青藏高原是仅次于两极的最大陆地冰冻圈，也是北半球中纬度海拔最高、积雪覆盖最广的地区，对气候变化高度敏感。近50年来，青藏高原经历了两倍于全球平均的升温过程，大部分地区的积雪面积、持续时间、雪水当量持续减少。政府间气候变化专门委员会（IPCC）警告，积雪变化将导致植被生长活动发生重大改变，影响生态系统结构和功能。总初级生产力（GPP）是植被生长的基础，也是实现绿色碳汇的重要途径，了解和掌握GPP变化对碳-水循环、气候调节等至关重要。积雪变化能够改变土壤水热、养分、光合辐射等条件，直接或间接影响GPP变化。然而，在青藏高原地区，相比于气温、降水以及太阳辐射等气候因素，积雪变化对GPP的影响程度和作用机制了解甚少，以致陆地生态系统模型还不能准确评估积雪变化情景下高寒生态系统碳循环的动态变化。
为此，南京大学高分辨率遥感实验室开展了青藏高原积雪变化对GPP影响的研究，基于多源遥感数据提取了积雪终日（SCED）、积雪覆盖日数（SCD）、平均雪水当量（SWE）三个积雪指标以及春季、夏季以及整个生长季节GPP，首次全面揭示了1982–2018年不同季节GPP对积雪变化的响应格局，量化了不同积雪指标对GPP变化的重要性，并阐明了不同地理条件下积雪变化对GPP的作用机制。 研究表明，青藏高原有超过15%的区域积雪变化对GPP的影响显著的，显著影响区域的比例：春季>夏季>整个生长季节。在冷干地区，SCD、SWE与GPP主要呈显著正相关关系，在暖湿地区与GPP主要呈显著负相关关系，而SCED与GPP相关关系在不同水热下规律不明显。![]()
图1 不同地理区域GPP对积雪变化的响应格局
（I 干旱区，II 半干旱区，Ⅲ 半湿润区，Ⅳ 湿润区）
![]()
图2 不同气温和降水条件下GPP对积雪变化的响应差异影响GPP变化的主导积雪指标具有明显的地理区域和季节性差异，整体上SCD>SWE>SCED。在不同季节，SCD与SCED对春季GPP的影响区域比例大于夏季GPP和整个生长季节GPP，而SWE对GPP的影响区域比例情况则正好相反。而在不同地理区域，SWE对半干旱区和干旱区GPP变化的影响更大，而SCD、SCED对半湿润区和湿润区GPP变化的影响相对更大。![]()
图3 影响不同地理区域不同季节GPP变化的最主要积雪指标积雪的温度效应和水分效应很大程度上决定积雪变化与GPP正、负相关关系，而积雪的生长效应对各季节GPP影响较弱。在大多数地区，积雪的正水分效应对春季GPP影响较大，而对于夏季和整个生长季节GPP，积雪的负温度效应相对较大。相对湿润地区主要为负温度效应，相对干旱地区主要为正水分效应，且随着地区干旱程度增加积雪的水分效应增强。
![]()
图4 不同地理区域积雪变化对不同季节GPP的影响路径系数 该发现将有助于更好地理解积雪变化对植被固碳的贡献，为改进陆地生态系统模型中积雪-GPP相互关系的模拟提供理论参考，降低积雪变化对高寒生态系统碳源汇影响预测的不确定性。该研究成果近日以“Increased snow cover enhances gross primary productivity in cold and dry regions of the Tibetan Plateau”为题发表于Ecosphere。南京大学地理与海洋科学学院博士生刘豪为论文第一作者，肖鹏峰教授为论文通讯作者，张学良副教授、硕士吴悠绿为论文合作作者。该研究得到国家自然科学基金项目（42171307）和南京大学关键地球物质循环前沿科学中心“GeoX”交叉项目资助。Hao Liu, Pengfeng Xiao, Xueliang Zhang, and Youlv Wu. 2023. “Increased Snow Cover Enhances Gross Primary Productivity in Cold and Dry Regions of the Tibetan Plateau.” Ecosphere 14(9): e4656. https://doi.org/10.1002/ecs2.4656![]()
