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全球沙漠变化的气候影响

已有 1834 次阅读 2023-12-15 17:46 |个人分类:《中国科学》论文|系统分类:论文交流

沙漠是一种地貌景观。沙漠地表裸露、植被稀少、降水匮乏, 是陆地上最干旱的地区。沙漠的形成受气候控制, 一方面, 随着全球气候变化, 沙漠的面积随之扩张或收缩, 引起区域生态环境的改变, 影响人类的生产生活; 另一方面, 沙漠地区的下垫面性质特殊,其变化会通过陆气相互作用影响区域气候和大气环流格局。沙漠作为重要的粉尘排放源区, 对生物地球化学过程有重要影响。研究沙漠变化有助于更深入了解地表景观变化的规律及机理, 能为防沙治沙工程提供指导。

过去沙漠面积数据主要来自于历史地图, 对沙漠范围的界定依赖于实地的地理调查, 这种方式成本高、效率低。一方面, 这些数据时间跨度太大而无法体现沙漠详细变化过程; 另一方面, 在空间上无法覆盖全球范围, 需要寻求更好的替代性数据。随着航空摄影和卫星遥感技术的发展, 获取长时间序列的观测数据成为可能。很多遥感影像解译产品可以提供地表覆盖类型数据, 但是, 目前的土地覆盖分类往往将沙漠、荒漠、苔原等植被覆盖率低的裸地归为一类, 无法提供详细的沙漠地貌的分布面积。在全球变暖背景下, 全球干旱区呈现出扩张的趋势, 土地沙漠化问题日益严重, 说明对沙漠和气候干旱区、沙漠化和气候干旱化之间并不能简单画等号。因此, 有必要对全球沙漠和气候干旱区面积进行分析, 以明确二者的变化规律及异同。

使用气候再分析数据和遥感产品, 南京大学陈瑶和鹿化煜等计算了全球沙漠的面积变化, 分析了不同气候因子对沙漠变化的影响, 并利用CMIP6(Coupled Model Intercomparison Project 6)模式结果, 估算了未来全球沙漠变化趋势

结果表明, 全球沙漠面积约17.64×106km2,占陆地面积的12%(图1); 在20世纪80年代末到90年代快速减小, 其中主要发生在北非和澳大利亚; 21世纪初沙漠开始缓慢扩张(图2)。气候干旱区面积存在年代际波动(图3), 各气候区干旱指数(AI)与沙漠面积变化有明显差异。

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图1 全球沙漠分布

橙色为沙漠覆盖区域

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图2 1982~2020年全球沙漠面积变化

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图3 1982~2020年全球干旱区面积变化

相关性分析表明, 降水是沙漠变化最重要的影响因素, 20世纪90年代陆地降水的增加是沙漠面积减小的重要原因, 温度和湿度的增大有利于增加水汽和降水量, 进而使沙漠面积缩小; 在不同区域风速对沙漠变化的影响有差异。

基于CMIP6模式结果, 在ssp245和ssp585情景下全球沙漠面积将会扩张, 到21世纪末沙漠将占据陆地面积的12.9%和13.5%。沙漠面积扩张主要发生在亚洲、非洲和澳大利亚, 北非南部沙漠面积将会缩小, 在ssp585情景下这种特征更加显著未来的沙漠变化可能使干旱区人类生存环境面临更加严峻的挑战。



了解研究详情,请登录期刊官网阅读原文

中文版: 陈瑶, 鹿化煜, 吴会娟, 王菁菁, 吕娜娜. 2023. 全球沙漠变化的气候影响. 中国科学: 地球科学, 53(5): 1057–1066

英文版: Chen Y, Lu H, Wu H, Wang J, Lyu N. 2023. Global desert variation under climatic impact during 1982–2020. Science China Earth Sciences, 66(5): 1062–1071, https://doi.org/10.1007/s11430-022-1052-1



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