東北地理所在農(nóng)田和森林物候?qū)^(qū)域氣候的生物物理反饋差異及機(jī)制方面取得新進(jìn)展
植被物候是反映氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的重要指示器。同時(shí)，植被物候變化通過調(diào)節(jié)地表與大氣之間的生物地球物理過程（如水分和能量交換）和生物地球化學(xué)過程（如碳收支），進(jìn)一步對(duì)區(qū)域氣候產(chǎn)生重要影響。然而，目前關(guān)于植被物候變化對(duì)區(qū)域氣候影響的生物地球物理反饋機(jī)制，仍缺乏系統(tǒng)的定量分析?；谏鲜霰尘埃狙芯恳蚤L時(shí)序遙感觀測(cè)和區(qū)域氣候模式情景模擬為基礎(chǔ)，采用“觀測(cè)發(fā)現(xiàn)問題→模擬重建結(jié)果→機(jī)理過程解析”的研究思路，系統(tǒng)探究了東北地區(qū)植被物候變化對(duì)地表溫度的生物地球物理反饋及其機(jī)制。
研究發(fā)現(xiàn)，東北地區(qū)森林和農(nóng)田植被的生長期長度均呈延長趨勢(shì)。其中，森林主要表現(xiàn)為春季物候提前（0.39天/年，p < 0.05）；而農(nóng)田生長期的延長則是春季物候提前（0.24天/年，p < 0.01）和秋季物候延后（0.42天/年，p < 0.01）共同作用的結(jié)果（圖1）。這些植被物候變化顯著改變了東北地區(qū)地表溫度的時(shí)空分布格局，導(dǎo)致生長季地表溫度顯著下降。具體而言，森林物候變化的降溫效應(yīng)在5月最為顯著，降溫幅度達(dá)0.53±0.07℃；而農(nóng)田物候變化的降溫效應(yīng)貫穿整個(gè)生長季，尤其在6月（0.47±0.15℃）、7月（0.48±0.11℃）和9月（0.28±0.09℃）最為顯著（圖2）?；陔p阻抗模型的分析進(jìn)一步揭示了不同生物物理路徑對(duì)地表溫度反饋的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明，空氣動(dòng)力學(xué)阻抗是森林和農(nóng)田地表溫度降低的主要驅(qū)動(dòng)因素，貢獻(xiàn)率分別達(dá)到53%（-0.16±0.13℃ m2/m2）和51%（-0.34±0.20℃ m2/m2）。地表溫度與氣溫之間的反饋為次要作用，貢獻(xiàn)率分別為46%（-0.15±0.18℃ m2/m2）和38%（-0.29±0.25℃ m2/m2）（圖2）。這些發(fā)現(xiàn)深化了對(duì)植被物候與地表溫度相互作用機(jī)制的理解，凸顯了植被物候尤其是農(nóng)業(yè)物候動(dòng)態(tài)在重塑區(qū)域氣候格局和季節(jié)變化中的關(guān)鍵作用。
該研究成果發(fā)表在國際期刊《Geography and Sustainability》（中國科學(xué)院一區(qū)TOP），由東北地理所于靈雪副研究員（第一作者）、美國太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室劉野博士、北京地理所顏鳳芹副研究員、東北地理所張樹文研究員、楊久春高級(jí)工程師等人共同完成。研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA28080503）、國家自然科學(xué)基金（42071025）和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2023240）等項(xiàng)目的資助。
圖1. 東北地區(qū)森林和農(nóng)田植被物候變化特征
圖2. 東北地區(qū)森林和農(nóng)田植被物候變化對(duì)地表溫度的影響及生物地球物理機(jī)制
相關(guān)論文信息如下：
Lingxue Yu,Ye Liu,Fengqin Yan,Lijie Lu,Xuan Li,Shuwen Zhang,Jiuchun Yang,Phenological control of vegetation biophysical feedbacks to the regional climate,Geography and Sustainability,2025,6(1),100202,https://doi.org/10.1016/j.geosus.2024.05.005.
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