地处黄河流域中游的黄土高原在我国经济社会发展和生态安全方面具有十分重要的地位，也是黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略重点关注区域。为改善黄土高原植被覆盖状况，治理水土流失，国家自20世纪90年代开始实施退耕还林（草）工程。该工程实施二十多年以来，大量坡耕地被转化为草地和林地，区域植被覆盖水平明显提高，入黄泥沙大幅降低。植被建设可通过改变土地利用类型、植被覆盖度和地表反照率等对黄土高原水文气候过程产生影响。如何科学评估和认识黄土高原大规模植被建设的水文气候效应是广受关注的热点科学问题。

    已有研究表明退耕还林（草）工程引起区域蒸散耗水量急剧增加，消耗了原本就有限的水资源，导致入黄径流量锐减，加剧了区域干旱缺水态势。但这些已有结论只是单向地考虑了陆地表面的水文效应，忽视了区域气候的反馈作用。大规模植被建设能通过改变陆地表面特征，对大气-陆面间相互作用关系产生影响，进而对区域气候产生影响。区域气候的改变将反过来进一步影响地表水分和热量分配，进而对局地降水、蒸散发、植被截留和土壤入渗等水文过程产生新的影响。在评估大规模植被建设的影响时，需要同时考虑陆面和大气间的双向作用。然而目前黄土高原大规模植被建设对区域气温和降水的反馈效应尚不清晰，大规模植被建设对区域气候的影响亟需解答。

    针对上述科学问题，兰州大学黄河流域绿色发展研究院青年研究员田磊和张宝庆教授团队开展了黄土高原区域水文气候数值模拟研究。相关研究成果连续发表在地学权威期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres（自然指数期刊）上。研究基于陆气耦合模型、多源遥感观测数据和气候再分析资料，定量评估了大规模植被建设对区域气温、降水、水汽传输以及水汽-降水转化的影响，较系统地阐明了区域气候对黄土高原退耕还林（草）工程的响应机制，主要取得了以下两点科学认识。

    一是大规模植被建设引发的植被变绿导致反照率显著降低，从而引起净短波辐射增加，进而也导致感热通量增强。虽然潜热通量也显著增加，但在年际尺度上，辐射作用引起的能量过程改变强于非辐射作用（蒸散发）引起的能量过程改变，最终使得植被建设对黄土高原在年尺度上表现为增温效应（图1）。

图1： 黄土高原大规模植被建设对区域气温影响机理示意图

    二是大规模植被建设显著增加了区域蒸散发，使得近地表大气更加湿润，增强了土壤水分-植被-降水间的正反馈作用，导致水汽辐合变强和云量增多，提高了降水再循环率，并加强了区域大气水循环，最终使得植被建设对黄土高原降水量增加具有积极作用（图2）。

图2：黄土高原大规模植被建设对区域大气水循环影响机理示意图

    以上研究工作为认识黄土高原植被建设的区域气候效应提供了新视角，有助于深入理解人工造林对区域气候的影响，对探讨人类活动和气候之间的相互作用关系有重要的学术价值，对黄河流域生态保护和高质量发展，以及植被恢复与重建的可持续性管理具有重要的理论与现实意义。

论文链接：

Large-Scale Afforestation Enhances Precipitation by Intensifying the Atmospheric Water Cycle Over the Chinese Loess Plateau

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022JD036738

Large-Scale Afforestation Over the Loess Plateau in China Contributes to the Local Warming Trend

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2021JD035730