東北地理所在揭示濕地冷卻效應(yīng)受區(qū)域氣候梯度的調(diào)控研究方面取得進(jìn)展
濕地作為水陸交錯(cuò)帶的過(guò)渡型生態(tài)系統(tǒng)，不僅兼具碳匯功能與水文調(diào)節(jié)作用，更對(duì)局地氣候具有顯著的調(diào)控效能。其典型的淹水環(huán)境賦予了濕地獨(dú)特的“冷濕小氣候特征，這一冷卻效應(yīng)已成為濕地生態(tài)服務(wù)的重要組成部分。然而，現(xiàn)有濕地冷卻效應(yīng)研究多局限于單一區(qū)域，對(duì)于氣候梯度如何調(diào)控濕地冷卻效應(yīng)的強(qiáng)度、范圍及穩(wěn)定性，尚未形成系統(tǒng)認(rèn)知。本研究立足區(qū)域氣候異質(zhì)性，系統(tǒng)解析濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)、半干旱等不同氣候區(qū)濕地冷卻效應(yīng)的差異化特征與驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以期為區(qū)域生態(tài)規(guī)劃與氣候適應(yīng)策略的科學(xué)制定提供重要支撐。
研究基于長(zhǎng)期的地表溫度遙感觀測(cè)序列，采用“以空間替代時(shí)間”的方法，結(jié)合蒸散發(fā)、反照率等關(guān)鍵指標(biāo)，系統(tǒng)解析了濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)、半干旱等不同氣候區(qū)濕地冷卻效應(yīng)的特征與驅(qū)動(dòng)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)（圖1）：濕地的冷卻效應(yīng)呈現(xiàn)顯著的晝夜不對(duì)稱(chēng)性：生長(zhǎng)季期間，自然濕地白天降溫效應(yīng)顯著（?1.20 ± 0.77 K），夜間僅輕微增溫（0.05 ± 0.63 K）；雖然人工濕地白天同樣具備降溫作用，但夜間增溫幅度更大（0.64 ± 0.41 K），大幅削弱了晝夜的凈降溫效果。從驅(qū)動(dòng)機(jī)制來(lái)看，兩類(lèi)濕地在白天均因較低的反照率增強(qiáng)了太陽(yáng)輻射吸收，且生長(zhǎng)季早期的蒸散發(fā)是熱量向大氣傳輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿Γ浩渲凶匀粷竦卣羯l(fā)率（0.13 ± 0.30 mm/d）顯著高于人工濕地（0.02 ± 0.22 mm/d），而夜間水體的釋熱則在一定程度上抵消了白天的降溫效應(yīng)。
圖1. 濕地變化對(duì)白天地表溫度與夜間地表溫度（ΔLSTD 和 ΔLSTN）及其晝夜溫差（DTR）的影響。a–c：自然濕地在不同氣候區(qū)對(duì)白天、夜間溫度及晝夜溫差的影響；d–f：在相同氣候背景下人工濕地的對(duì)應(yīng)影響。ALL、H、SH 和 SA 分別代表全區(qū)、濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)和半干旱區(qū)。點(diǎn)的顏色表示增暖或降溫效應(yīng)：紅色為增暖，藍(lán)色為降溫；點(diǎn)的大小也對(duì)應(yīng) H、SH 和 SA 區(qū)域，依次增大。
更值得關(guān)注的是，氣候梯度對(duì)濕地冷卻效應(yīng)的調(diào)控作用顯著（圖2）。自然濕地憑借穩(wěn)定的非輻射過(guò)程，展現(xiàn)出穩(wěn)定的降溫特性：濕潤(rùn)地區(qū)夜間呈現(xiàn)降溫效應(yīng)，干旱地區(qū)夜間則輕微增溫，恰好抵消了不同濕度梯度下白天的降溫差異，最終在各類(lèi)氣候條件下均能維持穩(wěn)定的降溫效果。相比之下，人工濕地的降溫能力表現(xiàn)出強(qiáng)烈的濕度依賴(lài)性，其蒸散發(fā)在生長(zhǎng)季初期與后期形成“雙峰”特征，僅在半干旱區(qū)能實(shí)現(xiàn)顯著降溫（?0.82 ± 0.34 K）；而在濕潤(rùn)地區(qū)，夜間釋熱超過(guò)了白天降溫，反而導(dǎo)致輕微凈增溫（0.02 ± 0.25 K）。
圖2. 濕地變化對(duì)生長(zhǎng)季地表過(guò)程的影響（反照率、蒸散發(fā)）。a–c：不同氣候區(qū)下，自然濕地蒸散發(fā)（a）與反照率（b）變化的空間格局；c 給出相應(yīng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。d–f：人工濕地變化對(duì)蒸散發(fā)與反照率的影響，氣候類(lèi)別與自然濕地相同。
該項(xiàng)研究也給我們帶來(lái)了重要的管理啟示：自然濕地的地表降溫功能具有不可替代性，其持續(xù)穩(wěn)定的高蒸散發(fā)是支撐區(qū)域氣候韌性的關(guān)鍵自然因素。盡管人工濕地可實(shí)現(xiàn)局部降溫，但受淹水條件與蒸散發(fā)波動(dòng)的雙重制約，難以復(fù)制自然濕地的長(zhǎng)期氣候效益。這意味著，僅依賴(lài)人工濕地替代自然濕地的降溫功能，無(wú)法從根本上緩解區(qū)域熱脅迫問(wèn)題，凸顯了保護(hù)現(xiàn)有自然濕地、優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)于應(yīng)對(duì)全球變暖的核心價(jià)值。
研究成果于近期以“Satellite observation reveals wetland-induced local cooling moderated by regional climate gradients”為題發(fā)表在Science of Remote Sensing上，由生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與模擬學(xué)科組碩士研究生高曉紅（第一作者）、特別研究助理閆卓冉以及于靈雪副研究員（通訊作者）等共同完成。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（42071025）、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)（XDA28080503）、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2023240）、吉林省長(zhǎng)白英才（202441137）項(xiàng)目的資助。
論文信息如下：
Xiaohong Gao,Zhuoran Yan,Lun Bao,Luan Li,Li Gao,Lingxue Yu. Satellite observation reveals wetland-induced local cooling moderated by regional climate gradients. Science of Remote Sensing,2025. https://doi.org/10.1016/j.srs.2025.100292
Liu,T.,Yu,L.,Yan,Z.,Li,X.,Bu,K.,& Yang,J. (2025). Enhanced climate mitigation feedbacks by wetland vegetation in semi-arid compared to humid regions. Geophysical Research Letters,52,e2025GL115242. https://doi.org/10.1029/2025GL115242.
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