青藏科考

第二次青藏科考揭示北半球植被春季物候提前加剧夏季干旱和热浪发生

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2020-01-09 08:20

遥感和地面观测均证实升温导致北半球植被春季物候提前。春季物候提前通过增加光合时长和光合速率从而有效提高植被生产力;另一方面,春季物候提前会加快土壤水分消耗,改变局地水循环和气候的季节动态。但相比于物候提前的碳汇效应,学术界关于北半球春季物候提前对水循环和气候的生物物理反馈机制,尤其是跨季节滞后效应的认识非常有限。

第二次青藏科考任务二北京大学城市与环境学院朴世龙教授研究组利用长时间序列的遥感植被叶面积指数数据和多套融合遥感信息的土壤水数据,结合统计分析和陆气耦合模式模拟,系统探讨了北半球植被春季物候提前对夏季土壤水的滞后影响。研究表明,由于春季物候提前,北半球春季植被蒸腾失水和降水量均增加,但降水增量不足以补偿蒸腾失水,导致大部分地区春季末土壤水含量下降。这一土壤变干趋势并延续到夏季,从而进一步改变了夏季地表能量平衡,致使高温热浪事件频率增加和强度加剧。需要指出的是,“物候提前导致夏季土壤变干”并非在所有地区皆成立,比如:在主要农业区,人为灌溉对土壤水的作用远胜于农作物春季物候提前的影响;在西伯利亚中部地区,上风向地区物候提前带来的水汽输入增量大于当地物候提前引起的蒸腾失水增量,导致该地区夏季土壤水不减反增。这一发现说明大尺度环流过程对水汽空间分布起到了重要的调节作用。该成果揭示了北半球春夏季节间植被动态和水循环复杂的交互作用,为准确预报夏季极端干旱和高温热浪事件提供了新的参考依据。

该研究成果以“Summer soil drying exacerbated by earlier spring greening of northern vegetation”为题在线发表在Science Advances杂志(doi:10.1126/sciadv.aax0255)。北京大学城市与环境学院2016级直博生连旭为第一作者,朴世龙教授为通讯作者。

https://advances.sciencemag.org/content/6/1/eaax0255

图1. 春季物候提前对夏季土壤水滞后影响的示意图

 

图2. IPSL模拟的春季物候提前对水循环的影响