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吴秀臣教授团队在Nature Climate Change发文揭示北半球植被物候对植被干旱恢复的影响机制

发布日期:2023-01-20   |  浏览次数:

快速的气候变暖显著改变了植被物候,并导致极端干旱事件不断加剧。关于气候变化对植被物候的影响机理及不同生态系统极端干旱后恢复过程已有较深入研究。但是,植被物候变化如何影响植被干旱恢复是一个长期被忽视的关键科学问题。

该研究提出了北半球中高纬生态系统干旱恢复的两种主要模式(图1):1)干旱年生长季内恢复;2)干旱后第二年生长季恢复。进一步,量化了植被干旱恢复时间与极端干旱发生时间之间的关系,发现超过一半的陆地生态系统在遭受生长季早期极端干旱后,植被冠层绿度和生产力无法在干旱年生长季内完全恢复

1. 植被干旱恢复过程(a)及春季物候的影响(b)示意图

更重要地,研究揭示了春季物候对生态系统干旱恢复时间的作用在两种恢复模式下的分异。在干旱年生长季恢复情况下,提前或推迟的春季物候均会延长植被干旱恢复时间,这归因于植被物候和干旱发生时间的复杂作用及植被物候的生物延滞效应(biological carryover effect)和生物物理反馈效应(biophysical feedback effect)的相对贡献。当极端干旱发生在夏季,春季物候的提前会促进春季植被生长,增加生态系统蒸散发,进而导致土壤水分降低,延长植被的干旱恢复时间。当极端干旱发生在春季,物候变化对植被生长的生物延滞效应强于植被物候的生物物理反馈效应。在干旱后第二年生长季恢复的情况下,第二年春季物候的提前能够显著促进植被的恢复,植被物候的生物延滞效应对植被干旱恢复具有决定性影响,其作用甚至超过多种气候因素的影响(图2)。

2. 干旱后第二年植被恢复对不同因子的响应。

2023年1月19日,《自然•气候变化》(Nature Climate Change)杂志在线发表了这一研究成果。该论文的第一作者为威斯尼斯人2299cc国际官网2017级博士研究生李杨,论文通讯作者为吴秀臣教授。北京大学朴世龙院士、刘鸿雁教授、威斯尼斯人2299cc国际官网2015级硕士研究生张雯(现于美国亚利桑那大学攻读博士学位)及来自美国、法国、西班牙、瑞典等国家的多名学者参与了该项研究。该杂志同期刊发来自印第安纳大学与普渡大学印第安纳波里斯联合分校的国际知名学者Lixin Wang博士针对该论文的评论性文章,高度评价了该研究揭示了植被物候对植被干旱恢复的级联效应。该研究得到国家自然科学基金委优秀青年科学基金(41922001)、第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0306)和“十四五”国家重点研发计划项目(2022YFF0801800)的资助。

 

原文链接:

Yang Li, Wen Zhang, Christopher R. Schwalm, Pierre Gentine, William K. Smith, Philippe Ciais, John S. Kimball, Antonio Gazol, Steven A. Kannenberg, Anping Chen, Shilong Piao, Hongyan Liu, Deliang Chen & Xiuchen Wu*. Widespread spring phenology effects on drought recovery of Northern Hemisphere ecosystems. Nature Climate Change. 2023. https://doi.org/10.1038/s41558-022-01584-2

评论链接:

https://www.nature.com/articles/s41558-022-01579-z