土地利用与覆被变化对土壤湿度的影响研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 俞琳飞 |
| 答辩日期 | 2025-09 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 高扬 ; 冷国勇 |
| 关键词 | 土地利用与覆被变化 土壤湿度 气候反馈 局地效应 非局地效应 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 土地利用与覆被变化（Land use and cover change，LUCC）是影响地球水循环与气候系统的关键因素。LUCC通过改变下垫面结构，直接调控降水向蒸散、径流和入渗的分配，进而影响土壤湿度。此外，LUCC还可能通过改变地—气相互作用，间接影响气候因子（如降水、气温等），进而反馈作用于土壤湿度。然而，在全球尺度上，针对LUCC间接气候反馈效应对土壤湿度影响的直接和间接效应的系统量化研究仍显不足，这在一定程度上限制了对未来水资源变化的科学理解和土地可持续管理相关理论体系的构建。因此，本研究拟解决的关键科学问题是：LUCC通过其间接气候反馈效应，对调节全球表层地表干湿状况的影响程度有多大，以及如何通过大气环流、水汽收支和能量平衡过程等局地和非局地过程调节土壤湿度。研究采用CMIP6（第六阶段耦合模式比较计划）中LUMIP（土地利用模型比较计划）实验的多模式集合，结合“历史无土地利用变化”（hist-noLu）与“历史有土地利用变化”（historical）两个耦合模拟试验，以及一组离线模拟对比试验（land-hist、land-noLu）量化LUCC对土壤湿度的总效应、直接效应与间接效应，并结合水汽辐合辐散、风场变化、局地对流活动和陆表能量平衡等理论，揭示LUCC影响土壤湿度的过程机理。研究发现： 1. LUCC所引发的气候反馈缓解或是加剧了其对土壤湿度的直接干燥效应。1901–2014年，LUCC导致的全球表层（0−10 cm）土壤湿度直接变化为显著（p < 0.05）负值（干燥趋势），但耦合模拟中的LUCC间接气候反馈效应则产生了相当程度的增湿趋势，最终使总效应整体无显著（p > 0.05）变化。具体而言，在36.0%的全球陆地区域，LUCC通过气候反馈机制完全或部分抵消了其直接干燥效应，其中28.4%的区域实现了完全抵消，主要分布在北半球中高纬地区（如中亚、北美、东欧等）。相比之下，LUCC的气候反馈在南半球对土壤变干的程度则有所加剧，特别是在南美洲北部和中部、非洲大部和澳大利亚东部。 2.LUCC的气候反馈主要通过改变降水驱动土壤湿度变化。统计建模结果表明，LUCC对土壤湿度的间接影响主要归因于其引发的降水变化，贡献率高达84.4%，在北美、欧洲和中亚尤为显著。其次，LUCC通过调节气温对土壤湿度产生的反馈效应贡献约为15.3%。相比之下，LUCC对近地表空气比湿和风速的影响对土壤湿度变化的贡献较小。 3.CC通过改变环流和水汽输送显著调控区域湿润与降水潜势。LUCC通过削弱中纬度上升气流、增强下沉气团边界，改变了北半球中高纬地区的环流结构，进而提高对流活动和降水潜势。在水汽收支层面，LUCC增强了多个区域的水汽收敛（如北美、中亚、欧洲），该趋势主要由热力（比湿）与动力（风速）因子共同驱动。水汽传输路径分析表明，LUCC不仅改变局地湿度条件，还通过改变风场引起远程水汽输入的变化，如北美中部的增湿部分受控于来自南美与非洲的湿润气流。 本研究在全球尺度上系统量化LUCC对全球土壤湿度的直接和间接效应，揭示了LUCC通过调节大气环流、水汽收支和降水模式，间接缓解其自身引发的地表干燥效应的机制与空间格局。结果表明，忽略LUCC的气候反馈会显著高估其对土壤湿度的干燥影响，特别是在北半球中高纬地区。这一发现不仅填补了LUCC—气候—水文耦合领域的研究的不足，也为未来土地利用管理、水资源调配及气候变化适应政策提供了科学依据。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 145 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217400]  |
| 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 | 俞琳飞. 土地利用与覆被变化对土壤湿度的影响研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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