摘要
蒸散发是连接水循环、能量循环和碳循环的关键要素，也是陆地-大气,植被交互的重要环节，其对于气候变化和人类活动极为敏感。区域蒸散发的变化不仅通过水循环过程影响本地水资源状况，还通过大气的水汽输送影响周边地区的水汽及其降水。黄河流域主要位于干旱半干旱地区，水资源短缺，受气候变化和人类活动影响强烈。本研究结合GLEAM(TheGlobalLandEvaporationAmsterdamModel)蒸散发数据、气象观测数据和再分析数据等，首先通过集合经验模态分解和机器学习方法，分析了1980-2020年黄河流域蒸散发的非线性变化趋势，探讨了蒸散发变化的影响因素;其次借助Brubaker二元蒸发再循环模型及拉格朗日Utrack模型，研究了黄河流域多年蒸散发循环率的时空动态，刻画了黄河流域蒸散发对本地及周边流域降水的贡献情况。主要结论如下: (1)1980-2020年间，黄河流域蒸散发变化以单调增加和先减少后增加为主，其中46.67％的区域蒸散发趋势出现了转变。蒸散发单调增加区域主要分布在黄河流域源区和上游大部分地区，而黄河流域中游蒸散发以先增加后减少为主，持续减少区域集中分布在流域上游内蒙古北部地区。黄河流域蒸散发趋势出现转折的时间大多发生在2000年前后，其中先增加后减少的转折点集中在2000年之后，而先减少后增加的转折点大多发生在20世纪90年代。 (2)黄河流域的蒸散发变化主要受气候因素影响，以气温最为重要。草地面积与耕地面积占比、人口密度等人类活动相关因素重要性排序也十分靠前。基于模型后解释器SHAP值的结果发现，重要性排序靠前的人类活动因素使得蒸散发增加概率变大。 (3)在3×3°格网尺度上，黄河流域1980-2020年间的平均蒸散发循环率约为0.048,且呈现从西南到东北降低的空间格局，黄河源区为流域的高循环率地区。从季节上看，流域夏季循环率最高，而冬季循环率最低。近40年来，黄河流域的蒸散发呈现缓慢增加的趋势，但对循环降水增加的贡献不大。 (4)黄河流域自身的再循环降水达102mm,约占本地降水的21％,其中植物蒸腾作用贡献了再循环降水量的3/4。黄河流域蒸散发分别为海河流域、长江流域、松辽流域、淮河流域及内陆河流域贡献了65mm、21mm、20mm、20mm和9mm，其中对海河流域的降水贡献最为突出，占据了海河流域总降水的12％。相比于1980-1984年，2016-2020年黄河流域的蒸散发变化导致流域本地降水增加了14mm,可以抵消32％的蒸散发增加;同时蒸散发增加对下风向地区降水的增加作用从流域本地向外依次减弱，受影响最大的为海河流域，降水增加了11mm。 本研究分析了黄河流域的蒸散发变化及其变化的影响因素，阐明了流域蒸散发对本地及周边流域降水的影响。通过明确黄河蒸散发变化的时空格局、量化流域的水汽供给作用，本研究加深了对黄河流域水循环动态的理解，为水资源状态评估及管理提供了科学依据。
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