青藏科考

气候变暖背景下,林线生长季冻害事件出现增加的原因

文章来源 :
2022-02-21 14:44

据预测,在全球尺度上极端低温可能会随着未来气候变暖而减少。然而,升温对高海拔地区冻害事件出现概率的影响更加复杂,且存在一定不确定性。气候变暖背景下,高海拔地区的生长季冻害事件会否出现增加或减少趋势,目前关于相关成因机制研究仍较匮乏。夜间低温和日间强太阳辐射联合导致的低温光抑制效应,生长季早期冻害事件的增加可能会限制林线以上的幼苗生长,导致气候变暖背景下的林线上升可能会减缓。因此,研究气候变暖背景下,高山林线生长季早期冻害事件的变化趋势及其成因将有助于理解全球林线动态变化机制。

“西风-季风协同作用及其影响”任务“西风-季风协同作用及其环境效应”专题中科院青藏高原研究所生态系统格局与过程团队罗天祥研究员等基于藏东南色季拉山两典型树种(急尖长苞冷杉和方枝柏)林线的11年微气象观测数据(2006-2016),系统分析了生长季早期冻害事件特征与年平均气温、生长季开始时间及太阳辐射的关系。本研究将日最低土壤温度(-5 cm)2 °C作为定义生长季开始和结束的阈值,将生长季早期定义为从生长季开始至6月底。研究结果表明:1. 生长季早期冻害事件在阳坡及较温暖的年份更加频繁强烈,且有随年平均气温升高而增加的趋势(图1);2. 随生长季提前及太阳辐射增强,生长季早期冻害事件增加(图2和图3)。在季风气候影响下,太阳辐射的最大值通常出现在晴朗干燥的生长季早期(4-5月,季风来临之前)。

生长季提前和辐射冷却效应增强(日间太阳辐射越强、温度越高,夜间出现低温冻害事件的可能性越高)是导致高海拔地区生长季早期冻害事件增加的主要原因。本研究揭示了气候变暖下高海拔地区生长季早期冻害事件增加的物理机制,阐明了辐射冷却效应在高海拔地区春季冻害事件中的普遍作用,指出未来气候变暖下生长季早期冻害事件可能会增加。由于生长季早期冻害事件增加可能严重阻碍林线以上的幼苗生长,气候变暖背景下,高山林线的上升可能会出现减缓甚至停止。

本研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究专项等项目的资助。研究成果以“Causes for the increase of early-season freezing events under a warmer climate at alpine Treelines in southeast Tibet”为题在线发表于Agricultural and Forest Meteorology(罗天祥研究员为通讯作者,特别研究助理沈维为第一作者)。

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192322000569


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图1 生长季早期冻害事件的频率、强度和持续时间在阳坡及较温暖的年份更高(a-d),且随年平均气温升高而增加(e-g)


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图2 生长季早期冻害事件的频率、强度和持续时间随生长季提前而增加


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图3 生长季早期冻害事件频率、强度和持续时间随生长季早期太阳辐射增强而增加