在近几十年全球气候变化背景下，陆地生态系统发生了明显的变化。植被是陆地生态系统的重要组成部分，区域植被变化在很大程度上表征着当地生态环境的演变，直接影响着生态系统碳平衡、资源可持续性、生态政策制定等方面。作为世界第三极，复杂的地形条件，气候条件和地表环境使青藏高原成为对全球气候变化响应最敏感的地区之一。目前多数研究认为青藏高原环境变化的突出特征是变暖和变湿，并预估到本世纪中叶乃至更长的一段时间都将呈现暖湿化特征。因此，研究未来气候暖湿化影响下的青藏高原地表生态环境演变趋势及响应机理，对理解高原气候变化和生态系统关系、改善青藏高原生态系统管理、保障生态安全和维持社会可持续发展具有重要意义。 本研究通过构建高原植被综合监测体系，融合遥感观测、站点监测与采样和模型模拟多种技术手段，获取多年来青藏高原植被多时空尺度变化特征。集成同步气象观测及气候再分析资料等多源数据，深入分析青藏高原时空多尺度植被变化特征及其驱动机制。并结合大气环流变化和水汽输送特征，进一步分析西风和季风交互作用下青藏高原植被的响应机理。得出以下主要结论： 青藏高原植被生产力在不同尺度上均表现为明显上升趋势。站点尺度上，青藏高原地区海北站夏季草甸植物生物量显著上升。不同物种生物量变化速率不同，植被物种组成呈现出明显的变化，主要表现为杂草、矮嵩草和冷地早熟禾的快速增加挤压了优势种西北针茅的生存空间。区域尺度上，青藏高原地区植被生产力总体呈“东南高、西北低”的空间格局。近20年来生长季植被生产力整体呈显著上升趋势（GPP：1.57gC∙m-2∙a-2，R=0.61，p<0.01；NPP：0.30gC∙m-2∙a-2，R=0.51，p<0.05）。在不同植被类型区，草原区植被生产力增长最为显著，草甸区次之，灌木区生产力增速最慢。空间分析表明，青藏高原地区近20年来大部分区域植被生产力上升，半数以上的区域植被生产力显著增长。西北部草原区和中部草甸区是植被生产力增长最为显著的2个区域，植被生产力上升区域面积均达到90%以上，显著上升区域面积均达到50%以上。 青藏高原地区植被水分利用效率总体呈“东南高、西北低”的空间格局。近20年来青藏高原植被水分利用效率整体呈下降趋势。不同植被类型区下降速率不同，灌木区水分利用效率下降最快。空间分析表明，青藏高原地区植被水分利用效率变化存在明显空间差异。东南大部分地区植被水分利用效率下降，西北部分地区上升。结合气候条件和生产力变化综合分析，东南地区生产力增速慢，但增温增湿导致该地区呼吸作用、蒸腾作用加强，蒸发显著增加，导致水分利用效率显著下降，西北地区植被生产力增长最快，但水热条件的限制导致该区域植物蒸腾较弱，蒸发增长比东南地区慢，水分利用效率显著上升。 暖湿化背景下，温度因子对青藏高原地区植被变化的影响逐渐减弱，湿度因子对青藏高原地区植被变化的影响逐渐增强。站点尺度上，降水模式对青藏高原高寒草甸生物量和物种组成造成明显影响，有效降水的关键时期会影响不同植物物种的生物量变化特征，这表明物种对降水模式变化的异质适应性。区域尺度上，青藏高原地区植被生产力对气候变化的响应存在明显的时空异质性。20年来青藏高原时空变化的主导因素为气温，最低地温和比湿。随着时间推移，气温和最低地温影响逐渐下降，湿度因子，如降水，比湿和土壤表层湿度对植被生产力的影响逐渐上升。灌木区温度对植被生产力影响更强，而草原草甸区植被生产力受温度和湿度因子共同作用。水分利用效率方面，青藏高原地区温度因子对水分利用效率的影响要强于湿度因子，但温度因子影响力随时间逐渐减弱，湿度因子逐渐增强。西北地区湿度因子对植被的影响力更强，东南地区温度因子影响更大。 西风-季风相互作用影响着青藏高原地区气候和植被变化。NAO和ENSO事件导致青藏高原地区水汽输送模式发生变化，使得西风-季风界线发生明显变化，对青藏高原地区植被变化造成影响。青藏高原地区不同气候区植被对气候的响应机制有差异。西风季风过渡区植被变化主导因素为气温，最低地温，比湿，此外降水和土壤表层湿度对植被的影响逐渐上升，季风区湿度因子的影响力较过渡区偏弱。气候通过影响植被生产力变化（生物机制）和蒸发变化（物理机制）来影响植被水分利用效率，青藏高原地区气候变化的两种机制均存在明显的时空异质性。温度因子对植被水分利用效率的影响机制主要为生物机制，湿度因子对植被水分利用效率的影响主要为物理机制。暖湿化进程中两种机制的相互作用决定着青藏高原未来的碳汇进程。 |
