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摘要
植被物候是气候变化最敏感的指示指标，其变化影响陆地生态系统碳水循环并反馈气候系统。然而，人们对不同气候变化情景下植被物候如何变化仍然缺乏了解。本研究利用11个基于过程的物候模型预测了北半球三种气候变化情景（SSP126、SSP245和SSP585）下生长季开始时间（SOS）的变化。结果表明，单阶段模型和两阶段模型的模拟性能相似，都超过NULL模型。在强变暖情景（SSP245和SSP585）下，春季物候预计将继续提前，而在中度变暖情景（SSP126）下，提前趋势预计将在2060年左右逆转，这一结果验证了积温动态需求与温升积温供应权衡决定了春季物候的变化（Fu et al., 2019 GCB）。研究结果表明，气候变暖不一定导致春季持续提前，未来气候变暖条件下准确理解陆地生态系统碳水循环过程对气候变化的响应，需要准确模拟植被动态过程模型中的物候动态。
数据与方法
春季物候模型：选择11种基于chilling、forcing以及photoperiod的春季物候模型。
模型校准：采用模拟退火算法对11个春季物候模型进行校准，基于均方根误差（RMSE）以及赤池信息量准则（AIC）评价模型。
主要结论
基于过程的模型在预测北半球植被春季物候变化方面优于统计模型；
单阶段模型的性能与两阶段模型相当，最佳模型因植被类型而异；
每个模型的模拟SOS具有相似的空间格局，模拟的SOS解释了>75%的变化；
SOS的持续提前可能与强变暖情景下forcing的快速满足有关，而中度变暖可能会减少chilling，从而导致需要更长的时间来满足更高的forcing需求，最终导致SOS推迟（图5）；
图5. Chill days变化趋势的空间模式
在强变暖情景（SSP585）下，春季物候将持续提前，而在中度变暖情景（SSP126）下，到2060年左右，春季物候的提前趋势将逆转（图6）；
图6. 三种气候变暖情景下，2021-2100年七种植被类型的平均SOS的时间变化
研究结果表明，在不同的增温条件下，物候趋势可能表现出不同的模式，这可能对物种间的相互作用、生物多样性和生态系统功能产生广泛的影响（图7）。
图7. 三种SSP情景下，七种植被类型在不同时期的平均SOS变化
论文作者
北京师范大学水科学研究院付永硕教授为论文通讯作者，水科学研究院博士后莫云华和2022级博士研究生陈首志为共同一作。研究得到国家自然科学基金杰出青年科学基金项目和国家自然科学基金国际合作研究项目的资助。
相关推荐
Fu YH, Zhang X, Piao S, et al. Daylength helps temperate deciduous trees to leaf-out at the optimal time. Glob Change Biol. 2019; 25: 2410–2418. https://doi.org/10.1111/gcb.14633
引用格式：
Mo, Y., Chen, S., Wu, Z., Tang, J., & Fu, Y. (2024). The advancement in spring vegetation phenology in the Northern Hemisphere will reverse after 2060 under future moderate warming scenarios. Earth's Future, 12, e2023EF003788. https://doi.org/10.1029/2023EF003788
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文案 | CHER Lab
排版 | 王楠 龚玉凤
审核 | 付永硕
联系 | yfu@bnu.edu.cn
