中外合作研究呼吁建立考慮水分供需平衡的生態(tài)干旱監測評估框架

中國科學(xué)院青藏高原研究所4月2日發(fā)布消息稱(chēng)，該所生態(tài)系統功能與全球變化團隊崔江鵬副研究員聯(lián)合美國、英國等科研同行，最新系統梳理了生態(tài)干旱研究存在的問(wèn)題和挑戰，近日在國際專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)期刊《自然-水》(Nature Water)合作發(fā)表評論文章，呼吁建立考慮水分供需平衡的生態(tài)干旱監測評估框架。

資料圖：青藏高原上美麗的湖泊。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

該文章第一作者崔江鵬介紹說(shuō)，干旱深刻影響陸地生態(tài)系統和人類(lèi)生產(chǎn)生活。目前，生態(tài)干旱研究通?？紤]水分供給不足對生態(tài)系統的影響，忽略了不同植被類(lèi)型以及時(shí)空尺度上生態(tài)系統用水需求的差異。值得注意的是，氣象干旱和生態(tài)系統的響應有時(shí)并不是一一對應的，甚至可能在時(shí)間和空間上“脫鉤”，給生態(tài)干旱研究帶來(lái)諸多困擾。

生態(tài)干旱監測和評估仍面臨諸多挑戰，首先，是生態(tài)干旱定義不明確：有學(xué)者認為，生態(tài)系統脆弱性超過(guò)一定閾值稱(chēng)為生態(tài)干旱，亦有學(xué)者認為，生態(tài)干旱應是一個(gè)綜合框架，包括生態(tài)系統對干旱響應的各個(gè)維度。

生態(tài)干旱研究的另一個(gè)挑戰是生態(tài)干旱量化指標匱乏，帕默爾干旱指數(PDSI)、標準化降水蒸散發(fā)指數(SPEI)等氣象水文干旱指標常被用于識別生態(tài)干旱。然而，氣象水文干旱指標僅考慮了生態(tài)系統水分供給，并未考慮生態(tài)系統用水需求及其時(shí)空變化。例如，聯(lián)合國政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )(IPCC)第六次評估報告采用土壤水和飽和水氣壓差評估生態(tài)干旱。

土壤水和飽和水氣壓差雖能分別指示植被水分供給和大氣水分需求，卻不能反映植被的用水需求，不能代表植被真正“感受到”的干旱程度。因此，僅利用土壤水和氣象指標評估生態(tài)干旱偏差較大。

為提高生態(tài)干旱評估的準確性，合作研究團隊呼吁，生態(tài)干旱的監測與評估應該增加生態(tài)系統用水需求，包括不同生態(tài)系統類(lèi)型的差異，生態(tài)系統抵抗力和恢復力的變化等，如植被對干旱的敏感性可能隨時(shí)間發(fā)生變化。

樹(shù)輪數據表明，1950年以來(lái)，針葉樹(shù)對干旱的抵抗力增強，恢復力下降。不僅如此，季節不同，植被用水需求也不同。另外，生態(tài)干旱的驅動(dòng)機制因區域而異。例如，在干旱地區，土壤水降低是導致生態(tài)干旱的主因;而在濕潤地區，植被生長(cháng)對飽和水氣壓差升高更為敏感。因此，深入理解不同時(shí)間和空間尺度植被對干旱的響應，對于生態(tài)干旱的監測和評估至關(guān)重要。

合作研究團隊表示，雖然生態(tài)干旱極其復雜，但生態(tài)系統不同維度的響應常常是緊密聯(lián)系在一起的，因而可采用對水分脅迫敏感的生態(tài)指標來(lái)表征生態(tài)干旱。例如，在干旱半干旱區，植被綠度(如葉面積指數)對水分脅迫非常敏感，可指示植被水分供需平衡狀態(tài)。他們認為，遙感等技術(shù)可實(shí)時(shí)監測生態(tài)系統多維度動(dòng)態(tài)變化，為研究人員和決策者及時(shí)獲取大范圍的生態(tài)干旱信息提供便利。

中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院樸世龍教授和美國科羅拉多州立大學(xué)陳安平研究員為評論文章共同通訊作者。樸世龍指出，建立完備的生態(tài)干旱監測和評估體系仍有很長(cháng)的路要走。目前，監測生態(tài)系統用水需求的能力還存在較大不足，因此，在氣候變化背景下，提升監測生態(tài)系統水分脅迫的能力，開(kāi)發(fā)捕捉不同生態(tài)功能水分需求的監測工具，對實(shí)現高效準確的生態(tài)干旱監測和評估至關(guān)重要。