全球极端降水的热力学驱动机理及生态水文效应
摘要
全球变暖改变了气候系统的热力和动力环境, 影响了陆地圈与大气圈的生物地球化学循环过程, 对极端降水及陆地碳收支产生显著影响. 现有研究发现极端降水一般呈Hook气候响应结构, 但较少分析其形成机理, 也未能量化降水对生态系统生产力的影响, 不利于科学评估未来极端气候灾害及潜在生态风险. 为了揭示全球极端降水的热力学驱动机理及生态水文效应, 文章结合十余套卫星遥感、大气再分析、气候模式、陆面模式、机器学习重构和通量站观测数据集, 评估了水-热-碳通量对极端降水的反馈效应, 通过大气热力和动力机制的降水效应解释了Hook结构形成机理; 基于ISIMIP3b框架下5个全球气候模式集合, 预估了未来Hook结构迁移路径及其对极端降水的影响, 最后结合CLM4.5陆面模式探讨了气候变化下降水的碳收支效应. 研究发现, 极端降水事件往往伴随着剧烈的水-热交换, 降水与生态系统生产力及碳收支过程存在非线性响应关系; 全球大多数地区极端降水强度上升、历时缩短, 三维降水事件更趋集中; 大气动力作用是形成Hook结构的关键因素, 但该结构并不稳定, 未来随全球变暖发生动态迁移, 可能导致本世纪末极端降水强度增长10~40%; 较充沛的降水有助于生态系统固碳, 气候变化下碳收支对降水的响应特征较为稳定.
引用本文（GB/T 7714）
家波 尹, 生练 郭, 俊 王, 等. 全球极端降水的热力学驱动机理及生态水文效应[J]. SCIENTIA SINICA Terrae, 2022.
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