【遥感应用】研究表明美国草原受大气干旱影响甚于降水
来源: http://news.stanford.edu/press-releases/2017/03/06/u-s-grasslands-ated-dry-air-rain
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2017-09-27

2017年3月7日

研究人员使用公开的1981年至2013年植被绿度(一个植物生产力指标)遥感卫星数据进行分析。然后,将这些数据与气候和实测降水数据集结果相结合,根据其特性,对美国草原进行不同区域的划分。

 

一项表明大气干旱度对美国草原生产力影响超过降雨量的新研究结果,可能对预测气候变暖对植物产生影响具有重要意义。斯坦福大学和哥伦比亚大学科学家们基于33年的气候和植被卫星数据,对干旱条件下植物进行水和二氧化碳调节问题进行确定。该研究成果在线发表在《自然-地球科学》期刊上。

研究小组得出的结论是,美国草原对水汽压饱和差(VPD)或大气干旱度的敏感性是对降水的3倍多。通过大尺度研究方法对植被特性进行认知,可以提高预计在21世纪加剧的干旱问题环境响应预测模型水平。

斯坦福大学地球、能源和环境科学学院(斯坦福地球学院)地球系统科学副教授,论文第一作者Alexandra Konings指出,只对降水变化进行观测是片面的。美国草原对VPD更敏感,这是很重要的信息。由于VPD与温度紧密相关,可以预测,VPD指标在未来将会继续上升。

在这项研究中,科学家们对草地打开和关闭气孔的各种条件进行分析,植被叶片微小孔径的开启使水蒸气,氧气和二氧化碳进行交换。当其气孔打开,植被可以吸收大气中的二氧化碳制造能量,但在干旱条件下具有失去水分的风险。

不同植物通过使用该策略进行调节——是冒着干旱风险获取碳,还是关闭气孔和停止生长——将会影响他们的生产力。植物的行为取决于基于VPD测量值的大气中水分数量:更高的VPD值表明,在干燥空气条件下,植物失取水分的可能性越大。

干旱响应变异

通过统计分析,研究人员对诸如降水或温度差异等区域条件影响中分离出对植物行为产生的影响进行研究。尽管许多气候模型将所有草地假定为是相同的,但这一研究展示,植被在响应干旱方面,存在很大的差异。

哥伦比亚大学地球和环境工程副教授,论文联合作者Pierre Gentine表示,除了植被类型,植物的生理机能在调节应对干旱和热浪过程中起更重要的作用。

研究人员使用公开的1981年至2013年植被绿度(一个植物生产力指标)遥感卫星数据进行分析。然后,将这些数据与气候和降水观测数据集结果相结合,根据他们的行为特性,对美国草原进行不同区域的划分。

因为草原是碳吸收或储存大气中碳的主要碳汇,所以了解美国草原植物叶面气孔对大气变化的响应问题尤为重要。草原具有各种生物多样性,提供了肉和奶制品行业的牲畜重要栖息地,覆盖了美国几乎26%的土地,占地球陆地表面的20%面积,它们是地球上最大的土地覆盖类型。

Konings提出,碳吸收与植物生长有关,如何响应气候是未来气候变化预测中一大部分不确定性来源。在温度上升的情况下,将可能看到很多绿色草地的减少——但这项研究结果表明,这将更适用于某些地区。

行为特性差异

分析表明,草原植物应对干旱时保持它们的叶面气孔开放(一个等羟基行为特性),比应对干旱大气时关闭叶面气孔和为了省水而停止增长(等羟基行为特性)的植物更为敏感。这两种行为特性都在美国出现。研究表明,植物保持叶面气孔开放的遭受干旱的损害对美国草原伤害更大,因为它会在一个生长季节抑制植物生长。

加入斯坦福之前,在哥伦比亚大学进行博士后研究期间,Konings已经对该问题进行了初步研究,她表示,草原真的很有趣,因为它们呈现出这样一个具有等羟基行为特性的巨大多样性问题。草原真的在通过不同生长策略应对干旱。

虽然以前的方法涉及干旱响应的实地测量手段,但是新方法使得研究人员可以在全球范围内对于这些模式进行测量。Konings指出,她希望该方法可以用来研究草原生态系统以外的生态系统,或可对气候变暖或其他未知条件导致的一些树木死亡而其他一些树木能够生存的问题进行研究。

 

原文题目:Study shows US grasslands affected more by atmospheric dryness than precipitation

资料来源:http://news.stanford.edu/press-releases/2017/03/06/u-s-grasslands-ated-dry-air-rain

 

(王化编译,殷永元审核)