東北地理所在作物生長(zhǎng)對(duì)區(qū)域氣候的反饋及生物物理機(jī)制研究中取得新進(jìn)展
農(nóng)田墾殖和農(nóng)業(yè)實(shí)踐主要通過改變地表與大氣之間的能量、動(dòng)量和水分交換過程影響區(qū)域及更大尺度的氣候系統(tǒng)。近年來，衛(wèi)星遙感資料記錄了地球前所未有的植被變綠過程，其中，農(nóng)田變綠占中國(guó)植被變綠的32%，且主要集中在我國(guó)東北地區(qū)。然而，相比森林系統(tǒng)，農(nóng)田植被如何通過改變地表輻射收支和能量平衡進(jìn)而影響區(qū)域氣候的物理機(jī)制尚缺乏深入的研究。
本研究基于近二十年來的遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)，首先分析了東北農(nóng)田變綠的過程和地表溫度的變化趨勢(shì);基于區(qū)域氣候模式與陸面過程模式耦合模擬的方法再現(xiàn)了研究區(qū)地表溫度的變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，采用情景分析厘定了作物變綠對(duì)晝夜地表溫度的影響，最后采用最先進(jìn)的雙阻抗方法剖析了作物變綠影響地表溫度的關(guān)鍵生物地球物理因子。
基于衛(wèi)星觀測(cè)長(zhǎng)時(shí)間序列分析和區(qū)域氣候模型情景模擬表明，農(nóng)田植被生長(zhǎng)與地表溫度呈負(fù)相關(guān)，表明作物生長(zhǎng)對(duì)地表溫度的負(fù)反饋?zhàn)饔茫醋魑镒兙G能夠降低地表溫度，且主要集中在白天而非夜晚，通過剖析作物變綠影響地表溫度的生物地球物理機(jī)制發(fā)現(xiàn)，空氣動(dòng)力學(xué)阻抗和地表阻抗是作物變綠使白天降溫的主要驅(qū)動(dòng)因素，而土壤熱通量和大氣溫度反饋是夜晚降溫的主導(dǎo)因素。本研究強(qiáng)調(diào)了在研究作物對(duì)氣候變化地響應(yīng)時(shí)應(yīng)充分考慮作物生長(zhǎng)對(duì)區(qū)域氣候的反饋?zhàn)饔茫@對(duì)于闡明區(qū)域氣候變化與作物產(chǎn)量之間的關(guān)系，制定區(qū)域糧食安全保障戰(zhàn)略至關(guān)重要。
研究成果于近期以“Asymmetric daytime and nighttime surface temperature feedback induced by crop greening across Northeast China”為題在一區(qū)TOP期刊Agricultural and Forest Meteorology上發(fā)表，由中科院東北地理所于靈雪副研究員、美國(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室劉野博士等共同完成。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng) (A) (XDA28080503)、國(guó)家自然科學(xué)基金(42071025)和中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2022CXTD02)資助。
論文信息如下：
Lingxue Yu, Ye Liu, Jiuchun Yang, Tingxiang Liu, Kun Bu, Guangshuai Li, Yue Jiao, Shuwen Zhang. Asymmetric daytime and nighttime surface temperature feedback induced by crop greening across Northeast China. Agricultural and Forest Meteorology, 2022. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2022.109136.
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