本期嘉賓：中科院大氣物理研究所研究員賈根鎖、副研究員 徐希燕
采訪人：中國氣象報(bào)記者 張格苗
本期觀點(diǎn)：
氣候變暖導(dǎo)致中高緯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約4-5天。
北半球的溫帶森林和北方森林春季返青期提前對(duì)北半球中高緯度地區(qū)有明顯增溫效應(yīng)。
春季返青期處于春夏轉(zhuǎn)折期，植被變化與融雪過程相互作用，會(huì)調(diào)節(jié)近地面的水汽含量和能量收支。
“春到人間草木知”，2020年早春剛至，便有武漢大學(xué)櫻花提前盛開、河南小麥提前8至10天返青等消息見諸報(bào)端。那么，今年春暖花開、萬物復(fù)蘇的時(shí)間是不是來得更早一些呢？
其實(shí)，植物提前“復(fù)蘇”的現(xiàn)象并非今年剛剛開始，也并非只在我國發(fā)生。中科院大氣所徐希燕副研究員、賈根鎖研究員聯(lián)合美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室、南京信息工程大學(xué)同行研究發(fā)現(xiàn)，隨著氣候變暖，北半球中高緯度地區(qū)植被春季返青期普遍提前，而這種大尺度的返青期提前現(xiàn)象反過來又加速了全球變暖，還會(huì)影響東亞季風(fēng)強(qiáng)度和降水。
北半球返青期每十年平均提前約4-5天
“燕子去了，有再來的時(shí)候；楊柳枯了，有再青的時(shí)候；桃花謝了，有再開的時(shí)候。”朱自清先生著名散文《匆匆》中說到的“再青的時(shí)候”正是科學(xué)家們定義的“返青期”——經(jīng)過枯黃休眠期之后，植物由氣候節(jié)律觸發(fā)而開始萌動(dòng)，剛剛長出新葉的時(shí)期，這也是植被物候的轉(zhuǎn)折期。返青期提前意味著植被長出新葉的時(shí)間提早了。也就是說，每年冬春轉(zhuǎn)換之際，人們?cè)趹敉饪吹綐淠鹃L出葉芽和新葉的時(shí)間變?cè)缌恕?/p>
與普通公眾“出門看”不同，科學(xué)家研究大范圍返青期變化主要靠衛(wèi)星。依據(jù)植被反射光譜是否達(dá)到一定閾值，科學(xué)家就能確定成片植被冠層新葉的均值。為了更科學(xué)地評(píng)估大尺度返青期變化，徐希燕和賈根鎖研究團(tuán)隊(duì)分析了上世紀(jì)80年代以來的多種衛(wèi)星遙感時(shí)間序列數(shù)據(jù)，并整理和綜合了40多個(gè)針對(duì)不同地區(qū)不同時(shí)間段的研究成果，發(fā)現(xiàn)北半球春季返青期確實(shí)一直在提前，且每十年平均提前約4~5天。
相比之下，科學(xué)家對(duì)南半球返青期變化的研究較少。但也有一些研究關(guān)注到南半球部分區(qū)域返青期和花期提前的現(xiàn)象。不過，徐希燕認(rèn)為，與北半球相比，南半球大陸面積較小，且大陸部分主要位于熱帶和亞熱帶，植被對(duì)溫度變化的響應(yīng)沒有中高緯那么明顯，因此理論上很難出現(xiàn)像北半球那樣大范圍返青期提前的現(xiàn)象。
“變暖-返青期提前-增溫”這一循環(huán)是如何發(fā)生的？
返青期提前背后，是地球氣候的加速變暖。但返青期提前之后，又會(huì)給氣候帶來何種影響？
目前已有研究認(rèn)為，植被增加或變綠既有增溫也有降溫作用，這主要取決于植被變綠的區(qū)域和季節(jié)。一般認(rèn)為，植被增加或變綠通過兩個(gè)主要途徑減緩氣候變暖：第一，植被增加通過光合作用從大氣中吸收更多的二氧化碳，從而減少大氣中的溫室氣體；第二，植被增加通過蒸騰作用將太陽輻射轉(zhuǎn)化為潛熱，所以有降溫作用。森林碳匯作用也是聯(lián)合國氣候變化公約倡導(dǎo)的自然應(yīng)對(duì)方案的主要關(guān)注點(diǎn)之一，而IPCC氣候變化與土地特別報(bào)告的主要結(jié)論也是返青期提前增加碳匯，能夠減緩溫室效應(yīng)。不過，也有研究表明，高緯度地區(qū)植被變綠跟冰雪作用的增溫效應(yīng)大于植被變化本身的降溫效應(yīng)，而春季返青期提前的區(qū)域恰恰主要分布于中高緯度地區(qū)。
在該研究中，徐希燕和賈根鎖團(tuán)隊(duì)考慮到時(shí)間尺度相對(duì)較短，因此沒有考慮植被對(duì)大氣中二氧化碳的影響。結(jié)果顯示，北半球溫帶森林和北方森林春季返青期提前對(duì)北半球中高緯度地區(qū)有明顯的增溫效應(yīng)。一方面，春季返青期提前提高了春季葉面積指數(shù)。通俗地說，葉片密度和數(shù)量增加了，而增加的葉片通過蒸騰作用向大氣輸送了更多水汽，水汽又對(duì)下層大氣和地表有保溫作用。另一方面，研究發(fā)現(xiàn)，在返青期提前地區(qū)，積雪覆蓋有所減少。由于雪的反照率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于植被冠層和裸土，因此當(dāng)積雪覆蓋減少后，地表就會(huì)吸收更多太陽輻射，使得地表更暖。
返青期提前如何影響近地面水汽含量和能量收支？
在科學(xué)家此前的研究中，植被生長對(duì)大氣中二氧化碳濃度、水汽含量、熱通量的影響是關(guān)注重點(diǎn)，但植被生長的季節(jié)性偏移對(duì)能量和水分循環(huán)產(chǎn)生的影響還未可知。
徐希燕和賈根鎖團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，春季返青期提前通過增加植被蒸散發(fā)而增加大氣中的水汽含量，這些水汽又通過大西洋和太平洋水汽通道向北極輸送。它們不僅在高緯度地區(qū)形成增溫效應(yīng)，還會(huì)改變高緯度地區(qū)降雪和云量的分布，對(duì)高緯度氣候產(chǎn)生顯著影響。
春季植被返青的時(shí)段也很特殊。徐希燕解釋，這一時(shí)段恰好與東亞季風(fēng)季節(jié)轉(zhuǎn)向、北美低空急流增強(qiáng)的時(shí)段基本重合。在這一時(shí)間段，返青期大范圍提前產(chǎn)生巨大的下墊面反差，有可能影響季風(fēng)強(qiáng)度和水汽輸送。水汽含量及其輸送變化也會(huì)帶來云分布和云量變化，還會(huì)影響沿途降雨和降雪。
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