黄河流域是我国生态安全战略格局的重要组成部分，在全球变化的背景下，经常出现区域性干旱、暴雨洪涝灾害、农作物减产、水土流失等现象，对生态环境、人类健康和社会经济造成了严重的危害。近年来，黄河流域成为国家发展绿色经济和实现“双碳”目标的关键区域，对其的生态保护和高质量发展已经被提升至国家战略的高度。因此，流域内的水资源矛盾与生态安全问题备受关注，作为区域水循环的关键过程，蒸散发对气候变化极其敏感，同时水循环又与植被生长状况联系密切。此外，全球变暖和广泛实施的退耕还林还草政策加剧了黄河流域气候与生态变化的复杂性。针对这一系列问题，本文首先从气候角度揭示了黄河流域水循环过程中蒸散发的驱动机制，进一步探究了植被状态对水循环过程中降水变化的响应机制，最后从人类政策（退耕还林还草政策）角度完善了黄河流域的生态效应，为促进黄河流域水资源的开发管理和生态环境可持续发展提供科学依据。本文的主要研究成果如下： （1）1980-2020年期间，黄河流域的年代际蒸散发呈现出明显的波动下降趋势，其中在1980年代到1990年代上升，而在之后的两个年代持续下降。蒸散发趋势的空间分布差异显著，黄河源区蒸散发上升，上游的干旱区附近基本维持稳定，中游和下游则呈现下降趋势。在此期间流域内持续变暖，风速微弱上升，降水同样呈波动下降趋势，与蒸散发的年代际趋势一致。流域蒸散发的驱动分区结果表明，源区主要为气温驱动型和风速驱动型，上游的干旱区主要为降水驱动型，中游主要为气候因子共同驱动型和非气候因子驱动型。 （2）1982-2015年间，黄河流域的归一化差异植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）趋势在 1998 年出现了突变，突变点前 NDVI 增长趋势为 1.11×10-3 a-1，突变点后植被生长速度增加了 1.1 倍，为 2.28×10-3 a-1。重点关注的流域中部地区（35.5°-38.0°N, 104.5°-111.0°E）突变点为2003 年，NDVI在突变点前增长缓慢，突变点后增长迅速。该区域48.3%的面积相较突变点前出现了降温（0.081 ℃·a-1降至-0.006 ℃·a-1），抑制了植被的生长。但是突变点后中雨频次的增加（0.083次·a-1升至0.324次·a-1）有效抵消了降温对植被生长的抑制作用，导致土壤湿度和浅层土壤的可吸收水分增加，从而改善了植被的生长条件，因此NDVI也随之增加。 （3）黄河流域的秋季碳储量在1997年出现了明显的突变，在突变点后增速降低甚至出现减小趋势，其中源区和流域南部秋季碳储量的下降主导了黄河流域整体固碳量的下降（-0.02 gC·m-2·a-1）。自 1999 年以来，黄河流域实施退耕还林还草政策来改善区域生态，耕地转化为草地和森林的面积较1982-1999年提高了约4.5倍。尽管全球变暖整体上抑制了黄河流域的碳固存能力，且退耕还草活动加剧了这种抑制，但退耕还林活动导致的异养呼吸耗氧量减少（-9.445 g·m-2·a-1）缓解了这种抑制作用。未来黄河流域将持续增暖，但陆地碳储量仅在春季增加，且增加趋势随着排放情景的升高而变大。
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