趙曉涵，張方敏，盧 琦，李云鵬

(1.南京信息工程大學(xué)應(yīng)用氣象學(xué)院，江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210044；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)院荒漠化研究所，北京 100091；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象中心，呼和浩特 010051)

政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)第六次評(píng)估報(bào)告第一工作組報(bào)告指出，自工業(yè)革命以來(lái)(1850—1900年)全球地表平均溫度已上升約1 ℃；未來(lái)20年全球升溫預(yù)計(jì)將達(dá)到或超過(guò)1.5 ℃；升溫往往伴隨著氣候變化風(fēng)險(xiǎn)，氣候變化正在加劇水循環(huán)，這加劇了區(qū)域性干旱和強(qiáng)降水事件的發(fā)生。而陸地升溫將增加蒸散發(fā)(蒸散)和大氣蒸發(fā)需求，進(jìn)而影響區(qū)域可用水量并導(dǎo)致區(qū)域性干旱事件。蒸散是水文循環(huán)的重要組成部分，是地表水分的主要耗散方式，約有60%的降水通過(guò)蒸散返還到大氣。未來(lái)蒸散變化趨勢(shì)可能導(dǎo)致水循環(huán)的整體加強(qiáng)或減弱，進(jìn)而引起水資源在時(shí)空的重新分配和區(qū)域水資源儲(chǔ)量的改變。隨著對(duì)全球變暖的深入研究，氣候變化將如何影響水資源得到廣泛關(guān)注，尤其是在水資源匱乏的干旱半干旱地區(qū)，這些問(wèn)題在水資源管理的決策過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

內(nèi)蒙古是中國(guó)典型的氣候過(guò)渡帶和氣候敏感地區(qū)，水資源時(shí)空分布不均且虧缺嚴(yán)重，生態(tài)系統(tǒng)的高度脆弱性使其對(duì)氣候變化和干擾十分敏感。在過(guò)去的20年里，由于快速的氣候變化和廣泛的人為干擾，內(nèi)蒙古區(qū)域面臨著由于蒸散迅速增加而耗水量增大的嚴(yán)峻局面。從區(qū)域水資源的角度來(lái)看，降水的增速慢于蒸散，預(yù)計(jì)未來(lái)升溫導(dǎo)致的蒸散水損耗將是內(nèi)蒙古水資源狀況改善的嚴(yán)重制約因素，因此，評(píng)估未來(lái)不同氣候情景下未來(lái)的蒸散趨勢(shì)，可以深入了解氣候變化如何影響未來(lái)的水供應(yīng)，并有助于了解該地區(qū)未來(lái)的水文、生態(tài)及其對(duì)全球氣候系統(tǒng)的反饋。

現(xiàn)有未來(lái)氣候變化對(duì)水循環(huán)的影響研究主要集中于大氣降水、地表水文過(guò)程等，而對(duì)蒸散及其影響機(jī)制的研究則較少。同時(shí)，陸面過(guò)程是模擬陸地水循環(huán)變化不確定性的重要來(lái)源。CLM(community land model)模式是目前較為完善的陸面過(guò)程模式之一，它包含生物地球物理、水文學(xué)、生物地球化學(xué)和植被動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜過(guò)程，能夠在不同空間尺度下較好地模擬水循環(huán)過(guò)程，已有大量研究者證實(shí)在內(nèi)蒙古地區(qū)的可用性。因此，本研究將利用CMIP 5耦合氣候模式和CLM 4.5的模擬結(jié)果，探討未來(lái)不同氣候情景下內(nèi)蒙古地區(qū)蒸散的時(shí)空變化特征及其主要影響因素，以及未來(lái)內(nèi)蒙古區(qū)域水資源變化，以期為內(nèi)蒙古地區(qū)未來(lái)水資源綜合利用及合理配置提供科學(xué)支撐。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古自治區(qū)位于中國(guó)西北部(97.27°—126.07°E，37.40°—53.38°N)，是我國(guó)典型的農(nóng)牧帶過(guò)渡區(qū)，東部以森林和耕地為主，西部和中部存在大量未利用荒地、沙漠和草地，是對(duì)氣候變化最敏感地區(qū)之一。受距海遠(yuǎn)近及地形地貌影響，內(nèi)蒙古存在西部干旱半干旱氣候到東部濕潤(rùn)半濕潤(rùn)氣候的干濕氣候過(guò)渡帶，近60年內(nèi)蒙古年降水在216.30～431.00 mm/a，以0.047 mm/a增速遞增，空間上呈東北—西南遞減趨勢(shì)。本文依據(jù)中國(guó)氣象局編繪的中國(guó)氣候區(qū)劃圖(http://www.resdc.cn)，將內(nèi)蒙古劃分為6個(gè)氣候區(qū)(圖1)。

注：CH為寒溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)；MH為中溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)；MSH為中溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)；WSH為暖溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)；MSA為中溫帶半干旱氣候帶；MA為中溫帶干旱氣候區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

氣候模式數(shù)據(jù)選用CMIP5中4個(gè)全球氣候模式(表1)在未來(lái)不同典型濃度路徑RCP(representative concentration pathways)情景下日尺度溫度和降水模擬結(jié)果，空間分辨率為0.5°。該數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)跨部門(mén)影響模型比較計(jì)劃ISI-MIP(the inter-sectoral impact model inter-comparison project, https://www.isimip.org)的空間降尺度處理和偏差校正處理。氣候數(shù)據(jù)集的驗(yàn)證數(shù)據(jù)來(lái)自于國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://data.cma.cn)的內(nèi)蒙古地區(qū)112個(gè)氣象站點(diǎn)2006—2010年溫度和降水?dāng)?shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，模式能很好地模擬歷史降水、溫度和觀測(cè)數(shù)據(jù)，均呈現(xiàn)較好的正相關(guān)線(xiàn)性關(guān)系，決定系數(shù)()高于0.81。因此，偏差校正后的氣候模式數(shù)據(jù)在內(nèi)蒙古地區(qū)具有較好的精度。

表1 所用全球模式基本信息

RCP是IPCC發(fā)布的溫室氣體排放情景，主要包括4種排放情景，分別為RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0和RCP 8.5。由于內(nèi)蒙古地區(qū)在1960—2016年升溫速度明顯高于全球增溫水平，截至2020年升溫較工業(yè)化前已超過(guò)或接近1.5 ℃，或較基準(zhǔn)期已超過(guò)0.89 ℃，本研究選擇RCP 6.0和RCP 8.5 2種升溫較快的高排放情景代表未來(lái)內(nèi)蒙古地區(qū)的可能氣候變化情景。

以4種全球氣候模式數(shù)據(jù)作為強(qiáng)迫，選取CLM 4.5模型在RCP 6.0和RCP 8.5情景下2020—2099年期間內(nèi)蒙古地區(qū)的葉面積指數(shù)(LAI)、蒸騰、土壤蒸發(fā)和蒸散發(fā)(后簡(jiǎn)稱(chēng)蒸散)模擬結(jié)果來(lái)探究不同氣候情景下內(nèi)蒙古蒸散和水資源變化，空間分辨率為0.5°。首先，對(duì)比被廣泛應(yīng)用的MODIS LAI數(shù)據(jù)集(GLOBMAP LAI V3數(shù)據(jù))和CLM模型輸出的LAI數(shù)據(jù)集2006—2018年在內(nèi)蒙古區(qū)域LAI特征發(fā)現(xiàn)，CLM模型LAI和MODIS LAI相關(guān)性好，均高于0.93，其變化能夠表征內(nèi)蒙古區(qū)域LAI的變化；其次，采用來(lái)自ChinaFlux及2000—2010年中國(guó)典型陸地生態(tài)系統(tǒng)實(shí)際蒸散量和水分利用效率數(shù)據(jù)集的7個(gè)站點(diǎn)包含4種生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的站點(diǎn)數(shù)據(jù)(表2)驗(yàn)證CLM模型蒸散的模擬精度，結(jié)果表明，CLM模擬蒸散發(fā)結(jié)果與觀測(cè)相比存在一定的偏差，但是模擬結(jié)果與觀測(cè)值存在較好的線(xiàn)性關(guān)系，多模式平均蒸散的性能在各方面的比較中均優(yōu)于單模式蒸散，達(dá)0.98(圖2)。因此，本文采用多模式平均結(jié)果進(jìn)行分析。

圖2 CLM模擬蒸散與站點(diǎn)數(shù)據(jù)的對(duì)比

表2 蒸散觀測(cè)站點(diǎn)基本信息

在RCP 6.0和RCP 8.5情景下，CLM 4.5模擬結(jié)果在以森林為主要植被的濕潤(rùn)區(qū)(寒溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)CH和中溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)MH，縮寫(xiě)為H)蒸騰蒸散比分別為0.62和0.61；在以森林、耕地和草地混雜的半濕潤(rùn)區(qū)(中溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)MSH和暖溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)WSH，縮寫(xiě)為SH)和半干旱區(qū)(MSA)蒸騰蒸散比為0.37～0.45；在植被稀少的干旱區(qū)(MA)比值為0.20；與前人研究基本一致，因此認(rèn)為數(shù)據(jù)具有較好的可信度。

1.3 產(chǎn)水量

在像元水平，根據(jù)CLM 4.5模擬的逐日蒸散計(jì)算年度蒸散結(jié)果。假設(shè)土壤水和地下水儲(chǔ)量的變化可以忽略不計(jì)，基于地表水平衡法，計(jì)算產(chǎn)水量方法為：

=PRE-

式中：、PRE和分別為產(chǎn)水量(mm/a)、年降水量(mm)和年蒸散量(mm)。日益增長(zhǎng)的水資源需求(氣候驅(qū)動(dòng)和管理驅(qū)動(dòng))使得越來(lái)越多的研究由單一要素研究轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)水量平衡及供需方面的綜合性研究。產(chǎn)水量可視為供人類(lèi)使用的地表水總量，已有研究使用該方法來(lái)評(píng)估中尺度或大尺度的可用水量，因此，本研究選用該指數(shù)以表征未來(lái)研究區(qū)水資源變化情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 未來(lái)不同氣候情景下氣候變化特征

在RCP 6.0情景下，預(yù)計(jì)內(nèi)蒙古氣溫在2040年之后出現(xiàn)較為穩(wěn)定的1.5 ℃升溫，在2050年后升溫達(dá)2.0 ℃；而在RCP 8.5情景下，預(yù)計(jì)內(nèi)蒙古區(qū)域氣溫將在2040—2049年期間上升2.0 ℃，在2050年后升溫超過(guò)3.0 ℃。RCP 6.0情景下，降水和溫度平均以0.42 mm/a和0.04 ℃/a的速度增長(zhǎng)(<0.05)。RCP 8.5的情景下，降水和溫度的平均增長(zhǎng)率分別為0.77 mm/a和0.07 ℃/a(<0.05)(圖3)。2種情景，降水呈西低東高分布，溫度表現(xiàn)為西南和東南高東北低的分布(圖4)。到21世紀(jì)末(2090s)，內(nèi)蒙古大部分地區(qū)降水呈遞增趨勢(shì)，其中東部增幅大；內(nèi)蒙古的西部(MA北部)表現(xiàn)為遞減趨勢(shì)。到2090s，內(nèi)蒙古全境升溫均達(dá)2 ℃以上，RCP 8.5情景明顯增溫高于RCP 6.0情景；RCP 8.5情景下，內(nèi)蒙古全境(除南部MSA西南角外)升溫達(dá)4 ℃以上?？傮w上，2020—2099年，內(nèi)蒙古地區(qū)氣候整體上呈現(xiàn)暖濕化趨勢(shì)。

圖3 2020-2099年不同氣候情景降水(PRE)和溫度(TA)的時(shí)間變化

注：2020s和2090s分別代表21世紀(jì)20年代和21世紀(jì)末。

2.2 未來(lái)不同氣候情景下蒸散的時(shí)空變化

2.2.1 2種情景下蒸散的時(shí)空變化 2020—2099年內(nèi)蒙古地區(qū)蒸散呈增加趨勢(shì)。RCP 6.0情景下蒸散增長(zhǎng)速率低于RCP 8.5，分別為0.37 mm/a(<0.05,=0.36)和0.69 mm/a(<0.05,=0.62)。2種情景下，未來(lái)蒸散均呈西低東高分布(圖5)。到2090s蒸散的變化趨勢(shì)有明顯的區(qū)域分異，內(nèi)蒙古大部分地區(qū)蒸散呈遞增趨勢(shì)，其中東部增幅大，但是內(nèi)蒙古的西部(MA北部)表現(xiàn)為遞減趨勢(shì)。在RCP 6.0情景下，MA北部蒸散呈減少趨勢(shì)，占全境的3.29%；MA蒸散增幅偏小，多低于30 mm/a，而內(nèi)蒙古東部區(qū)域增幅大，其中MSA東南部、MSH和WSH蒸散增幅高于60 mm/a，占全境的9.88%。在RCP 8.5情景下，MA北部有1.93%區(qū)域蒸散存在減少趨勢(shì)；內(nèi)蒙古東部和北部蒸散增加明顯，其中MSA南部和東部、MSH、MH、CH和WSH蒸散增幅高于60 mm/a，占全境的37.21%。

圖5 2020-2099年不同氣候情景下蒸散(ET)的時(shí)間變化

2.2.2 不同升溫情況下蒸散及分量變化 由于蒸騰和土壤蒸發(fā)對(duì)氣候變化的響應(yīng)存在差異，為了探究在不同程度升溫條件下蒸散及蒸騰和土壤蒸發(fā)的變化，選取2040—2049年和2060—2069年的年均值分別表征RCP 6.0情景下升溫1.5，2 ℃及RCP 8.5情景下升溫2，3 ℃的情況。

在RCP 6.0情景下，升溫1.5 ℃期間平均蒸散為297.76 mm/a，升溫達(dá)2.0 ℃期間平均蒸散為298.63 mm/a，蒸發(fā)增加彌補(bǔ)蒸騰的減少，主導(dǎo)蒸散變化；而在RCP 8.5情景下，升溫2.0 ℃期間平均蒸散為304.76 mm/a，升溫3.0 ℃期間平均蒸散為319.81 mm/a(表3)。在MA，升溫1.5～2 ℃時(shí)蒸散增加2.42 mm/a，60.33%變化由蒸騰主導(dǎo)；升溫2～3 ℃時(shí)蒸散增加10.75 mm/a，66.88%變化由蒸發(fā)主導(dǎo)。在MSA，升溫1.5，2 ℃時(shí)蒸散減少-3.97 mm/a，其中蒸騰減少-9.01 mm/a主導(dǎo)蒸散的變化(66.31%)；升溫2～3 ℃時(shí)蒸散增加18.99 mm/a，蒸發(fā)為主導(dǎo)因素占51.63%。在H，升溫1.5～2 ℃時(shí)蒸散增加13.18 mm/a，62.66%變化由蒸騰主導(dǎo)；升溫2～3 ℃時(shí)蒸散增加14.76 mm/a，73.33%變化由蒸騰主導(dǎo)。在SH，升溫1.5～2 ℃時(shí)蒸散增加30.95 mm/a，其中蒸騰減少-5.95 mm/a，蒸發(fā)增加6.95 mm/a主導(dǎo)蒸散的變化(53.86%)；升溫2～3 ℃時(shí)蒸散增加18.96 mm/a，蒸發(fā)為主導(dǎo)分量占53.11%?？梢园l(fā)現(xiàn)，在2種升溫情景，MSA和MA區(qū)域蒸散由蒸騰主導(dǎo)變?yōu)檎舭l(fā)主導(dǎo)，SH區(qū)域2種分量貢獻(xiàn)接近，H區(qū)域蒸散主導(dǎo)因素為蒸騰。

表3 不同升溫情況下蒸散(ET)變化及分量貢獻(xiàn)

2.3 未來(lái)不同氣候情景下產(chǎn)水量的時(shí)空變化

RCP 6.0情景下，升溫1.5 ℃期間產(chǎn)水量為19.89 mm/a，升溫2.0 ℃期間平均產(chǎn)水量為19.58 mm/a；RCP 8.5情景下，升溫2.0 ℃期間產(chǎn)水量為23.14 mm/a，升溫3.0 ℃期間平均產(chǎn)水量為24.25 mm/a(表4)。但2種氣候情景下，產(chǎn)水量表現(xiàn)出明顯年際波動(dòng)，但總體上產(chǎn)水量無(wú)明顯變化趨勢(shì)(>0.05)(圖6)。在RCP 6.0情景下，產(chǎn)水量以0.05 mm/a(>0.05,=0.01)速度增長(zhǎng)；在RCP 8.5的情景下，產(chǎn)水量增長(zhǎng)速度是RCP 6.0情景的1.7倍，高達(dá)0.08 mm/a(>0.05,=0.02)。

圖6 2020-2099年不同氣候情景下產(chǎn)水量(WY)的時(shí)間變化

表4 不同升溫情況下產(chǎn)水量變化 單位：mm/a

空間上，RCP 6.0和RCP 8.5情景下產(chǎn)水量表現(xiàn)出明顯的空間異質(zhì)性(圖7)。在2020s，RCP 6.0情景產(chǎn)水量在-208.32～186.28 mm/a，低值發(fā)生在MA和MSA區(qū)域，高值發(fā)生在研究區(qū)東北區(qū)域；RCP 8.5情景產(chǎn)水量在-189.15～207.84 mm/a，由西向東呈遞增趨勢(shì)。到2090s 2種情景下產(chǎn)水量空間變化存在明顯區(qū)別，在RCP 8.5情景下，內(nèi)蒙古地區(qū)MSA和WSH區(qū)域開(kāi)始出現(xiàn)產(chǎn)水量減少情況。RCP 6.0情景下內(nèi)蒙古大部分地區(qū)產(chǎn)水量呈遞增趨勢(shì)，僅有15.12%區(qū)域存在減少趨勢(shì)，零星分布于MA、MSA和CH；內(nèi)蒙古東部增幅最大，其中MSH東部和南部、WSH和MSA東部產(chǎn)水量增幅高于10 mm/a，占全境的36.43%。在RCP 8.5情景下，產(chǎn)水量減少區(qū)域占全境的46.32%，主要分布于MA東部、MSA西部、MSH東部和WSH區(qū)域，其中低于10 mm/a的區(qū)域占全境的9.50%，內(nèi)蒙古西部和北部產(chǎn)水量呈增加趨勢(shì)，主要分布于MA西部、MSA東部、MSH和CH區(qū)域，其中高于10 mm/a的區(qū)域占全境的18.41%。

注：2020s和2090s分別代表21世紀(jì)20年代和21世紀(jì)末。

2.4 蒸散變化的氣候驅(qū)動(dòng)因素分析

由于產(chǎn)水量是降水和蒸散2個(gè)要素計(jì)算得出，其變化受區(qū)域蒸散直接影響，因此，選取年降水量作為水分輸入的代表，年平均氣溫作為能量供應(yīng)的代表，探討了未來(lái)不同升溫情景下內(nèi)蒙古氣候變化對(duì)蒸散的影響(表5)。

表5 內(nèi)蒙古各氣候區(qū)蒸散與氣象因子的相關(guān)系數(shù)

整個(gè)區(qū)域上，2種情景下蒸散與降水和溫度均達(dá)到極顯著正相關(guān)關(guān)系，但與降水的相關(guān)系數(shù)(0.74～0.77)遠(yuǎn)大于溫度(0.46～0.54)，但不同區(qū)域存在一定差異。MA、MSA和SH和RCP 8.5情景下H區(qū)域蒸散與降水呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.33～0.95；SH、H和RCP 8.5情景的MA和MSA區(qū)域蒸散與溫度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.36～0.91；在RCP 6.0情景下MSA區(qū)域蒸散與溫度存在顯著正相關(guān)關(guān)系(=0.24)。在越干旱的區(qū)域降水對(duì)蒸散影響更大，降水的增加在一定程度上減緩干旱半干旱區(qū)域的干旱，但在升溫情景下呈現(xiàn)顯著的水循環(huán)加速。對(duì)比2種情景可以發(fā)現(xiàn)，在更高的升溫情景下，增溫造成的影響進(jìn)一步增大，尤其是在MA和MSA區(qū)域，蒸發(fā)速度顯著增加(表5)，蒸散支出增加快于降水收入增加，部分區(qū)域產(chǎn)水量減少，未來(lái)該區(qū)域可能出現(xiàn)更嚴(yán)重的水資源危機(jī)。

2.5 植被對(duì)蒸散變化的影響

在未來(lái)情境下，內(nèi)蒙古植被呈顯著綠化趨勢(shì)，為了明確植被對(duì)蒸散變化的影響，本文計(jì)算了LAI與蒸散、蒸騰和蒸發(fā)的偏相關(guān)關(guān)系(圖8)。整個(gè)區(qū)域上，RCP 6.0和RCP 8.5情景下LAI與蒸散、蒸騰達(dá)到極顯著正相關(guān)關(guān)系(=0.61，0.37，<0.01)，在更高的RCP 8.5升溫情景下，LAI阻礙了裸土蒸發(fā)(=-0.32，<0.01)。在H區(qū)域，RCP 6.0情景下LAI增加仍有利于蒸散的增加，到RCP 8.5情景下LAI對(duì)蒸散影響不顯著；其余區(qū)域LAI增加導(dǎo)致蒸散的增加(<0.01)。在所有區(qū)域，LAI增加導(dǎo)致更多的蒸騰耗水。而對(duì)蒸發(fā)，由于MA區(qū)域植被較為稀疏，RCP 6.0和RCP 8.5情景下LAI的增加對(duì)蒸發(fā)的影響不顯著(>0.05)；但在其他區(qū)域，對(duì)比2種情景LAI增加不利于蒸發(fā)，在RCP 8.5情景下這種影響均達(dá)到極顯著水平(<0.01)。

注：*表示p<0.05；**表示p<0.01。

3 討 論

在不同氣候情景下，未來(lái)內(nèi)蒙古暖濕化加劇，蒸散呈顯著增加，水循環(huán)加劇將進(jìn)一步影響區(qū)域水資源。整體上，內(nèi)蒙古可利用水資源未出現(xiàn)明顯變化，但當(dāng)升溫達(dá)到2～3 ℃后，部分區(qū)域(MA、MSA和WSH)出現(xiàn)可利用水資源減少的情況(圖6和表5)。Chen等基于22種全球氣候模式和區(qū)域氣候模式指出，全球變暖對(duì)21世紀(jì)末我國(guó)南方部分地區(qū)的干旱情況增加；馬丹陽(yáng)等發(fā)現(xiàn)，在RCP 8.5情景下中國(guó)未來(lái)存在濕潤(rùn)區(qū)顯著減少、干濕過(guò)渡區(qū)顯著擴(kuò)張的干濕分布格局，與研究特征描述一致，持續(xù)升溫可能將加劇干旱半干旱區(qū)的水資源匱乏并影響半濕潤(rùn)區(qū)的水資源。

蒸散作為水資源主要的耗散項(xiàng)，對(duì)水資源高效利用具有重要意義。內(nèi)蒙古干旱半干旱區(qū)降水對(duì)蒸散變化起主導(dǎo)作用，在半濕潤(rùn)區(qū)降水和溫度影響地位相當(dāng)，在濕潤(rùn)區(qū)域溫度變化主導(dǎo)了蒸散變化。在越干旱的區(qū)域降水對(duì)蒸散影響更大，降水的增加在一定程度上減緩干旱半干旱區(qū)域的干旱加劇，但到達(dá)更高的升溫情景時(shí)，增溫影響進(jìn)一步增大，增溫造成的大氣水分虧缺加大水汽梯度，蒸散耗散不斷增加，造成區(qū)域水循環(huán)加速，蒸散開(kāi)始受到降水的限制。水資源的變化主要取決于降水和蒸散的變化速度，Huntington指出，全球升溫導(dǎo)致水循環(huán)加速，加劇水資源的不確定性。蒸散加劇導(dǎo)致水循環(huán)加速，進(jìn)而加劇未來(lái)極端天氣事件的強(qiáng)度和頻率；蘇布達(dá)等基于1961—2100年多模式結(jié)果研究發(fā)現(xiàn)，未來(lái)中國(guó)實(shí)際蒸散持續(xù)增加將導(dǎo)致加劇極端干旱事件。

同時(shí)，在升溫和降水增加的氣候變化影響下，未來(lái)內(nèi)蒙古植被綠化趨勢(shì)明顯。植被對(duì)蒸散的影響十分復(fù)雜，植被受氣候變化和自身調(diào)節(jié)作用共同影響蒸騰耗水量，并作為重要的環(huán)境因子，影響地表溫度、濕度、粗糙度等以影響蒸發(fā)。在以森林為主的濕潤(rùn)區(qū)，植被通過(guò)加速蒸騰的冷卻作用應(yīng)對(duì)高溫，但在RCP 8.5情景下，一方面植被綠化趨勢(shì)對(duì)蒸騰的影響減小，這可能由于蒸散對(duì)植被綠化的敏感度隨輻射增加而降低；另一方面，這可能由極端高溫導(dǎo)致的氣孔閉合導(dǎo)致，但由于LAI的增加，總體蒸騰仍然呈增加趨勢(shì)；且由于森林對(duì)地面的遮擋作用，蒸發(fā)所占比例很小，植被增加雖然不利于土壤蒸發(fā)但受高溫影響，空氣水汽梯度增加，土壤蒸發(fā)仍呈上升趨勢(shì)。在干旱半旱區(qū)，草地對(duì)氣候變化十分敏感，高溫和水分短缺導(dǎo)致部分氣孔閉合以維持自身生長(zhǎng)，持續(xù)升溫導(dǎo)致蒸發(fā)所占比例增加，蒸發(fā)造成的水分耗散高于植被蒸騰，在RCP 8.5情景下蒸散支出增加快于降水收入增加，部分區(qū)域產(chǎn)水量減少，未來(lái)該區(qū)域可能出現(xiàn)更嚴(yán)重的水資源危機(jī)。植被由于其自我調(diào)節(jié)能力，對(duì)應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化具有重要的作用。雖然有研究者指出植被綠化有利于年蒸散量，但對(duì)產(chǎn)水量有負(fù)向影響，加劇了缺水地區(qū)的水資源短缺，但植被的存在一定程度上抑制土地蒸發(fā)導(dǎo)致的無(wú)效耗水量，因此，在干旱半干旱區(qū)，科學(xué)的生態(tài)工程能夠在一定程度上提供水資源有效利用率，以緩解水資源短缺。由于在本次研究中沒(méi)有考慮由于生態(tài)政策等造成的植被綠化導(dǎo)致的水資源變化，因此，如何平衡植被對(duì)蒸騰和蒸發(fā)的影響和生態(tài)系統(tǒng)與人類(lèi)的需水矛盾，植被對(duì)于區(qū)域水資源的影響還需進(jìn)一步探究。

4 結(jié) 論

(1)未來(lái)內(nèi)蒙古地區(qū)升溫快于全球平均水平，在RCP 6.0情景下，氣溫在2040年之后出現(xiàn)較為穩(wěn)定的1.5 ℃升溫，在2050年后升溫達(dá)2.0 ℃；而在RCP 8.5情景下，內(nèi)蒙古區(qū)域氣溫將在2040—2049年期間上升2.0 ℃，在2050年后升溫超過(guò)3.0 ℃。

(2)整體上，未來(lái)內(nèi)蒙古地區(qū)蒸散均呈西低東高分布，蒸散呈顯著增加趨勢(shì)，RCP 8.5情景下增速快于RCP 6.0情景。降水補(bǔ)充一定程度上抵消蒸散耗水，產(chǎn)水量并無(wú)明顯增加趨勢(shì)；到21世紀(jì)末，在RCP 6.0情景下，全境產(chǎn)水量大部分地區(qū)呈增加趨勢(shì)，在南部半干旱和半濕潤(rùn)區(qū)增加超過(guò)10 mm/a；但是在RCP 8.5情景下干旱半干旱區(qū)和半濕潤(rùn)區(qū)產(chǎn)水量呈減少趨勢(shì)，減少區(qū)域占全境的46.32%。

(3)內(nèi)蒙古干旱半干旱區(qū)降水對(duì)蒸散變化起主導(dǎo)作用，在半濕潤(rùn)區(qū)降水和溫度影響地位相當(dāng)，在濕潤(rùn)區(qū)域溫度變化主導(dǎo)蒸散變化。植被是區(qū)域蒸散的重要影響因子，其影響是由對(duì)蒸騰和蒸發(fā)的影響共同決定的。RCP 6.0情景下降水對(duì)產(chǎn)水量增加貢獻(xiàn)更大，干旱區(qū)受降水和蒸散的共同影響。在RCP 8.5情景下，干旱半干旱區(qū)和半濕潤(rùn)區(qū)產(chǎn)水量蒸散影響顯著。持續(xù)升溫加劇蒸散耗散，并進(jìn)一步加劇干旱區(qū)的水資源匱乏，影響半濕潤(rùn)區(qū)的水資源。