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《南京信息工程大学》 2019年
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中国地区多种蒸散发产品验证分析及其变化机制研究

李世杰  
【摘要】:实际蒸散发(ET)在水循环、碳循环和能量循环中是一个非常重要的变量,但是难以大范围的获取限制了其相关研究。基于遥感、再分析和陆面模式得到的蒸散发产品解决了数据缺乏的问题,这些产品已经在全球和部分局部区域得到了广泛应用,但是其在中国地区的评估及其变化机制研究工作还很缺乏。因此,本文的主要目标为在全球气候变化情境下,多种ET产品的中国地区时空变化及其机制研究,主要思路为对目前主流的ET产品在中国区域的优劣性进行评估;分析验证过的ET产品在中国区域和分区上的时空分布以及年际趋势变化;基于各自ET模型的驱动数据研究ET产品的动力变化机制。本文中选取的ET产品有GLEAM3.0a、EartH2Observe-En、GLDAS2.0-Noah和MERRA-Land。主要的结论有:(1)在评估ET产品时,挑选了中国区域内高质量的12个通量站点观测数据,利用多种评价指标,评估其在不同时间尺度、不同土地覆盖类型、不同海拔高度和不同干湿上的表现,得到了没有任何一种ET产品在所有分类情况下都表现最好,每种ET产品的优劣性会随着时间尺度、植被覆盖度、海拔高度和干湿状况的不同而变化;(2)在研究ET产品的时空变化时,四套ET产品的多年平均(1980-2010)的空间分布具有相似性,从湿润到干旱地区变化时,ET产品的值会逐级递减,在干旱区BB、半干旱区SA、寒带半湿润区DW和青藏高原地区QTP上,四套产品分布大体一致,都在0-400 mm/yr内,但是在温带湿润区CF和温带半湿润区CW的ET值,GLEAM3.0a和MERRA-Land要比其他两套产品的值要略高一点,部分地区位于800-1000 mm/yr内,最大值达到了1200 mm/yr;在时间变化上,四套产品在温带湿润区CF的大部分区域、温带半湿润区CW的东部区域、青藏高原地区QTP的中部地区和部分干旱地区BB都显示显著增加。(3)本文中以这些产品的驱动数据为例,通过确认ET产品跟各自的驱动要素(包括降水、净辐射、气温、饱和水汽压差和风速等)的数学关系,建立模型研究了各自ET产品的变化机制。通过比对四套ET产品驱动要素对其ET变化的贡献结果,我们整理发现在全球气候变暖下的中国地区蒸散发年际变化是由降水Pre、净辐射Rn和饱和净水气压VPD控制的;除气温Tem外,尽管每个驱动要素对ET变化的敏感程度不同,但是其他驱动要素的趋势增加会导致ET增加,反之亦然;而至于在中国地区具有显著上升趋势的气温Tem会造成中国南部地区的ET趋势增加,在北部地区的ET趋势变化是减少的。在干旱区BB、半干旱区SA和青藏高原区QTP中,主导驱动因素为降水Pre;在湿润区CF和半湿润区CW和DW中,绝大部分地区的主导驱动因素为饱和水汽压差VPD,少量地区为净辐射Rn。
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