极端降雪干扰后亚热带森林反照率的改变主导了其辐射强迫的变化
作者：哀牢山站 更新时间：2021-10-16
亚热带森林是一个大碳汇，在全球碳循环和减缓全球变暖方面发挥着关键作用，是全球重要的生态系统。极端气候事件会对生态系统造成干扰，显著影响生态系统中的碳过程，并削弱碳汇。根据这些影响持续的时间长短，减弱的碳汇将不可避免地增强森林的辐射强迫(Radiative forcing, RF)，并对全球变暖产生正反馈。然而，从辐射强迫的角度来看，这些生态系统功能变化对全球变暖的贡献如何，特别是在生态系统受到扰动后，仍有待深入研究。
为了探讨生态系统在受到扰动后，植被的恢复过程以及对辐射强迫变化的影响，中国科学院西双版纳热带植物园全球变化研究团队以2015年初发生在中国西南部哀牢山亚热带常绿阔叶林的一次极端降雪事件为例，利用9年(2011 - 2019年)的净生态系统CO2交换(即生态系统碳汇)和地表反照率数据，研究了强降雪干扰事件对生态系统辐射强迫变化的影响。结果表明：极端降雪事件导致了植被的严重破坏，在受到干扰的年份（2015年），其叶面积指数下降了40%，反照率下降了32%。在扰动前(2011 - 2014年)，年平均碳汇量为-718±128 g C m-2；而在扰动后(2015年)，其碳汇强度显著下降了76%。在受到干扰后的第4年(2018年)， 叶面积指数和反照率已恢复到干扰前水平，而生态系统碳汇的恢复滞后了一年，在2019年恢复到干扰前水平，表明该极端降雪事件对生态系统碳平衡的影响更为严重和持久。此外，该极端事件产生了一个正的净辐射强迫(即变暖效应)，且主要是由反照率(90% - 93%)的变化引起的，而不是由生态系统碳汇变化引起的。这一结果表明，与森林碳汇变化引起的气候效应相比，反照率变化引起的变暖效应对森林植被破坏更为敏感。
该研究结果提高了对亚热带森林生态系统在受到极端气候扰动后的恢复能力，以及与生态系统响应相关过程的认识。这些扰动引起的生态过程与气候变化有重要的联系，需要在气候模型中加以考虑。考虑到植被恢复可能持续数年，对气候变化的反馈将更为明显，需要长期监测和持续的研究。相关研究结果以Altered albedo dominates the radiative forcing changes in a subtropical forest following an extreme snow event为题发表在Global Change Biology上（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/gcb.15885）。本研究得到云南哀牢山森林生态系统国家野外科学观测研究站、国家自然科学基金、云南省博士后基金、云南省万人计划青年拔尖人才和云南省中青年学术与技术带头人后备人才等项目支持。
2011-2019年LAI、Albedo、NEE、GPP、Reco月值变化
降雪后(2015 – 2019)ΔRFα 、ΔRFNEE和ΣRF的年际变化
（作者：宋清海）