東北地理所在極端水文氣候條件下植被物候?qū)^(qū)域氣候的反饋機(jī)制方面取得新進(jìn)展
過(guò)去幾十年，受全球變暖影響，中國(guó)溫帶地區(qū)植被的春季物候期顯著提前。這一變化通過(guò)調(diào)控地表能量平衡、水循環(huán)和碳交換過(guò)程，深刻影響著區(qū)域氣候系統(tǒng)。然而，在極端水文氣候事件頻發(fā)的背景下，植被物候與氣候系統(tǒng)的相互作用機(jī)制尚未明確，成為當(dāng)前研究的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。
針對(duì)這一挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所土地系統(tǒng)遙感學(xué)科組開(kāi)展了創(chuàng)新性研究。團(tuán)隊(duì)基于國(guó)際先進(jìn)的WRF-4.2區(qū)域氣候模型，耦合遙感植被時(shí)間序列數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)比當(dāng)前物候狀態(tài)與歷史基準(zhǔn)情景，首次量化了中國(guó)溫帶地區(qū)植被物候提前對(duì)近地表氣溫的即時(shí)和延后效應(yīng)。研究特別聚焦極端濕潤(rùn)、極端干旱和平均氣候三種水文氣候條件下植被-氣候反饋的差異性響應(yīng)。
研究發(fā)現(xiàn)：平均氣候條件下，植被提前綠化在生長(zhǎng)季初期可降低地表溫度0.14°C，但在衰老期會(huì)產(chǎn)生0.02°C的滯后增溫效應(yīng)。極端濕潤(rùn)氣候會(huì)增強(qiáng)植被的降溫作用，使生長(zhǎng)季初期冷卻效應(yīng)提升至0.18°C，并將冷卻效果延續(xù)至衰老期。而在極端干旱條件下，植被物候提前在生長(zhǎng)季前期的降溫能力減弱至0.09°C，而衰老期的變暖效應(yīng)顯著放大至0.16°C，形成"初期緩降溫、后期強(qiáng)增溫"的新型反饋模式。通過(guò)剖析其生物地球物理機(jī)制發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)季初期的降溫主要由植被蒸散發(fā)增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)的非輻射過(guò)程主導(dǎo)；而在極端干旱/濕潤(rùn)條件下，輻射和環(huán)流過(guò)程成為植被物候變化延后效應(yīng)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子。該研究不僅為理解全球變化背景下植被-氣候相互作用提供了新理論支撐，還可為精準(zhǔn)預(yù)測(cè)極端氣候事件下的生態(tài)-氣候響應(yīng)、制定差異化氣候適應(yīng)策略提供科學(xué)依據(jù)。
該研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊《Agricultural and Forest Meteorology》（中國(guó)科學(xué)院一區(qū)TOP），由東北地理所于靈雪副研究員、美國(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室劉野博士、北京師范大學(xué)沈妙根教授、東北地理所劉煥軍研究員、于子成研究員、姜明研究員和北京地理所吳朝陽(yáng)研究員等人共同完成。研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA28080503）、國(guó)家自然科學(xué)基金（42071025）和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2023240）等項(xiàng)目的資助。
圖1. 植被物候提前對(duì)近地表氣溫的即時(shí)和延后效應(yīng)
圖2. 不同水文氣候條件下植被物候變化影響氣溫的生物物理機(jī)制
論文信息：Yu L,Liu Y,Shen M,et al.,2025. Extreme hydroclimates amplify the biophysical effects of?advanced green-up in temperate China. Agricultural and Forest Meteorology,363: 110421.
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2025.110421
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