冬季，北半球近三分之一的陆地表面被雪覆盖。随着气候预警的发布，季节性积雪的范围和持续时间有所下降，这一趋势在近几十年来有所加剧。较早的融雪对陆地生态系统有多个直接影响，例如许多生物所依赖的越冬期缩短、叶片物候提前和生长季节延长。这对物种分布、生态系统生产力和生物地球化学循环具有级联效应。这些影响包括北极和高山生态系统的绿化；即植被覆盖和活动的长期增加。尽管绿化在寒冷地区很普遍，但远非均匀，其空间复杂性仍然令人困惑。值得注意的是，还没有试图确定绿化复杂性的哪一部分可以归因于雪与植被的相互依存关系。季节性积雪持续时间的减少导致温带山区植物补充和生长的条件发生变化。然而，在复杂地形中以多年代际尺度捕捉积雪和植被动态的复杂性是一项巨大的挑战。为了解决以上科学问题，
本研究基于高空间分辨率和长扩展时间覆盖于一体的卫星图像数据，探讨了无雪期和降雪多年变化植被覆盖变化及其与气候变化之间的关系，强调了雪在寒冷地区生态系统的结构和功能中至关重要。
研究结果显示：
在影响生长季节热量积累方面，积雪持续时间的减少超过了增温。这种积累是在后期融雪地点观察到明显绿化的关键驱动因素，尤其是在植被稀疏、朝北的碎石中。
研究结果全面描述了逐渐减少的雪原中植被的快速变化，并强调了积雪覆盖动力学在揭示温带高山地区绿化复杂性方面发挥的关键作用。
![]()
图1 |欧洲温带山区沿积雪梯度的绿化趋势。a、 2004年6月拍摄的无云蓝色大理石下一代地球照片，显示了欧洲三个主要白雪覆盖的山脉的范围。上部插图表示欧洲的位置。对于每个范围，较低的插图表示1985-1996年和2011-2022年两个12年期间7月气温（ΔT07）和ΔSMOD的平均差，以及相应的±95%置信区间。b、 不同初始植被覆盖值下NDVImax沿SMOD梯度的百分比变化，由第一阶段的NDVImax表示。宽度分别为0.05个单位和5天的SMOD和NDVImax仓。对于每种组合，随机采样了1000个像素，以估计两个周期之间的中值百分比变化。白色区域表示小于1000像素的组合。DOY，一年中的某一天。![]()
图2|积雪减少和气温升高对GDD的影响。a、 显示ESM（顶部）和LSM（底部）在无雪生长季节（GDD，深色区域）的累积度日数的增加，基于高海拔地区日平均气温的典型年变化过程。浅色区域分别表示由于+1.5°C的升温和15天的早期SMOD导致的GDD增加，并显示了相应的GDD百分比变化。b、 在升温1.5°C的情况下，模拟SMOD变化时GDD的百分比变化。虚线表示从-9到-19d的连续2d SMOD偏移。粗蓝线表示与a中一样的15 d偏移。橙线表示没有SMOD偏移的1.5°C变暖的影响。c、 在1985-1996年和2011-2022年期间，沿三个研究地块的SMOD梯度观察到GDD的百分比变化。密度图显示使用（蓝色）或不使用（橙色）计算两个时期之间SMOD变化的结果。EOS，季末。图3|绿化对GDD的敏感性。a、 基于一年中最热季度的平均气温（T）的三个热域的地理分布。数据参考海拔2000米处的长期平均值（1980-2010年）。b，NDVImax的百分比变化是GDD百分比变化的函数。显示ESM（SMOD<150）、ISM（150<SMOD<170）和LSM（SMOD>170）以及每个热域的关系。显示了每增加2%GDD，500个随机采样像素的分布。粗线是平滑的中值，灰色区域对应于分布的第二个三分之一（33-66%）。为清楚起见，仅显示初始NDVImax在0.15-0.3范围内的像素。
图4|特定栖息地对气候变化和绿化的敏感性。a、 2011-2022年期间，阿尔卑斯山西南部9076个树线以上植被地块的SMOD和NDVImax值的密度分布。虚线表示分布中位数。四个集群（2）、（3）、（4）和（5）对应于指示LSM的物种组合。b、 NDVImax低（<0.3）和高（>0.3）初始值的每簇GDD的LRR。c、 NDVImax的LRR与b相同。点表示每个簇中n=150（b）和n=80（c）随机采样位点的平均值。线条代表平均值的95%置信区间。叠加小提琴图显示值的分布。字母表示基于双侧成对t检验聚类之间存在显著差异（P<0.05）。
由于对长期季节性积雪的严格依赖，晚雪融生态系统是气候的“哨兵”，拥有独特的分类和生物功能多样性。随着气候变暖，低海拔和最南端的雪原正在消失，LSM被更通用的植物物种定居。与此同时，高海拔持续积雪斑块的消失为建立新的物种组合开辟了空白空间，类似于冰川翻新后观察到的主要演替。研究结果表明晚融生态系统对气候变化特别敏感，因为在过去的几十年里，在生长季节经历了最显著的热量积累比例变化。在有空地可供侵入的地方，植被变化甚至更快。此外，冬季积雪融化和朝北的暴露所提供的水可以防止过度辐射，有助于生态系统免受水资源限制，成为绿化热点和水文避难所。本研究记录了积雪变化如何在温暖的气候下支撑高山地区绿化热点的出现。它指出了包括积雪持续时间的两个方面的重要性，即其长期平均值的空间变化及其对变暖的响应幅度，以评估高山植被对气候变化的暴露和敏感性。
