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    城—郊研究预测植被未来物候变化


      与郊区相比,城市植被或许生长期更长。近日,南京大学国际地球系统科学研究所教授张永光带领的生态遥感研究团队在城市气候变化和植被光合物候监测方面取得进展,相关论文6月24日刊登于《自然—生态和进化学》。


      随着全球气候变化的加剧和大气中CO2浓度的不断上升,全球植被的物候期(尤其是北半球中高纬度地区)发生了显著变化。植被物候期对全球变暖等环境条件的响应,会对全球植被的光合作用以及陆地碳汇产生重要的影响。目前,关于植被物候的变化情况主要采用传统的植被指数或者地面物候观测,但这些观测只能反映植被“绿度”的变化,不能反映真实的植被光合物候。此外,大多数前人研究均侧重于温度对植被物候变化的影响,忽视了其他同时发生显著变化的环境因素,例如大气CO2浓度等。


      为此,张永光、南京大学博士研究生王松寒等人,提出一种基于城市—郊区梯度的研究方法。张永光告诉《中国科学报》,城市地区由于热岛效应和高人为排放,其温度和大气CO2浓度会比郊区高,因此可以将城市地区作为温度和CO2浓度提升情境下的控制实验,将郊区作为对照实验,研究植被在未来气候变化情境下的物候变化。


      为了提取植被光合物候信息,研究人员主要使用了高空间分辨率的叶绿素荧光数据(OCO-2 SIF),SIF可直接反映植物光合作用和光合生理状况,被视为研究植物光合作用的“无损探针”。他们采用北半球中高纬度地区880个城市及其相应的郊区作为研究区,分别提取了城市和郊区植被的光合物候信息和结构物候信息。


      结果显示,相较于郊区植被,城市地区植被的光合作用开始时间、达到峰值时间通常较早,其光合作用结束时间通常较晚,因此城市植被通常具有较长的生长期。该差异在北半球几乎所有城市中均存在,且在半干旱地区更为显著。


      研究人员进一步采用偏相关分析和逐步回归等方法分析了影响植被光合物候差异的决定性因素,结果显示,植被光合物候开始期和峰值期提前的主要影响因素是温度和大气CO2,而植被光合物候结束期延后的主要影响因素是大气CO2。最后,基于不同的排放情景,该团队还对未来20年植被光合物候的变化趋势进行了预测。该研究揭示了全球变化尤其是升温和CO2浓度升高对植被光合作用的促进作用。


      该研究也表明最新的日光诱导叶绿素荧光遥感技术可以在全球变化遥感、生态遥感方面提供最新的数据支撑。


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    责任编辑 | 周怡


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