北半球返青期提前,或致增温加速?
来源:中国气象报   发布时间:2020-04-09
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  本期嘉宾:中科院大气物理研究所研究员贾根锁、副研究员徐希燕

  采访人:中国气象报记者 张格苗

  本期观点:

  气候变暖导致中高纬度植被春季返青期普遍提前,北半球春季返青期每十年平均提前约4-5天。

  北半球的温带森林和北方森林春季返青期提前对北半球中高纬度地区有明显增温效应。

  春季返青期处于春夏转折期,植被变化与融雪过程相互作用,会调节近地面的水汽含量和能量收支。

 

  “春到人间草木知”,2020年早春刚至,便有武汉大学樱花提前盛开、河南小麦提前8至10天返青等消息见诸报端。那么,今年春暖花开、万物复苏的时间是不是来得更早一些呢?

  其实,植物提前“复苏”的现象并非今年刚刚开始,也并非只在我国发生。中科院大气所徐希燕副研究员、贾根锁研究员联合美国劳伦斯伯克利国家实验室、南京信息工程大学同行研究发现,随着气候变暖,北半球中高纬度地区植被春季返青期普遍提前,而这种大尺度的返青期提前现象反过来又加速了全球变暖,还会影响东亚季风强度和降水。

  北半球返青期每十年平均提前约4-5天

  “燕子去了,有再来的时候;杨柳枯了,有再青的时候;桃花谢了,有再开的时候。”朱自清先生著名散文《匆匆》中说到的“再青的时候”正是科学家们定义的“返青期”——经过枯黄休眠期之后,植物由气候节律触发而开始萌动,刚刚长出新叶的时期,这也是植被物候的转折期。返青期提前意味着植被长出新叶的时间提早了。也就是说,每年冬春转换之际,人们在户外看到树木长出叶芽和新叶的时间变早了。

  与普通公众“出门看”不同,科学家研究大范围返青期变化主要靠卫星。依据植被反射光谱是否达到一定阈值,科学家就能确定成片植被冠层新叶的均值。为了更科学地评估大尺度返青期变化,徐希燕和贾根锁研究团队分析了上世纪80年代以来的多种卫星遥感时间序列数据,并整理和综合了40多个针对不同地区不同时间段的研究成果,发现北半球春季返青期确实一直在提前,且每十年平均提前约4~5天。

  相比之下,科学家对南半球返青期变化的研究较少。但也有一些研究关注到南半球部分区域返青期和花期提前的现象。不过,徐希燕认为,与北半球相比,南半球大陆面积较小,且大陆部分主要位于热带和亚热带,植被对温度变化的响应没有中高纬那么明显,因此理论上很难出现像北半球那样大范围返青期提前的现象。

  “变暖-返青期提前-增温”这一循环是如何发生的?

  返青期提前背后,是地球气候的加速变暖。但返青期提前之后,又会给气候带来何种影响?

  目前已有研究认为,植被增加或变绿既有增温也有降温作用,这主要取决于植被变绿的区域和季节。一般认为,植被增加或变绿通过两个主要途径减缓气候变暖:第一,植被增加通过光合作用从大气中吸收更多的二氧化碳,从而减少大气中的温室气体;第二,植被增加通过蒸腾作用将太阳辐射转化为潜热,所以有降温作用。森林碳汇作用也是联合国气候变化公约倡导的自然应对方案的主要关注点之一,而IPCC气候变化与土地特别报告的主要结论也是返青期提前增加碳汇,能够减缓温室效应。不过,也有研究表明,高纬度地区植被变绿跟冰雪作用的增温效应大于植被变化本身的降温效应,而春季返青期提前的区域恰恰主要分布于中高纬度地区。

  在该研究中,徐希燕和贾根锁团队考虑到时间尺度相对较短,因此没有考虑植被对大气中二氧化碳的影响。结果显示,北半球温带森林和北方森林春季返青期提前对北半球中高纬度地区有明显的增温效应。一方面,春季返青期提前提高了春季叶面积指数。通俗地说,叶片密度和数量增加了,而增加的叶片通过蒸腾作用向大气输送了更多水汽,水汽又对下层大气和地表有保温作用。另一方面,研究发现,在返青期提前地区,积雪覆盖有所减少。由于雪的反照率远远高于植被冠层和裸土,因此当积雪覆盖减少后,地表就会吸收更多太阳辐射,使得地表更暖。

  返青期提前如何影响近地面水汽含量和能量收支?

  在科学家此前的研究中,植被生长对大气中二氧化碳浓度、水汽含量、热通量的影响是关注重点,但植被生长的季节性偏移对能量和水分循环产生的影响还未可知。

  徐希燕和贾根锁团队研究发现,春季返青期提前通过增加植被蒸散发而增加大气中的水汽含量,这些水汽又通过大西洋和太平洋水汽通道向北极输送。它们不仅在高纬度地区形成增温效应,还会改变高纬度地区降雪和云量的分布,对高纬度气候产生显著影响。

  春季植被返青的时段也很特殊。徐希燕解释,这一时段恰好与东亚季风季节转向、北美低空急流增强的时段基本重合。在这一时间段,返青期大范围提前产生巨大的下垫面反差,有可能影响季风强度和水汽输送。水汽含量及其输送变化也会带来云分布和云量变化,还会影响沿途降雨和降雪。

(来源:《中国气象报》2020年4月8日三版 责任编辑:王美丽)

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