陆地蒸散发(Evapotranspiration,ET)作为关键的气候变量,联系着地表和大气间的水、碳和能量交换。ET主要包括蒸腾(T)、土壤蒸发(Es)和冠层截留(Ec)三部分,表征了水分在土壤-植被-大气间的运移过程。近几十年来,中国是全球气候变化的敏感区之一,因此准确模拟和合理预估中国陆地ET及其组分十分重要。目前,最新一代国际耦合模式比较计划第六阶段(cmip6)气候模式是理解气候系统和预估气候变化的重要工具。全面评估cmip6模式对中国陆地ET及其组分的模拟性能有助于厘清模式的发展和不足,为模式改进提供依据;此外,基于cmip6模式对中国陆地ET及其组分进行合理预估可为水资源规划和气候调控提供参考。然而,目前仍缺乏对以上方面的研究。因此,本论文进行了以下研究:首先,基于站点观测和四种遥感模型ET产品,系统评估了49个cmip6模式模拟中国陆地历史时期(1982-2014)ET的模拟性能;其次,探究了cmip6模式对ET组分模拟的不确定性和偏差,并分析了存在偏差的原因;最后,通过模式筛选和模式投票,预估了未来时期(2025-2100)四种情景下(SSP126、SSP245、SSP370和SSP585)中国ET及其组分的变化特征。主要结论如下:(1)在站点尺度上,49个cmip6模式集合平均与观测ET间的R较高(0.55),但超过2/3的站点显示cmip6模式模拟的ET存在高估,平均高估了21%。在区域尺度上,cmip6模式模拟的多年平均(1982-2014)ET空间分布与遥感ET产品相比基本一致。但与遥感ET产品(415-440 mm/year)相比,有47个模式都高估了ET,并且所有模式间差异很大(339-737 mm/year)。此外,所有模式集合平均高估了中国90%以上区域的ET,且其在东南高ET区的可靠性高于西北低ET区。通过在年ET量、时空误差和趋势上的整体评估,发现FIO-ESM-2-0和GFDL-CM4的性能最优,模式集合平均的性能优于绝大多数个体模式。(2)cmip6多模式集合平均模拟的ET组分的空间分布较为合理,与土地覆被的空间分布明显相关。但模式间在ET分割方面存在明显的不确定性:蒸腾占比(T/ET)、土壤蒸发占比(Es/ET)和冠层截留占比(Ec/ET)的波动范围分别为18-66%、25-68%和6-25%,并且这种不确定性与模式间在叶面积指数(LAI)上存在的差异显著相关。cmip6多模式整体低估了T/ET但高估了LAI,尤其是在森林生态系统中。这种对T/ET和LAI之间关系的低估主要是由于模式严重低估了陆地T/ET对LAI的敏感性((?)(T/ET)/(?)LAI):cmip6模式间的(?)(T/ET)/(?)LAI在0.01-0.17 per m/m之间波动,而利用基于卫星观测的重构数据计算得到的陆地(?)(T/ET)/(?)LAI为0.18(?)0.04 per m/m,这表明植被在陆-气交互过程中的反馈强度没有得到正确表示。(?)(T/ET)/(?)LAI偏差主要与模式模拟LAI的偏差有关;此外,LAI的模拟偏差导致了绿化趋势也存在偏差。因此,应及时改善cmip6模式对LAI的模拟性能。(3)未来时期(2025-2100),ET及其组分在所有SSP情景下整体上均会上升,并且随着情景等级升高,上升趋势会增加。ET上升主要发生在东南高LAI区,并且随着情景等级升高,上升快的区域会向西北内陆扩张。在所有情景下,与历史时期相比,21世纪末Ec/ET和T/ET分别会增加和降低;在SSP585情景下,东部高LAI区的T/ET和Es/ET分别会大幅度降低和增加。
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