作者:韩扬眉,刘晓倩 来源:中国科学报 发布时间:2024/4/2 18:25:05
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生态干旱与否,只看缺不缺水可能不行
——科学家呼吁建立考虑水分供需平衡的生态干旱监测评估框架

 

如何评估生态干旱?可能需要重新考虑如何定义了。

中国科学院青藏高原研究所生态系统功能与全球变化团队崔江鹏副研究员联合美国科罗拉多州立大学陈安平研究员等,通过系统梳理生态干旱研究存在的问题和挑战,呼吁建立考虑水分供需平衡的生态干旱监测评估框架。日前,该观点作为“评论文章”刊发在《自然—水》杂志。

干旱,深刻地影响着陆地生态系统和人类生产生活。崔江鹏介绍,目前生态干旱研究通常考虑水分供给不足对生态系统的影响,而忽略了不同植被类型以及时空尺度上生态系统用水需求的差异。也就是说,气象干旱和生态系统的响应有时并不是一一对应的,甚至可能在时间和空间上“脱钩”,给生态干旱研究带来诸多困扰。例如,同等气象干旱条件下,草原可能已经草枯叶黄,而森林植被依然未有任何变化。

当前,生态干旱监测和评估面临诸多挑战。首先,生态干旱定义不明确。有学者认为,生态系统脆弱性超过一定阈值称为生态干旱。亦有学者认为,生态干旱应是综合“系统”,需要考虑包括生态系统对干旱响应的各个维度。

此外,生态干旱研究的另一个挑战是生态干旱量化指标匮乏。目前,帕默尔干旱指数(PDSI)、标准化降水蒸散发指数(SPEI)等气象水文干旱指标常被用于识别生态干旱。然而,气象水文干旱指标仅考虑了生态系统水分供给,并未考虑生态系统用水需求及其时空变化。例如,IPCC第六次评估报告采用土壤水和饱和水气压差(VPD)评估生态干旱,两者虽能分别指示植被水分供给和大气水分需求,却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,仅利用土壤水和气象指标评估生态干旱偏差较大。

为提高生态干旱评估的准确性,作者呼吁,生态干旱的监测与评估应该增加生态系统用水需求,包括不同生态系统类型的差异、生态系统抵抗力和恢复力的变化等。例如,植被对干旱的敏感性可能随时间发生变化。树轮数据表明,1950年以来,针叶树对干旱的抵抗力增强,恢复力下降。不仅如此,季节不同,植被用水需求也不同。另外,生态干旱的驱动机制因区域而异。例如,在干旱地区,土壤水降低是导致生态干旱的主因;而在湿润地区,植被生长对VPD升高更为敏感。因此,深入理解不同时间和空间尺度植被对干旱的响应,对于生态干旱的监测和评估至关重要。

虽然生态干旱极其复杂,但生态系统不同维度的响应常常是紧密联系在一起的,因而可采用对水分胁迫敏的生态指标来表征生态干旱。例如,在干旱半干旱区,植被绿度(如叶面积指数)对水分胁迫非常敏感,可指示植被水分供需平衡状态。作者认为,遥感等技术可实时监测生态系统多维度动态变化,为研究人员和决策者及时获取大范围的生态干旱信息提供便利。

“建立完备的生态干旱监测和评估框架仍有很长的路要走。”该文章的共同通讯作者,中国科学院院士、北京大学城市与环境学院朴世龙教授表示,目前,我们监测生态系统用水需求的能力还存在较大不足。因此,在气候变化背景下,提升监测生态系统水分胁迫的能力,开发捕捉不同生态功能水分需求的监测工具,对实现高效准确的生态干旱监测和评估至关重要。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s44221-024-00217-6

 
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