黄河几字湾立体土壤水分时空演变、归因及预测

近百年来全球气候呈增暖趋势，水循环速率随之加快，对全球和区域尺度的降水、径流量、土壤湿度等产生深刻影响。据联合国政府兼气候委员会(IPCC)第六次评估报告，随着全球变暖的加剧，未来土壤干旱的程度将继续增加。土壤水分是反映土壤干旱程度的最基本因子，通过改变地表与大气之间的热量和物质交换，影响区域干旱的形成与发展。因此，充分认识不同时空条件下土壤水分响应规律、预测未来如何变化，可有效促进生态区域建设与水土资源高效利用。但是现阶段有关土壤水分的研究多针对单层土壤水分，缺乏对多层次土壤水分影响因素之间关联性、交互作用的分析，同时忽视了大气水分对土壤水分的补充。基于此，本文以黄河几字湾为例，以ERA5-Land再分析数据为基础，测算多层次标准化土壤水分指数，包含0～7cm(表层)、7～30cm(浅层)、30～100cm(深层)、100～200cm(底层)，利用偏相关分析、残差分析、因子贡献度等方法分析NDVI、降水、温度、VPD对土壤水分的影响，同时利用CMIP 6多模式不同情景数据，对黄河几字湾未来土壤水分进行预测，得到结论如下:(1)近40年，表层和深层土壤水资源呈现东高西低的分布特征，且表层以干旱化趋势为主;浅层和底层呈现中间低、南北高的分布特征，且在400mm等降水量线东南呈显著减少的趋势，西北呈显著增加的趋势。(2)随着深度的增加，降水与土壤水分的相关性由强烈的正相关逐渐转变为弱的负相关，而其他因素的相关性逐渐增强。表层、浅层、深层土壤水资源在400mm等降水量线西北主要受自然因素的影响，东南主要受人类活动的影响，且自然因素中降水的影响最强烈。底层土壤水资源受人类活动的作用强于自然因素，且自然因素中植被生长的影响最强烈。(3)在三种情景下，研究区西北部均呈现干旱特征、东南部均呈湿润特征。干旱程度:高强迫情景＞中强迫情景＞低强迫情景。湿润程度:高强迫情景＞低强迫情景＞中强迫情景。土壤水分在20世纪末缓慢增加，21世纪初呈急剧干旱化趋势，且深层、底层干旱化起始时间晚于、幅度高于表层、浅层。