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端。那么，今年春暖花開、萬物復(fù)蘇的時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，有再來的時候；楊柳枯了，有再青的時候；桃花謝了，有再開的時候?！敝熳郧逑壬⑽摹洞掖摇分姓f到的“再青的時候”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，剛剛長出新葉的時期，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間提早了。也就是說，每年冬春轉(zhuǎn)換之際，人們在戶外看到樹木長出葉芽和新葉的時間變早了。
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)地評估大尺度返青期變化，徐希燕和賈根鎖研究團(tuán)隊分析了上世紀(jì)80年代以來的多種衛(wèi)星遙感時間序列數(shù)據(jù)，并整理和綜合了40多個針對不同地區(qū)不同時間段的研究成果，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)對方案的主要關(guān)注點(diǎn)之一，而IPCC氣候變化與土地特別報告的主要結(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)隊考慮到時間尺度相對較短，因此沒有考慮植被對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)，還會改變高緯度地區(qū)降雪和云量的分布，對高緯度氣候產(chǎn)生顯著影響。
春季植被返青的時段也很特殊。徐希燕解釋，這一時段恰好與東亞季風(fēng)季節(jié)轉(zhuǎn)向、北美低空急流增強(qiáng)的時段基本重合。在這一時間段，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帶來云分布和云量變化，還會影響沿途降雨和降雪。
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