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杨卉课题组在One Earth发文揭示极端气候与生物延续效应共同主导北半球植被季节性生长异常下降

发布时间:2026-03-12

植被在生长季内的动态变化,不只是对当下气候变化作出被动响应,也受前期自身生长状况的调控。然而,当前研究多将植被季节性生长异常归因于当季的气候极端条件,忽视了植被生长是一个由连续生物过程构成的动态系统,其前期状态对后续生长具有调控作用。这种现象被称为生物延续效应(carryover effect),主要源于季前胁迫所造成的碳储备消耗,或根系、木质部等组织发生不可逆的生理损伤。因此,即使气候条件恢复至常态,植被生长也未必能随之恢复,前期形成的生长异常状态可能持续存在。

针对上述科学问题,3p视频 杨卉研究员团队构建了植被季节性生长异常的检测与归因框架,系统解析生长季不同阶段植被生长异常下降的形成机制,定量评估干旱、高温、寒潮等极端气候事件与植被生物延续效应的相对贡献(图1)。研究发现,2000-2022年间,约60%的植被季节性生长异常下降与当季极端气候事件同步发生,其主导驱动因子在季节与区域上呈现显著差异。春季北半球大部分地区主要受寒潮影响;到了夏秋季,寒带地区的驱动因子仍为寒潮,而温带地区则转变为受热浪-干旱复合型事件影响。进一步分析表明,在极端气候条件已经缓解之后,生物延续效应成为夏秋季植被生长异常下降的重要驱动因子,其影响强度在部分地区甚至可与当季极端气候效应相当。季节间生物延续效应的强弱与植被自身恢复能力密切相关:在水分条件受限的半干旱和亚热带地区,植被恢复能力较弱,延续效应较强;而水分条件较好的寒带和高原地区,植被恢复能力相对较强,延续效应相对较弱;在人为管理干预较多的农田生态系统中,该效应也相对有限。受此影响,约23%的春季生长异常会延续至夏季,16%的夏季生长异常会延续至秋季。

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图1. 北半球植被在生长季内的动态变化及季节性异常生长下降的影响因素

本研究表明,生物延续效应显著延长了季节性气候极端对植被生长的影响,是理解植被动态变化与碳循环过程不可忽视的关键机制。当前全球植被模型对该效应的表征能力尚显不足,未来需充分考量植被自身调节机制,以提升极端气候条件下植被动态响应的预测精度。相关成果以“Concurrent climate extremes and biological carryover effects dominate severe seasonal reductions in northern vegetation growth”为题,发表于One Earth (//doi.org/10.1016/j.oneear.2026.101624)。3p视频 2024级硕士研究生罗依婷为第一作者,3p视频 杨卉研究员与已毕业博士研究生徐浩(现为国际应用系统分析研究所研究学者)为共同通讯作者。论文合作者包括英国生态与水文学中心 Chris Huntingford教授、德国弗莱堡大学Rene Orth教授、复旦大学生命科学3p视频 李湘怡助理教授、西班牙巴塞罗那生态研究与林业应用中心Josep Peñuelas 教授等。该研究得到国家自然科学基金项目(42401104)的资助。