第七届青年地学论坛

喀斯特地貌占到全球陆地面积的10%以上，在维持人类经济社会和生态环境中占有重要地位。据统计，全球约25%的人口依赖于喀斯特水资源供给。但是，由于喀斯特地表土层浅薄和储水能力低下，喀斯特生态系统通常表现出高度的脆弱性和气候敏感性，严重限制了当地经济生态可持续发展。影响生态系统稳定性的因素众多，除却植被种类、分布及其生理生态的差异外，植被可利用水量（VAW）是其中关键。一般而言，高VAW地区植被可表现出更强的环境变化适应性，反之亦反。因此，认清喀斯特地区植被可利用水量，是理解喀斯特生态系统气候敏感性的关键所在。然而，目前的认识尚处于半定性阶段。同时，有鉴于喀斯特地表关键带以及植被水分来源（土壤水、裂隙水）的复杂性和空间异质性，目前暂无可直接确定喀斯特地表VAW的有效技术，而通过水文模型反演的方式或是唯一可行手段。
本文以Budyko框架为基础，通过引入联系气候-植被-水文平衡的非线性模型，将其时间尺度拓展至月尺度（即动态Budyko模型），并引入与地表耗水有关的最大植被可利用水量参数（maxVAW）。基于月尺度实测径流，模型的5个未知参数，即maxVAW、水分滞蓄系数（γ1）、气候-植被响应系数（ω₁和ω₂）和地下水出流系数（γ₂），采用遗传算法进行优化。在珠江流域、长江流域以及12个西南喀斯特小流域的验证结果表明，动态Budyko模型可很好地模拟月尺度流域径流和蒸散发（R² > 0.85）。重要的是，喀斯特流域中maxVAW与喀斯特地貌分布（POK）呈显著负相关（r=-0.59, P =0.043），流域蒸散发对降雨的弹性（ε_p）与maxVAW显著负相关（r=-0.61, P =0.037），说明POK分布越高的流域，其植被可利用水量越低，而流域蒸散发则更依赖于降雨。
 

气候变化；流域水文；水文模拟；Budyko框架