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Negative soil moisture-precipitation feedback in dry and wet regions

蒸散量 降水 环境科学 含水量 水分 干旱 正面反馈 干燥 土壤水分 旱季 气候变化 大气科学 土壤科学 气象学 生态学 地质学 地理 医学 岩土工程 外科 工程类 电气工程 生物
作者
Lingbin Yang,Guoqing Sun,Lu Zhi,Jianjun Zhao
出处
期刊:Scientific Reports [Springer Nature]
卷期号:8 (1) 被引量:97
标识
DOI:10.1038/s41598-018-22394-7
摘要

Soil moisture-precipitation (SM-P) feedback significantly influences the terrestrial water and energy cycles. However, the sign of the feedback and the associated physical mechanism have been debated, leaving a research gap regarding global water and climate changes. Based on Koster's framework, we estimate SM-P feedback using satellite remote sensing and ground observation data sets. Methodologically, the sign of the feedback is identified by the correlation between monthly soil moisture and next-month precipitation. The physical mechanism is investigated through coupling precipitation and soil moisture (P-SM), soil moisture ad evapotranspiration (SM-E) and evapotranspiration and precipitation (E-P) correlations. Our results demonstrate that although positive SM-P feedback is predominant over land, non-negligible negative feedback occurs in dry and wet regions. Specifically, 43.75% and 40.16% of the negative feedback occurs in the arid and humid climate zones. Physically, negative SM-P feedback depends on the SM-E correlation. In dry regions, evapotranspiration change is soil moisture limited. In wet regions, evapotranspiration change is energy limited. We conclude that the complex SM-E correlation results in negative SM-P feedback in dry and wet regions, and the cause varies based on the environmental and climatic conditions.

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