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土壤湿度-大气耦合对中国春季径流未来演变的区域差异化影响与机理

陆气耦合,气候变化,径流预估,高分辨率陆面模拟

主题3 技术、台站、交叉 > 专题3.8 区域气候变化和水文水资源的相互作用

土壤湿度-大气反馈（SAF）作为陆-气相互作用的核心过程，在全球变暖背景下对区域水循环的影响日益显著。然而，现有研究多聚焦于模型网格尺度，且主要关注传统陆-气耦合热点区域（如北美、欧洲和澳大利亚），对于SAF在流域尺度上对径流的影响，尤其是在非传统热点区域（如东亚）的系统认识仍存在明显不足。

本研究利用第六次耦合模式比较计划（CMIP6）中陆-气耦合扰动试验的气象强迫数据，驱动高分辨率陆面水文模型（CSSPv2），开展了一系列中国主要流域未来径流变化的模拟试验，系统评估了SAF对春季径流的影响及其空间分异规律。研究结果表明，在21世纪末期（2080—2099年）高排放情景下，SAF对中国春季径流的影响呈现显著的区域差异性：在中国中纬度地区（如黄河流域、海河流域及长江中游地区），SAF使春季径流增加28%—58%；而在中国东北、西北及南方地区（如辽河流域、塔里木河流域及珠江流域），SAF则导致春季径流减少12%—48%。机制分析表明，SAF通过调控降水过程对径流产生主导性影响，而非通过改变蒸散发、辐射或风速等其他气象要素。具体而言，SAF引发的陆面增温改变了海陆气压梯度，增强了南风输送，导致更多水汽向中纬度地区输送，并激发上升运动异常，从而增加该区域降水与径流；与此同时，华南和东北地区则出现下沉运动异常，抑制降水形成，导致径流减少。大气水汽收支诊断进一步揭示，垂直水汽输送的动态项和非线性项是导致中纬度降水增加的主要贡献项，而经向水汽输送的热力学项则是导致华南和东北降水减少的关键因素。

本研究从流域尺度揭示了SAF对中国春季径流演变的差异化影响及其物理机制，强调了即使在非传统陆-气耦合热点区域，SAF对淡水资源的影响也不容忽视，为未来气候变化背景下的水资源管理提供了重要的科学依据。