自二十世纪中叶以来,北极和亚北极地区(下称 “北极-北方”,‘Arctic-boreal’)的变暖速度比全球平均水平快几倍,预计未来几十年还会进一步快速变暖。然而,快速变暖也伴随着气候压力和干扰,包括干旱、永冻土退化、火灾和昆虫爆发。高纬度地区的快速变暖和日益加剧的干扰造成了广泛的植被变化和未来碳预算的不确定性。要更好地预测植被的动态和功能,就需要确定恢复力的特征,这表明生态系统从扰动中恢复的能力。
在最新一期的NEE中,俄亥俄州立大学刘彦兰课题组发表了研究文章,探讨了气候变化以及干扰对于北极-北方地区植被恢复力的影响。作者利用遥感绿度的时间自相关性,量化了 2000-2019 年期间北美西北部北极-北方地区生态系统的时变植被恢复力。我们发现,北方地区南部森林(包括呈现绿化趋势的森林)的植被恢复力明显下降,而大部分北极苔原的植被恢复力则有所上升。海拔高、植被茂密的温暖干燥地区是复原力下降的热点地区之一。在森林损失和火灾之前和之后,复原力都进一步下降,尤其是在北方地区的南部森林。 这些研究结果表明,气候变暖和干扰一直在改变植被的恢复能力,有可能破坏未来气候下高纬度碳吸收的长期增长预期。 | 主要图表
图2 . 南部北方森林的植被恢复力普遍下降,而北极苔原的植被恢复力则有所上升。该地图显示了从 2000 年到 2019 年整个 ABoVE 核心领域的复原力趋势(后均值)。只有显示出显著趋势(双侧 t 检验 α = 0.05)的区域才会着色。插图显示了复原力趋势的纬度变化,其中直线和灰色带分别表示平均值和标准偏差。
图2.绿化并不总能增强植被恢复力。a – f ,外层饼图显示所有植被区域中显着(两侧t检验α = 0.05)增加(R+)、显着减少(R−)和不显着(R-NS)恢复趋势的面积分数( a ) 和主要土地覆盖类型,包括常绿林 ( b )、落叶林 ( c )、灌木丛 ( d )、草本 ( e ) 和稀疏植被 ( f )。嵌套的内部饼图显示每个弹性趋势组(外部饼图)内显着绿化、褐变和非显着(EVI-NS)绿化趋势的面积分数。每个面板中的像素数量均标注在圆括号中。
图3.在温暖干燥、活动层深、海拔高、绿度高、土壤氮含量低的地区,植被恢复能力更容易下降。a,预测植被恢复力变化方向的环境因素的相对重要性。准确度平均下降幅度越大,说明其重要性越高。条形高度和误差条分别表示 100 次模拟中准确率平均下降的中位数和 95% 的不确定区间。b, 部分依存图说明分类概率对八大预测因子的响应。线条和条带分别表示 100 次模拟中复原力上升(R+)和下降(R-)概率的中值和 95% 不确定区间。ST,夏季温度;ALT,活动层厚度;PAS,雪降水;CMD,气候水分亏缺。图4.土地覆被变化(LCC)和火灾往往伴随着复原力的下降。a, 气候驱动的 LCC 前后 5 年之间低于基线 (F(R−)) 的复原力分数,按 LCC 类型分组; b,对于每种 LCC 类型,F(R−) 的纬度变化按 0.75° 的 bin 大小分组。c, d, F(R−) 火灾前后按火灾前土地覆盖类型 ( c ) 和相应的纬度变化 ( d ) 分组,类似于a和b。
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