气候变化对水资源及生态系统的影响

研究内容：围建立寒旱区气候与生态变化三维综合监测体系，实时连续观测气候、水文和生态等关键要素；揭示寒旱区气候变化的时空特征与机理；阐明人为和自然因素导致的气候变化对地区降水、蒸发、径流、土壤湿度等水文循环条件的改变，科学评估人类活动对区域水资源总量与分布的影响；利用IPCC多圈层耦合模式，探究寒旱区未来气候变化趋势，探明不同气候场景下，对生物环境、种群结构的影响和物质、能量循环及种间关系的改变，合理评估寒旱区脆弱生态系统对区域气候变化的响应。为政府合理评估寒旱区水资源安全、生态保护的应对措施提供支撑，服务于人类与自然和谐共生，国家经济与生态绿色可持续发展的迫切需求。

目前已取得的主要进展：①提出了青藏高原东北部第三纪期间经历了三期强烈抬升和两次地形夷平的学说，以及青藏高原隆升是新生代气候变化的“驱动机”和“放大器”的观点，重拟了青藏高原东北部在万年和千年尺度上温度、降水等气候特征变化规律，并发现人类生产活动的范围和方式以及历史文明的兴衰密切相关；②揭示了在现代气候背景下，亚洲内陆干旱区部分区域的降水与温度变化主要受西风环流的年度和季节变化调控规律，证实其对该区域植被类型和生态系统稳定性产生明显影响；还发现沙尘气溶胶明显加剧了全球气候变暖，并明确提出了沙尘促使我国西北地区干旱化作用的半直接效应，揭示了该地区沙尘对云、降水及干旱气候的影响机理；③提出了陆-气相互作用与干旱化的互馈机制，发现地表增温和人类活动对下垫面植被的破坏会抑制土壤碳储力，使土壤中更多的CO₂进入大气，进而造成大气增温加强，加剧区域干旱化。在温室气体高排放情景下，预估全球干旱半干旱区将加速扩张并发生强化增温，成为对全球2°C增温目标响应最敏感、承受增暖灾害最严重的地区；④揭示了大气-土壤-植被湿度的时空变化规律；并系统研究了植物从分子、细胞、个体到种群和群落对寒、旱、盐碱和强辐射等逆境胁迫或气候变化对植物个体和生态系统的影响及其适应机制；⑤系统地开展了受损生态系统生态承载力、恢复力、脆弱性、风险评价，以及灾区生态环境影响评估和地质灾害承灾体易损性评价研究和灾损生态系统生态过程、结构、功能研究与生态系统服务价值评价体系研究。

代表性文章：

1. Chen, F. H.*, G. H. Dong*, D. J. Zhang, X. Y. Liu, X. Jia, C. B. An, M. M. Ma, Y. W. Xie, L. Barton, X. Y. Ren, Z. J. Zhao, X. H. Wu, and M. K. Jones, 2015, Agriculture facilitated permanent human occupation of the Tibetan Plateau after 3600 B.P., Science, 347(6219): 248-250.

2. Huang J.*, H. Yu , X. Guan , G. Wang, and R. Guo , 2016: Accelerated dryland expansion under climate change. Nature Climate Change, 6(2), 166-172， DOI: 10.1038/nclimate2837.

3. Zhang, J., W. Tian*, M.P. Chipperfield, F. Xie, and J. Huang, 2016: Persistent shift of the Arctic polar vortex towards the Eurasian continent in recent decades. Nature Climate Change, 6, 1094-1099, DOI: 10.1038/nclimate3136.

4. Huang J.*, H. Yu , A. Dai, Y. Wei, L. Kang, 2017: Drylands face potential threat under 2°C global warming target. Nature Climate Change, DOI: 10.1038nclimate 3275.

5. Liu, J., K. M. Rühland, J. Chen, Y. Xu, S. Chen, Q. Chen, W. Huang, Q. Xu, F. Chen*, and J. P. Smol*, 2017:Aerosol-weakened summer monsoons decrease lake fertilization on the Chinese Loess Plateau. Nature Climate Change, 7, 190-194, DOI: 10.1038/nclimate3220.

6. Li, Y.*, Zhang, C., Wang, N., Han, Q., Zhang, X., Liu, Y., Xu, L., and Ye, W., 2017: Substantial inorganic carbon sink in closed drainage basins globally, Nature Geoscience, 10, 501-506, DOI:10.1038/ngeo2972.

7. Huang J., Y. Li, C. Fu, F. Chen, Q. Fu, A. Dai, M. Shinoda, Z. Ma, W. Guo, Z. Li, L. Zhang, Y. Liu, H. Yu, Y. He, Y. Xie, X. Guan , M. Ji, L. Lin, S. Wang, H. Yan and G. Wang, 2017: Dryland climate change recent progress and challenges. Reviews of Geophysics, 55, 719-778, DOI: 10.1002/2016RG000550.

8. Liu, J., S. Chen, J. Chen, Z. Zhang, and F. Chen*, 2017: Chinese cave δ18O records do not represent northern East Asian summer monsoon rainfall, Proc Natl Acad Sci U.S.A., 2017.201703471, DOI: 10.1073/pnas.1703471114.

9. Nie, J.*, T. Stevens, M. Rittner, D. Stockli, E. Garzanti, M. Limonta, A. Bird, S. Ando, P. Vermeesch, J. Saylor, H. Lu, D. Breecker, X. Hu, S. Liu, A. Resentini, G. Vezzoli, W. Peng, A. Carter, S. Ji, and B. Pan, 2016: Loess Plateau storage of Northeastern Tibetan Plateau-derived Yellow River sediment. Nature Communications, 6: 8511, DOI: 10.1038/ncomms9511.

10. Zhang, J., W. Tian*, F. Xie, M. P. Chipperfield, W. Feng, S.-W. Soon, N. L. Abraham, A. T. Archibald, S. Bekki, N. Butchart, M. Deushi, S. Dhomse, Y. Han, P. Jöckel, D. Kinnison, O. Kirner, M. Michou, O. Morgenstern, F. M. O’Connor, G. Pitari, D. A. Plummer, L. E. Revell, Eugene Rozanov, D. Visioni, W. Wang, and G. Zeng, 2018: Stratospheric ozone loss over the Eurasian continent induced by the polar vortex shift. Nature Communications, 9: 206, DOI: 10.1038/s41467-017-02565-2.