极端干旱对桂林岩溶区生态系统碳通量的影响研究

本研究拟聚焦于干旱对生态系统碳通量的影响，以桂林地区作为研究对象，利用多源遥感数据，开展干旱过程对于桂林地区典型生态系统碳通量的影响研究。通过本项目的实施，在理论上有助于深入理解桂林喀斯特区生态系统碳循环对干旱的响应规律，旨在为干旱致灾及其碳损失机制提供新认识；在应用上有助于构建适用于极端事件评估的新一代碳循环模型，为有关业务管理部门应对极端干旱的固碳增汇生态区划供科学依据。

（1）典型极端干旱事件时空演变特征研究

分别采用SPEI、SSI、土壤湿度和 TDVI 代表气象干旱、水文干旱、土壤干旱和植被干旱，基于卫星降水-地面观测融合的数据集，开展干旱演变特征分析，识别出桂林地区典型的干旱事件，分析干旱强度、周期、频次及持续时间，分别刻画不同类型干旱的时空演变特征。

（2）干旱过程对西南岩溶生态系统碳通量的影响

目前，全球变暖已经成为21世纪人类社会面临的严峻挑战之一。为积极应对全球气候变化，我国政府提出力争于2030年前达到CO2排放峰值，争取2060年前实现“碳中和”。遏制全球变暖，实现“碳达峰、碳中和”的目标，很大程度上依赖于碳减排行动及陆地生态系统的固碳增汇[1]。

陆地生态系统碳循环的变化是陆地生态系统响应干旱等极端气候事件的综合体现[8]。近年来，国内外学者对于典型干旱事件的生态系统碳汇损失做了初步评估，不同模型、地区模拟结果存在很大不确定性[9]。究其原因：一方面，干旱对生态系统碳汇影响具有突出的时空变异性，精确的时空演变依赖于数据的丰度和尺度，而当前研究大多基于点尺度雨量站的降水数据开展干旱评估，这些站点数量相对少、分布不均、空间离散，特别是在稀少站点区这一问题更突出[10]，进而导致干旱范围、强度及其碳汇影响认识不到位；另一方面，生态系统碳循环对干旱过程的响应具有非线性、多尺度、滞后效应等特征，目前对于这一作用机理认识还十分薄弱，导致传统碳循环研究通常基于平衡态假设，来估算处于非平衡态的生态系统碳周转时间及其与干旱演变过程的关系，这与生态系统碳循环响应干旱的实际情况不相符。因此，在干旱趋多增强的背景下，掌握生态系统碳循环对干旱的多尺度响应机制，对于优化碳循环模型及降低干旱胁迫的生态系统固碳至关重要，是当前全球变化研究的一个重要科学问题。

本研究拟选取桂林岩溶区作为研究对象，加强该区生态系统碳通量对极端干旱的响应机制研究有很强的实际需求。

拟将地面观测与卫星遥感数据融合，构建高时空分辨率数据集，聚焦“生态系统碳通量对干旱的多尺度响应”这一核心问题，以协同星-地-试验观测的高质量数据为基础，关注两个过程：一是，干旱的形成-演变过程；二是，生态系统碳通量对干旱的响应过程。本文涉及的星地融合算法、水文气象等要素统计方法。

1.     拟解决问题：

干旱强度、持续时间对桂林典型岩溶区生态系统碳通量的影响是本研究的关键科学问题。采用 M-K 检验、小波分析（CWT）、EEMD 和采用 Pearson（皮尔逊）相关系数等多种统计方法，分析干旱指数（SPEI、scPDSI）与生态系统碳循环关键要素（NDVI、LAI、GPP、NPP、NEE、Rh、Ra、TER 等）的变化趋势，周期、频率、模态及其多尺度空间演变特征。

2.   预期成果：

揭示桂林地区近50年来极端干旱的时空演变特征，定量评估其岩溶区典型干旱过程对于该地区生态系统碳汇通量的影响。争取发表论文1篇。

2024.05-2024.06         文献资料查阅，调研；

2024.06-2024.07         总体研究方案设计，设计总体方案，数据收集；

2024.07-2024.09         数据分析与处理，模型建立与分析；

2024.09-2025.05         成果整理，论文撰写；撰写结题报告。