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DOI:https://doi.org/10.5194/bg-21-5481-2024![]()
2022 年夏季，欧洲的森林经历了创纪录的干旱。各种森林类型在生长季节对极端气候的反应方向取决于一系列内部和外部因素。这些因素包括极端条件的程度和严重程度，以及适应环境线索的树木生态生理特征，这些特征表现出明显的区域差异。在本研究中，我们旨在 (1) 量化 2022 年极端土壤和大气干旱的程度和严重程度，并与过去两年最极端的年份（2003 年和 2018 年）进行比较，(2) 量化不同森林类型对大气和土壤干旱的响应，包括冠层褐变和光合作用，以及 (3) 将森林的功能特征与在冠层水平远程观察到的新兴响应联系起来。为此，我们使用了 2000 年至 2022 年之间的空间气象数据集来识别极端土壤和大气干燥的条件。我们利用来自中分辨率成像光谱仪 (MODIS) 的植被近红外反射率 (NIR v ) 和全球 OCO-2 太阳诱导荧光 (GOSIF) 作为生态系统总生产力的观察代理，以量化森林在冠层水平的响应。2022 年夏季，欧洲南部地区经历了异常明显的大气和土壤干旱。与 2018 年的干旱相比，这些极端条件导致森林的 GOSIF 下降范围扩大了 30%，与 2003 年的干旱相比，下降范围扩大了 60%。尽管 2018 年的大气和土壤干旱评分比 2022 年更广泛、更严重（由观察到的最大z 分数更大表示），但对森林的负面影响（由 GOSIF 下降表示）在 2022 年明显更大。2022 年，不同类型的森林受到极端条件的影响程度不同。落叶阔叶林受到的影响最大，因为其分布范围内的干旱程度和严重程度最大。相比之下，北欧以常绿针叶林 (ENF) 为主的地区在 2022 年经历了正土壤湿度 (SM) 异常和最小的负水汽压差 (VPD)。这些条件导致树冠绿化增强和太阳诱导荧光 (SIF) 信号增强，受益于气候变暖。尽管极端条件较少，但 2022 年树冠受损程度较高，凸显了欧洲森林在未来干旱面前的明显脆弱性。图 2 2003 年、2018 年和 2022 年欧洲地区平均水汽压差 (VPD) 和表层 (0-7 厘米深度) 土壤湿度 (SM) 的标准化夏季 (JJA) 异常 ( z分数)。
图 3夏季 (JJA) 期间森林地区的(a) VPD 和( b ) SM 异常的强度 ( z 分数) 和范围 (受影响面积，Mha) 。z 分数，值从-1到 1，被认为是正常的 (在平均值的 1 个标准差内)。阴影橙色区域标记低于正常情况，阴影绿色区域标记高于正常情况。
图 4夏季(JJA) 期间森林地区的(a) GOSIF 和(b) NIR v异常的强度 ( z 分数) 和范围 (受影响面积，Mha) 。z 分数，值从-1到 1，被认为是正常的 (在平均值的 1 个标准差内)。阴影橙色区域标记低于正常情况，阴影绿色区域标记高于正常情况。
图 5 (a) 2003 年、2018 年和 2022 年夏季 (JJA) 欧洲的GOSIF 异常（以z分数表示）和(b)面积覆盖率（以每种森林类型占总面积的百分比表示）。阴影橙色区域表示低于正常水平的情况，阴影绿色区域表示高于正常水平的情况。地图上的白色区域表示非森林地区。
图 6 (a) 2003 年、2018 年和 2022 年夏季 (JJA) 欧洲的NIR v异常（以z分数表示）和(b)面积覆盖率（以每种森林类型占总面积的百分比表示）。在图(b)中，阴影橙色区域标记低于正常水平的情况，阴影绿色区域标记高于正常水平的情况。地图上的白色区域标记非森林区域。
图 72003 年、2018 年和 2022 年夏季（JJA）干旱地区标准化 GOSIF 异常与（a） VPD 和（b） SM 之间的空间回归。虚线表示不显著的关系（ p > 0.05）。
图 82003 年、2018 年和 2022 年夏季（JJA）干旱地区和正常地区的标准化 NIR v异常与（a） VPD 和（b） SM之间的空间（所有像素）回归。
图 92003 年、2018 年和 2022 年夏季 (JJA) 期间检测到的(a)干旱区域和(b)正常区域的 GOSIF 与 SM 和 VPD 绝对值的时间偏相关系数。
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