中亚地区荒漠化过程及其对气候变化的响应
文献类型：学位论文
| 作者 | 蔡迪文 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 王训明 |
| 关键词 | 中亚 干旱区 荒漠化 气候变化 CMIP6 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 土地荒漠化是当今世界面临的最严重的生态—环境—社会问题之一，荒漠化造成生态环境恶化，降低土地生产力，严重影响了旱地生态系统的服务功能，不仅制约社会经济的可持续发展，也严重威胁着人类的生存发展环境。中亚地区是连接北半球低纬和高纬地区的关键地带，也是我国“一带一路”战略的核心地带，然而，区内气候干旱、荒漠广布、土壤贫瘠、生态脆弱，在气候变化背景下，叠加人类活动的影响，区内荒漠化问题日益突出，成为经济走廊的严重威胁。研究气候变化背景下中亚地区的荒漠化现状及其发展趋势，一方面有助于理解区域荒漠化对气候变化的响应机理，另一方面，掌握区域荒漠化的时空规律也能更好地服务于“一带一路”倡议的实施。因而，研究中亚地区的荒漠化问题极具理论和现实意义。 本文开展了中亚地区多种荒漠化过程的时空变化特征及其对气候变化的响应研究，发展了土地荒漠化程度的定量化手段，构建了气候变化情景下的荒漠化风险评估模型并探讨了多种排放情景下未来的潜在荒漠化风险。主要结论如下： （1）中亚大多数地区植被在研究时段内呈恢复态势，但存在时空差异，具有阶段性退化特征。时间变化上，除冬季外，春季、夏季和生长季NDVI均呈显著增加趋势，2002年前生长季植被总体表现为恢复，而2002年后总体呈退化趋势；空间变化上，乌兹别克斯坦和土库曼斯坦以及南疆的荒漠和稀疏植被退化严重，北部的农田、林地和草地植被明显恢复，同时也有相当面积的草地和灌木林发生了一定程度的退化。植被突变多发生在1996-2005年间，48.6%的区域在突变后转向退化，典型区如土库曼斯坦境内的卡拉库姆沙漠以及哈萨克斯坦西北部地区。降水是影响植被变化的首要因素，其贡献超过30%，温度对高纬和高海拔地区植被变化影响较大，生长季前期气温和生长季太阳辐射量的平均贡献在14~17%，大气二氧化碳浓度上升是植被恢复的促进因子。 （2）中亚地区土壤退化严重，退化过程和影响因素多样化。研究区多年平均风蚀模数为1303.4t/(km2·a)，整体属轻度风蚀，低海拔的荒漠区风蚀强烈，如咸海周围荒漠、塔克拉玛干沙漠以及新疆境内的戈壁和沙漠。研究时段内区域土壤风蚀量波动增加，风蚀状况恶化，尤其是哈萨克斯坦、南疆和北疆地区；植被退化和风速增加导致局部地区风蚀增强。中亚地区水蚀微弱，降雨量较高的山区和山麓带水蚀强度较高，如塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦。研究时段内区域土壤水蚀强度波动下降，而新疆的水蚀强度有所增加。植被退化和降雨侵蚀力增强共同导致了昆仑山麓土壤水蚀增加，降雨侵蚀力减弱和植被恢复共同导致天山山麓和哈萨克斯坦西北部地区土壤水蚀减弱。锡尔河流域、阿姆河流域和新疆的渭干河流域等南部绿洲灌区耕地盐渍化程度较重，过去30年里中亚五国受盐渍化影响的耕地面积有所扩大，而新疆则相反，1990年中亚五国为11.5万km2而新疆为5.2万km2，到2010年中亚五国达到最大的22.1万km2，而新疆在2018年达2.5万km2的最小值。升温、降水量减少、潜在蒸散量增加是耕地土壤盐渍化发展的气候驱动力，灌溉面积扩大、灌溉用水量增加、灌溉效率低下是耕地盐渍化发展的人为因素。哈萨克斯坦丘陵、费尔干纳河谷以及天山北麓绿洲灌区的土壤有机碳损失严重，灌溉农田和旱作农田的土壤有机碳损失较其它土地覆盖类型严重。升温和风蚀是造成灌木林土壤有机碳损失的主要自然因素，频繁耕作和放牧分别是造成灌溉农田和草地土壤有机碳损失的主要人为因素。 （3）在中亚地区，63.7%的区域上存在至少一种荒漠化过程，各地区荒漠化过程的数量及主要类型存在显著差异。其中，41.2%的区域上存在一种荒漠化过程，如卡拉干达州和曼吉斯套州等，主要为土壤风蚀类型；存在两种的类型区面积占21.1%，主要分布在图兰低地和塔里木盆地，主要类型为土壤风蚀叠加植被退化；同存三种及以上荒漠化过程的类型区面积仅占1.5%左右，零星分布在新疆东南地区、费尔干纳盆地以及土库曼斯坦南部地区。新疆境内存在一种和同存两种过程的类型区面积分别占34.3%和37.7%，前者主要类型为土壤水蚀或植被退化，而后者主要类型是土壤风蚀或水蚀叠加植被退化。以土地系统的生产力为基本评价指标，综合运用多种算法构建了以长序列遥感生产力数据为基础的荒漠化程度客观比较基准，结合局地生产力缩放法，量化了各时期中亚地区的荒漠化程度。中亚地区NPP基准值介于46.4~639.5gC/m2之间，各土地能力单元的基准值在合成序列中的百分位数位介于85.2%~97.7%之间。研究区整体荒漠化程度为中等（50.5%），新疆荒漠化程度整体属重度，吉尔吉斯斯坦属轻度，其它地区则为中度。重度以上荒漠化土地面积约占36.4%，集中分布在南疆和咸海周围的荒漠区，中度荒漠化约占33.0%，主要分布在哈萨克斯坦北部和东北部地区以及土库曼斯坦中部地区。从1980年代到2000年代，研究区荒漠化土地面积明显减少，但到2010年代，荒漠化土地面积又有所增加。 （4）中亚地区未来气候变化暖湿化特征明显，潜在蒸散量将进一步增加。预估未来气候生产潜力呈增加趋势，绝大多数地区风蚀气候侵蚀力可能进一步降低，中亚五国大部分地区表现为干燥度指数降低（干旱化），尤其是在哈萨克斯坦北部地区，而新疆绝大部分地区（如南疆地区）有湿润化趋势，这种情况在SSP5-8.5情景下更为明显。未来中亚地区总体存在中、高荒漠化风险，其中尤以哈萨克斯坦中西部地区、土乌两国以及新疆地区最为突出。在SSP2-4.5情景下，土乌两国、哈萨克斯坦中西部地区、新疆东部地区在本世纪后半叶（2060-2100年）的荒漠化风险增大；在SSP5-8.5情景下，本世纪前半叶（2015-2060年）仅图兰平原面临荒漠化风险升高的局面，而在本世纪后半叶，中亚地区绝大部分地区（占93%）的荒漠化风险显著降低。在中高辐射强迫情景下，预估未来中亚地区荒漠化风险趋于降低，且荒漠化风险随辐射强迫的增加而降低。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 239 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/186940]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 蔡迪文. 中亚地区荒漠化过程及其对气候变化的响应[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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