灌溉对长江流域极端高温的影响：观测分析与模型模拟揭示冷却效应阈值及其气候调控机制

本研究通过观测分析与WRF模型模拟，揭示长江流域灌溉对极端高温的冷却效应存在阈值（灌溉面积分数0.3），其机制主要通过增加湿度与潜热通量（LH）、减少感热通量（SH）实现，为湿润/半湿润区土地利用与气候适应策略提供关键科学依据。

　　

^Highlight

灌溉作为具有显著生物物理效应的土地利用方式，通过观测与模型（WRF）双重验证，揭示其对长江流域（YRB）极端高温的冷却效应存在阈值规律：当灌溉面积分数超过0.3时，冷却效益逐渐减弱。机制上，灌溉主要通过提升湿度与潜热通量（Latent Heat Flux）、降低感热通量（Sensible Heat Flux）实现降温，为湿润区气候适应性管理提供关键依据。

^{Study area}

中国作为农业大国，面临严重水资源短缺，而长江流域（YRB）作为亚洲最大流域（面积180万km2），灌溉农田占比高，是研究灌溉气候效应的典型区域。

^Methodology

研究采用多元线性回归与窗口搜索算法解析观测数据，并利用WRF模型进行灌溉与非灌溉情景的对比模拟，结合地表能量平衡分解技术量化能量通量（如感热/潜热）对温度的影响机制。

^{Irrigation effect analysis based on observational data}

基于1901–1930（低灌溉期）与1981–2010（高灌溉期）观测数据，发现长江流域极端高温因灌溉平均降低0.3°C，最高降幅达1.4°C，且冷却强度随灌溉面积扩大先增后减，阈值约为0.3。

^{Comparison between model simulations and observations}

WRF模型模拟与观测结果高度一致，均证实灌溉对极端高温的冷却效应，且模型进一步揭示湿度增加与能量再分配（潜热升/感热降）是核心物理机制。

^Conclusion

(1) 观测数据表明灌溉对长江流域极端高温具有净冷却效应，但强度受灌溉面积阈值制约；(2) 模型模拟揭示灌溉通过提升土壤湿度、增加潜热通量（LH）、减少感热通量（SH）实现降温；(3) 研究强调未来气候预测需考虑灌溉效应的区域差异性，以优化土地管理与气候适应策略。