2020-06-11 20:51:01
温暖的春天带来了植物的早期快速生长和严重干旱

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一项新研究表明,2018年夏季干旱对欧洲造成了严重影响,部分原因是其之前的春季热浪引发了植物的早期快速生长,耗尽了土壤水分。

由于阳光充沛,高温和最终干旱,2018年夏天在欧洲特别是北欧和中欧极为干旱。缺乏降水的后果包括森林大火和大量收成损失,这对经济产生了重大影响。仅在德国,支付给农民的补偿金额就达3.4亿欧元。就中欧大部分地区而言,2018年的干旱与2003年和2010年的干旱夏季有所不同,此前春季热浪不寻常。

慕尼黑路德维希·马克西米利安斯大学(LMU)的研究人员安娜·巴斯托斯(Ana Bastos)和朱莉娅·蓬格拉茨(Julia Pongratz)领导的一项国际合作现在表明,春季热浪放大了随后夏季干旱的影响。夏季干旱对生态系统生产力和碳平衡的影响在区域范围内有所不同,这取决于主要植被类型的性质。鉴于持续的全球变暖,预计夏季热浪和周期性干旱的发生率将上升。该研究的作者认为,采用其他土地管理策略可以提供减轻干旱及其影响的方法。研究结果发表在在线杂志《科学进展》上。

对2003年和2010年夏季干旱的研究表明,生态系统吸收的二氧化碳比平时少,这是因为由于缺水,高温和火灾造成的生产力受到限制,生态系统的生产力受到限制。这项新研究的主要作者安娜·巴斯托斯(Ana Bastos)说:“人们对夏季的天气参数是否以及如何影响生态系统对极端条件的反应知之甚少,现在他是马克斯·普朗克生物地球化学研究所研究组的负责人。耶拿“为了回答这个问题,我们以欧洲2018年为案例研究,并进行了包含11种不同植被模型的气候模拟。”

结果表明,春季盛行的温暖和阳光条件导致植被生长更加旺盛,这也比平时更早开始。这反过来又增加了春季二氧化碳吸收率。但是,不同地区对年生产力的影响以及因此对整体碳平衡的影响差异很大。巴斯托斯说:“当植物在今年早些时候恢复生长时,它们会消耗更多的水。” “在中欧,春季植物的快速生长大大降低了土壤的水分含量。到夏季,土壤水分水平已经不足以维持积累的生物量,使生态系统更容易受到干旱的影响。”根据模型,这种影响解释了夏季土壤水分不足的一半。因此,在中欧,春季高温对今年晚些时候的生态系统生产力和二氧化碳净吸收量产生了负面影响。

另一方面,在斯堪的纳维亚半岛,较早开始的增长弥补了干旱造成的夏季晚些时候生产力的损失。结果,生态系统活动的水平以及年度碳平衡要么是中性的,要么是积极的。作者将这种不同的区域行为归因于两个区域中的特定植被。在中欧,耕地和牧场占主导地位,而森林覆盖了斯堪的纳维亚半岛的大部分地区。巴斯托斯说:“树木在用水上更经济一些。”她解释说:“如果它们在春季生长得更快,它们还将消耗更多的水分。但是,它们可以通过调节叶片气孔的开口来控制蒸腾作用而损失的水分。”此外,树木的根比草或农作物更深,这使树木能够在干旱期间利用更大深度的水。由于这些原因,即使在强烈干旱期间,北欧的北方森林也保持了几乎正常的固碳水平。

总体而言,新的模拟表明,2018年的温暖春天或者加剧了中欧生态系统对夏季干旱的脆弱性,或者减轻了斯堪的纳维亚半岛夏季干燥干旱的负面影响,这与土地差异有关。植被的覆盖和用水。这些发现表明,更好的春季植被生长率数据可以作为即将发生的夏季干旱的补充早期指标。此外,借助替代的土地管理方法,也许可以减少未来热浪和干旱的负面影响。 Julia Pongratz说:“从长远来看,由于气候变化,春季植被将定期以更快的速度生长,消耗更多的水,并增加了夏季干旱的风险。” “通过改变植物的覆盖范围,例如通过在农田附近种植树木来提高生态系统的恢复能力是可能的。但是,如果阈值水平达到极限,夏季更严重的水资源短缺本身将改变生态系统的性质。死亡率和火灾发生率经常被超过。因此,目前还不清楚欧洲的生态系统将来是否会继续充当二氧化碳的汇入地。”

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