人类运动和天气转变影响黄河流域水循环的研究取得新进展

　　受天气转变和人类运动共同影响，黄河流域的水循环正在发生明显转变。如何区分天气转变和人类运动对流域水循环的影响，仍是目前研究的难点题目，其中蒸散发的确定是相干研究的紧张环节。黄河流域自2000年国家实施退耕还林以来，植被覆盖显明改善。然而，植被转变对水资源影响的研究尚存在争议，且可获得的水循环变量数据不确定性较大，分外是蒸散发；黄河流域是我国紧张的商品粮基地，农业浇灌是不可缺少的生产体例，然而在现实观测数据缺乏的情况下，无论是模式模仿照旧遥感获得的蒸散发，均不能很好反应浇灌的影响。因此，行使多源数据降低蒸散发数据的不确定性，定量区分天气和地皮行使转变对黄河流域水循环的影响具有的科学意义和应用价值。中国科学院大气物理研究所东亚区域天气-环境院重点实验室马柱国研究团队的吕美霞博士等最近的研究取得了以下几个方面的进展：

　　1）考虑农业浇灌的影响重修了黄河流域尺度的蒸散发 综合行使陆面模式效果、观测降水、自然径流以及实测浇灌耗水量，提出一种考虑农业浇灌影响的流域尺度蒸散发的重修方法。效果注解该重修黄河流域蒸散发的相对偏差的绝对值小于1.9%，重修的蒸散发数据使得基于GRACE重力卫星的陆地水分收支的不闭合偏差从3.31 cm/year降低为1.69 cm/year，且长江流域的蒸散发重修效果进一步证实该重修方法的合理性（图1）。该项成果可以为流域水分收支的转变研究提供数据基础 (Lv et al., JH, 2017)。

　　2）定量区分了天气转变和地皮行使转变对径流的影响 采用Schaake(1990)提出的弹性系数方法，定量区分天气和地皮行使转变对黄河近十几年自然径流的削减发现，在黄河源区潜在蒸散发的贡献最大，中下流重要受到降水总量、潜在蒸散发及叶面积指数控制，三者贡献率相称。区别以往研究，该部分重点考虑了降水强度和流域下垫面特性参数，在忽略降水强度的情况下，常用的扣除法每每将降水强度对径流的贡献转嫁给地皮行使转变，从而高估人类运动的影响 (Lv et al., JGR, 2018)。

　　3）基于区域模式和GRACE陆地水储量对黄河流域水循环要素进行了综合分析 通过WRF模仿发现，在耕地变化为混交林的情况下，黄河流域面平均降水量增多、蒸发增长而产流削减。对于GRACE陆地水储量TWS，其在黄土高原（黄河源区）削减（增长）得越来越快（慢）（图2），源区TWS的增长对应增长的泥土水和径流且降水增长，黄土高原及下流TWS削减对应削减的地下水和径流。泥土水和地下水可以通过蒸散发影响TWS，而蒸散发在流域大部分地区呈增长趋势并与叶面积指数具有较好的正相干。将来退耕还林工程的进一步实施，对黄河径流的影响不容忽视 (Lv et al., JGR; AOSL, 2019)。

　　以上研究发表在《Journal of Hydrology》、《Journal of Geophysical Research》和AOSL。

　　图1 黄河流域和长江流域GLDAS-1陆面模式蒸散发及重修蒸散发的对比（recon透露表现重修效果）

　　图2 黄河流域陆地水储量的转变趋势（a）、蒸散发与叶面积指数相干系数（b）以及观测泥土水和地下水的转变趋势（c、d）

　　Lv Meixia, Ma Zhuguo*, Li Mingxing, and Zheng Ziyan. Quantitative analysis of terrestrial water storage changes under the Grain for Green program in the Yellow River basin. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2019, 124, 1336–1351.

　　Lv Meixia, Ma Zhuguo*, and Peng Shaoming. Responses of terrestrial water cycle components to afforestation within and around the Yellow River basin. Atmospheric and Oceanic Science Letters, 2019,12, 116–123.

　　Lv Meixia, Ma Zhuguo*, and Lv Meizhao. Effects of climate/land surface changes on streamflow with consideration of precipitation intensity and catchment characteristics in the Yellow River Basin. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2018, 123, 1942–1958.

　　Lv Meixia, Ma Zhuguo*, Yuan Xing, Lv Meizhao, Li Mingxing, and Zheng Ziyan. Water budget closure based on GRACE measurements and reconstructed evapotranspiration using GLDAS and water use data for two large densely-populated mid-latitude basins. Journal of Hydrology, 2017, 547, 585–599.