的速度消失，而城市用地却以9.71%的动态指数(K)疯狂扩张。这种土地利用/覆被变化(LUC)与干旱化的恶性循环，已使该区域成为继萨赫勒地带后的新干旱热点。

【研究设计与方法】
研究团队创新性融合TerraClimate高分辨率(4 km)气候数据集与ESA-CCI-LC 300 m土地覆盖数据，采用UNEP干旱指数分类体系。通过Penman-Monteith方法计算潜在蒸散发(ET_o
)，结合CRU TS4.0和JRA55气象数据，构建2000-2020年时空分析模型。关键技术包括：1) 土地动态指数(K)量化LUC转变强度；2) 干旱指数斜率分析揭示干湿演变趋势；3) 地理加权回归解析LUC-干旱化空间耦合关系。

【主要结果】

1. 土地覆盖动态
   农业用地始终占比最高(26.19%→26.54%)，但呈现"先增后减"波动。最具冲击性的发现是灌木林净损失35,448 km²
   (K=-0.31%)，相当于卢旺达国土面积。定居点扩张3536.11 km²
   的亮眼数据，揭示城镇化对生态系统的挤压效应。

2. 干旱指数演变
   全流域干旱指数年均下降4.5×10^-3
   ，但呈现显著空间异质性：

• 干旱/半干旱区指数上升13.77%
• 湿润/半湿润区指数下降20.32%
  森林覆被区的干旱指数降幅最大，印证植被-气候反馈机制的关键作用。

1. 空间耦合关系
   通过地理探测器分析发现：

• 海拔4645.44 m以上的高寒区，LUC对干旱化贡献率达42%
• 跨境流域尺度上，ET_o
  /P比值与耕地扩张呈显著正相关(r=0.68)

【结论与展望】
该研究首次揭示NRB地区LUC与干旱化的非线性耦合机制：灌木林退化通过削弱地表反照率加速局地干旱，而城镇化引发的"热岛效应"使周边农田ET_o
提升12%。这些发现为跨境水资源管理提供新视角——在埃及-埃塞俄比亚"复兴大坝"争端背景下，建议建立基于干旱指数的生态补偿机制。论文发表于《Journal of Arid Environments》，其方法论框架可推广至刚果河、湄公河等国际河流流域研究。未来需关注ESA CCI-LC数据在季风区应用的局限性，以及JRA55再分析数据在非洲地区的校准问题。