新疆生地所与比利时皇家气象研究所合作在绿洲灌溉对区域降水的影响研究中获进展

　　亚欧内陆干旱区分布有全球最大规模的山地-绿洲-荒漠生态系统( Mountain-Oasis-Desert EcoSystem, MODS)。1950s以来大规模水土开发、高强度的放牧和绿洲土地集约利用，致使MODS土地利用与覆被变化（LUCC）显著，并引起草地退化、荒漠植被破坏、河流断流、尾闾湖泊萎缩或消失等日趋严重的生态与环境问题。这其中蕴含的一个重要科学问题是气候变化背景下LUCC对MODS水热格局和局地气候的影响。

　　针对上述问题，中国科学院新疆生态与地理研究所土地变化与生态模拟团队，以丝绸之路新疆段的核心区——天山北坡为研究区，通过与比利时皇家气象研究所和根特大学合作，在机理和过程层面上探索LUCC对MODS水热格局与局地气候的影响，尤其是在绿洲灌溉对区域降水的影响研究中取得系列进展。

　　首先，该研究引入国际先进的SURFEX陆面模型和ALARO气候模式，分析天山北坡LUCC对MODS水热格局的影响。同时，还采用了国际上普遍使用的另一个主流区域气候模式-陆面过程耦合模型WRF（The Weather Research and Forecast Model）-Noah，开展天山北坡LUCC对区域气候的影响模拟研究，并与基于ALARO-SURFEX的分析结果进行比较。

　　基于ALARO-SURFEX耦合模型的主要研究发现有：绿洲灌溉和扩张产生的强烈蒸散发在白天谷风的作用下，随着海拔升高地表温度降低水汽冷却，使得海拔1000-2500m的山区降水增加5-20mm，加速了山地-绿洲-荒漠复合生态系统水文循环过程，而绿洲灌溉和扩张引发的强蒸发并没有导致绿洲外围降水的显著变化。研究成果以“Agriculture intensification increases summer precipitation in Tianshan Mountains, China”为题发表在 Atmospheric Research期刊。

　　基于WRF-Noah模型主要发现：（1）通过敏感性分析，发现绿色植被比率对WRF模拟水热格局至关重要，为干旱区陆面过程与气候模式建模提供理论支撑；（2）漫灌和滴灌增加了整个地区的降水，特别是在山区，从而加速了MODS中的水文循环；（3）绿洲-荒漠局部微循环维持了绿洲稳定，但被局地背景循环-山谷风所抵消，而被隐匿了。研究成果以“Numerical simulation of the irrigation effects on surface fluxes and local climate in typical mountain‐oasis‐desert systems in the Central Asia arid area”发表在Journal of Geophysical Research: Atmospheres期刊。

　　通过对比上述2类国际主流的区域气候/陆面过程模式的研究结果，都发现绿洲灌溉和扩张增加了天山山区的夏季降水，并加速了山地-绿洲-荒漠复合生态系统水文循环过程。

　　文章链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019JD030507 

　　                https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169809519304909