NW：考虑生态系统用水需求是准确监测和评估生态干旱的关键
NW：考虑生态系统用水需求是准确监测和评估生态干旱的关键
干旱对陆地生态系统和人类生产生活的影响日益显著。生态干旱作为干旱在生态系统层面的表现形式，一直是研究的热点。然而，现有的生态干旱研究往往侧重于水分供给不足带来的影响，而忽略了不同植被类型之间以及在时空尺度上生态系统用水需求的差异。这种供需关系的不平衡，使得气象干旱与生态系统的响应之间常常出现"脱钩"现象，给生态干旱的研究带来了诸多困扰。
中国科学院青藏高原研究所生态系统功能与全球变化团队在《自然-水》（Nature Water）发表评论文章，系统梳理了当前生态干旱研究存在的问题和挑战，并提出了建立兼顾生态系统水分供给和用水需求的生态干旱监测评估框架的建议。
生态干旱研究面临的挑战
尽管近年来生态干旱研究受到越来越多的关注，相关论文数量增长迅速（图1），但生态干旱的监测和评估仍面临诸多挑战。首要挑战是生态干旱定义的不明确。学术界对于生态干旱的定义存在分歧，有的学者认为生态干旱是生态系统脆弱性超过一定阈值的状态，而有的学者则认为生态干旱应该是一个综合框架，包括生态系统对干旱响应的各个维度。对于"阈值"和"多维框架"的具体定义和评估规则，学术界尚未达成共识。
生态干旱研究的另一个重要挑战是量化指标的匮乏。目前常用的帕默尔干旱指数（PDSI）、标准化降水蒸散发指数（SPEI）等气象水文干旱指标，主要关注生态系统水分供给，而忽略了生态系统用水需求及其时空变化。例如，IPCC第六次评估报告采用土壤水和饱和水气压差（VPD）来评估生态干旱，虽然土壤水和VPD能够分别指示植被水分供给和大气水分需求，但并不能反映植被的用水需求，因此不能准确表征植被真正"感受到"的干旱程度。
提高生态干旱监测评估的建议
为克服上述困难并提高生态干旱监测评估的准确性，研究团队建议生态干旱的监测与评估研究应该统筹考虑生态系统用水需求的多样性，包括不同生态系统类型的差异、生态系统抵抗力和恢复力的变化等（图2）。例如，植被对干旱的敏感性可能随时间发生变化。树轮数据显示，1950年以来，针叶树的抵抗力增强，但恢复力下降。此外，季节不同，植被的用水需求也会有所不同。生态干旱的驱动机制也因区域而异，在干旱地区，土壤水的减少是导致生态干旱的主要原因；而在湿润地区，植被生长对VPD的升高更为敏感。
由于生态干旱具有多维特性，采用单一指标进行监测和评估存在较大困难。然而，生态功能之间往往存在内在关联，可以通过监测少量对水分胁迫敏感的生态系统结构与功能指标来表征生态干旱。例如，在干旱半干旱地区，植被绿度对水分胁迫非常敏感，可以作为指示植被水分供需平衡状态的重要指标。
值得指出的是，遥感等技术手段可以实时监测生态系统多维度动态变化，为研究人员和决策者及时获取大范围的生态干旱信息提供了极大便利。然而，目前监测生态系统用水需求的能力仍然不足且不确定性较大。因此，提升监测生态系统水分胁迫的能力，开发能够捕捉不同生态功能水分需求的监测工具，对于在气候变化背景下实现高效准确的生态干旱监测和评估至关重要。
结语
该研究以"Integrating ecosystem water demands into drought monitoring and assessment under climate change"为题，发表于《Nature Water》杂志。中国科学院青藏高原研究所崔江鹏副研究员和美国科罗拉多州立大学陈安平研究员为论文共同第一作者，陈安平研究员和朴世龙院士为共同通讯作者。该研究获得国家自然科学基金委基础科学中心和第二次青藏高原综合科学考察研究等项目资助。
本文原文来自中国科学院青藏高原研究所
图1 生态干旱研究的现状和趋势
a 过去22年（2000-2023）有关“生态干旱”关键词的文献年发表量。b 生态干旱关键词共现网络图。圆圈的大小表示关键词共现的次数，颜色表示聚类。c前20个增长最快的引用关键词。蓝色柱状图表示2000年至2023年。柱状图的红色部分表示关键词引用迅速增长的开始、结束和持续时间。
图2 生态干旱的多维度特征
这些维度包括生态系统的群落及其结构组成层次、干旱阶段和特征，以及不同生态系统服务功能。每个维度还包括不同的尺度、阶段和过程等。