【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】在干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中，綠洲通過獨(dú)特的能量再分配(“綠洲效應(yīng)”)顯著調(diào)節(jié)區(qū)域氣候，對維持水熱平衡至關(guān)重要。然而，當(dāng)前研究存在兩大瓶頸：其一，缺乏統(tǒng)一指標(biāo)量化“降溫效益”與“水資源消耗”的權(quán)衡關(guān)系；其二，驅(qū)動(dòng)綠洲降溫的關(guān)鍵生物物理機(jī)制(如蒸散發(fā)調(diào)控、干旱響應(yīng)規(guī)律)尚未系統(tǒng)解析。這嚴(yán)重制約了氣候變化背景下綠洲水資源的科學(xué)管控。
 

　　針對上述挑戰(zhàn)，中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所綠洲水土過程與機(jī)理研究團(tuán)隊(duì)融合多源衛(wèi)星遙感(MODIS地表溫度、植被指數(shù))與基于Priestley-Taylor模型的蒸散發(fā)估算技術(shù)，結(jié)合長期土壤水分及氣象觀測數(shù)據(jù)，對中國西北干旱區(qū)36個(gè)典型綠洲展開深入研究。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出“綠洲降溫效率”(OCE)指數(shù)——定義為綠洲降溫幅度(OCI)與蒸散發(fā)耗水增量(ΔET)的比值(OCI/ΔET)，首次實(shí)現(xiàn)降溫效益與水資源成本的協(xié)同量化。研究發(fā)現(xiàn)：VPD(大氣水汽壓虧缺)作為關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子，主導(dǎo)了綠洲降溫強(qiáng)度(OCI)變異的39.86%和降溫效率(OCE)下降的16%，其影響遠(yuǎn)超土壤水分與植被覆蓋；OCE呈現(xiàn)顯著時(shí)空異質(zhì)性(0.06-0.32K/mm)，其中森林降溫效率最高(1.25K/mm)，且隨蒸散發(fā)差(ΔET)增大呈雙曲線衰減；尤為重要的是，復(fù)合干旱(大氣與土壤干旱并存)導(dǎo)致OCI激增65%的同時(shí)引發(fā)OCE崩潰性下降62%，揭示了綠洲系統(tǒng)在極端氣候下的不可持續(xù)風(fēng)險(xiǎn)。
 

　　該成果通過首創(chuàng)的OCE指數(shù)填補(bǔ)了水熱權(quán)衡量化空白，其揭示的VPD主導(dǎo)機(jī)制為預(yù)測氣候變化下綠洲穩(wěn)定性提供理論基礎(chǔ)；同時(shí)建立的干旱響應(yīng)臨界閾值(如復(fù)合干旱導(dǎo)致OCE驟降62%)為西北干旱區(qū)生態(tài)水資源管理提供直接科學(xué)依據(jù)，對協(xié)調(diào)區(qū)域生態(tài)保護(hù)與水資源可持續(xù)利用具有重要實(shí)踐價(jià)值。
 

　　該成果第一與通訊作者為郝興明研究員，相關(guān)成果以“Vapor Pressure Deficit Governs Oasis Cooling Efficiency and Drought Intensified Water-Heat Tradeoffs in Arid Regions”為題發(fā)表在《Journal of Hydrology》。
 

圖1：西北干旱區(qū)36個(gè)典型綠洲的降溫效應(yīng)與效率變化的驅(qū)動(dòng)因素及對干旱的響應(yīng)
 

　　圖2：OCI 和 OCE 對大氣和土壤干旱的響應(yīng)。(a)OCI 和 OCE 與 SM 和 VPD 的關(guān)系；(b)非干旱條件和復(fù)合土壤-大氣干旱情景(OCI_CD 和 OCE_CD)下的 OCI 和 OCE；(c、d)VPD 主導(dǎo)干旱條件下 OCI 和 OCE 的響應(yīng)；(e、f)SM 主導(dǎo)干旱條件下 OCI 和 OCE 的響應(yīng)