東北地理所在農(nóng)田和森林物候?qū)^(qū)域氣候的生物物理反饋差異及機制方面取得新進展
植被物候是反映氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)影響的重要指示器。同時，植被物候變化通過調(diào)節(jié)地表與大氣之間的生物地球物理過程（如水分和能量交換）和生物地球化學(xué)過程（如碳收支），進一步對區(qū)域氣候產(chǎn)生重要影響。然而，目前關(guān)于植被物候變化對區(qū)域氣候影響的生物地球物理反饋機制，仍缺乏系統(tǒng)的定量分析。基于上述背景，本研究以長時序遙感觀測和區(qū)域氣候模式情景模擬為基礎(chǔ)，采用“觀測發(fā)現(xiàn)問題→模擬重建結(jié)果→機理過程解析”的研究思路，系統(tǒng)探究了東北地區(qū)植被物候變化對地表溫度的生物地球物理反饋及其機制。
研究發(fā)現(xiàn)，東北地區(qū)森林和農(nóng)田植被的生長期長度均呈延長趨勢。其中，森林主要表現(xiàn)為春季物候提前（0.39天/年，p < 0.05）；而農(nóng)田生長期的延長則是春季物候提前（0.24天/年，p < 0.01）和秋季物候延后（0.42天/年，p < 0.01）共同作用的結(jié)果（圖1）。這些植被物候變化顯著改變了東北地區(qū)地表溫度的時空分布格局，導(dǎo)致生長季地表溫度顯著下降。具體而言，森林物候變化的降溫效應(yīng)在5月最為顯著，降溫幅度達0.53±0.07℃；而農(nóng)田物候變化的降溫效應(yīng)貫穿整個生長季，尤其在6月（0.47±0.15℃）、7月（0.48±0.11℃）和9月（0.28±0.09℃）最為顯著（圖2）。基于雙阻抗模型的分析進一步揭示了不同生物物理路徑對地表溫度反饋的貢獻。結(jié)果表明，空氣動力學(xué)阻抗是森林和農(nóng)田地表溫度降低的主要驅(qū)動因素，貢獻率分別達到53%（-0.16±0.13℃ m2/m2）和51%（-0.34±0.20℃ m2/m2）。地表溫度與氣溫之間的反饋為次要作用，貢獻率分別為46%（-0.15±0.18℃ m2/m2）和38%（-0.29±0.25℃ m2/m2）（圖2）。這些發(fā)現(xiàn)深化了對植被物候與地表溫度相互作用機制的理解，凸顯了植被物候尤其是農(nóng)業(yè)物候動態(tài)在重塑區(qū)域氣候格局和季節(jié)變化中的關(guān)鍵作用。
該研究成果發(fā)表在國際期刊《Geography and Sustainability》（中國科學(xué)院一區(qū)TOP），由東北地理所于靈雪副研究員（第一作者）、美國太平洋西北國家實驗室劉野博士、北京地理所顏鳳芹副研究員、東北地理所張樹文研究員、楊久春高級工程師等人共同完成。研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（XDA28080503）、國家自然科學(xué)基金（42071025）和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會（2023240）等項目的資助。
圖1. 東北地區(qū)森林和農(nóng)田植被物候變化特征
圖2. 東北地區(qū)森林和農(nóng)田植被物候變化對地表溫度的影響及生物地球物理機制
相關(guān)論文信息如下：
Lingxue Yu,Ye Liu,Fengqin Yan,Lijie Lu,Xuan Li,Shuwen Zhang,Jiuchun Yang,Phenological control of vegetation biophysical feedbacks to the regional climate,Geography and Sustainability,2025,6(1),100202,https://doi.org/10.1016/j.geosus.2024.05.005.
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