氣候變暖背景下，林線生長(zhǎng)季凍害事件出現(xiàn)增加的原因
據(jù)預(yù)測(cè)，在全球尺度上極端低溫可能會(huì)隨著未來氣候變暖而減少。然而，升溫對(duì)高海拔地區(qū)凍害事件出現(xiàn)概率的影響更加復(fù)雜，且存在一定不確定性。氣候變暖背景下，高海拔地區(qū)的生長(zhǎng)季凍害事件會(huì)否出現(xiàn)增加或減少趨勢(shì)，目前關(guān)于相關(guān)成因機(jī)制研究仍較匱乏。夜間低溫和日間強(qiáng)太陽(yáng)輻射聯(lián)合導(dǎo)致的低溫光抑制效應(yīng)，生長(zhǎng)季早期凍害事件的增加可能會(huì)限制林線以上的幼苗生長(zhǎng)，導(dǎo)致氣候變暖背景下的林線上升可能會(huì)減緩。因此，研究氣候變暖背景下，高山林線生長(zhǎng)季早期凍害事件的變化趨勢(shì)及其成因?qū)⒂兄诶斫馊蛄志€動(dòng)態(tài)變化機(jī)制。
“西風(fēng)-季風(fēng)協(xié)同作用及其影響”任務(wù)“西風(fēng)-季風(fēng)協(xié)同作用及其環(huán)境效應(yīng)”專題中科院青藏高原研究所生態(tài)系統(tǒng)格局與過程團(tuán)隊(duì)羅天祥研究員等基于藏東南色季拉山兩典型樹種（急尖長(zhǎng)苞冷杉和方枝柏）林線的11年微氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)（2006-2016），系統(tǒng)分析了生長(zhǎng)季早期凍害事件特征與年平均氣溫、生長(zhǎng)季開始時(shí)間及太陽(yáng)輻射的關(guān)系。本研究將日最低土壤溫度（-5 cm）2 °C作為定義生長(zhǎng)季開始和結(jié)束的閾值，將生長(zhǎng)季早期定義為從生長(zhǎng)季開始至6月底。研究結(jié)果表明：1. 生長(zhǎng)季早期凍害事件在陽(yáng)坡及較溫暖的年份更加頻繁強(qiáng)烈，且有隨年平均氣溫升高而增加的趨勢(shì)（圖1）；2. 隨生長(zhǎng)季提前及太陽(yáng)輻射增強(qiáng)，生長(zhǎng)季早期凍害事件增加（圖2和圖3）。在季風(fēng)氣候影響下，太陽(yáng)輻射的最大值通常出現(xiàn)在晴朗干燥的生長(zhǎng)季早期（4-5月，季風(fēng)來臨之前）。
生長(zhǎng)季提前和輻射冷卻效應(yīng)增強(qiáng)（日間太陽(yáng)輻射越強(qiáng)、溫度越高，夜間出現(xiàn)低溫凍害事件的可能性越高）是導(dǎo)致高海拔地區(qū)生長(zhǎng)季早期凍害事件增加的主要原因。本研究揭示了氣候變暖下高海拔地區(qū)生長(zhǎng)季早期凍害事件增加的物理機(jī)制，闡明了輻射冷卻效應(yīng)在高海拔地區(qū)春季凍害事件中的普遍作用，指出未來氣候變暖下生長(zhǎng)季早期凍害事件可能會(huì)增加。由于生長(zhǎng)季早期凍害事件增加可能嚴(yán)重阻礙林線以上的幼苗生長(zhǎng)，氣候變暖背景下，高山林線的上升可能會(huì)出現(xiàn)減緩甚至停止。
本研究得到第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。研究成果以“Causes for the increase of early-season freezing events under a warmer climate at alpine Treelines in southeast Tibet”為題在線發(fā)表于Agricultural and Forest Meteorology（羅天祥研究員為通訊作者，特別研究助理沈維為第一作者）。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192322000569
圖1 生長(zhǎng)季早期凍害事件的頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間在陽(yáng)坡及較溫暖的年份更高（a-d），且隨年平均氣溫升高而增加（e-g）
圖2 生長(zhǎng)季早期凍害事件的頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間隨生長(zhǎng)季提前而增加
圖3 生長(zhǎng)季早期凍害事件頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間隨生長(zhǎng)季早期太陽(yáng)輻射增強(qiáng)而增加