Science Advances | 南京大学地理学科张永光课题组在全球变化和碳循环领域取得重要进展
科研进展
亚马逊雨林是全球最大及物种最多的热带雨林，也是全球最大的碳储量地区之一，在气候系统中发挥着重要作用。尽管亚马逊地区部署的通量站点能够连续观测碳水通量，但这些稀疏的通量站点无法代表整个亚马逊地区复杂地理格局，导致其碳水通量日变化和季节变化格局尚不清楚，限制了我们对碳水通量的生理调节及其对气候反馈的理解。此前，张永光教授课题组基于OCO-2/3和TROPOMI卫星数据系统研究了冠层结构和太阳-目标-观测几何对SIF的影响，并发现冠层总激发荧光能更好地表征光合作用的日变化和季节变化模式（2022a,2022b,RSE）。
基于上述研究率先利用OCO-3SIF数据获得了冠层总激发荧光，并结合ECOSTRESSET研制了表征亚马逊碳水通量的时空连续日变化数据集。结果发现：亚马逊雨林碳水通量在中午达到一天中的最大值，且其日变化模式主要由太阳辐射和温度驱动（图1）。
相比湿季，干季碳水通量存在明显下午降低现象，为研究陆气交互对未来气候变干变暖的响应机制提供了独特的视角。
该研究进一步构建了碳水通量响应气候因子的随机森林模型，通过解耦不同环境因子对碳水通量影响，揭示了干季下午亚马逊雨林碳水通量对大气水汽压亏缺（VPD）和温度变化的非对称响应机制（图2），即：碳通量上午随VPD和温度增加而增加，而下午呈相反趋势。最后，基于CMIP6数据预测了未来变干变暖的气候背景下，亚马逊雨林碳水通量季节变化和日变化趋势，光合在湿季将增加，与生态系统模型预测一致；而干季上午光合增加将被下午光合降低抵消，导致干季光合变化趋势不明显，表明生态系统模型可能低估了未来气候变暖和变干对干季光合的抑制作用。
上述研究成果近日以"LargediurnalcompensatoryeffectsmitigatetheresponseofAmazonianforeststoatmosphericwarminganddrying"为题，发表在国际顶级刊物ScienceAdvances上。南京大学章钊颖助理教授为第一作者，张永光教授为通讯作者。
原文链接 ↓
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq4974
张永光，南京大学教授、国际地球系统科学研究所副所长。获得首届“李小文遥感科学奖”(2017)和中国自然资源学会“青年科技奖”(2019)。主持国家重点研发计划课题、国家自然基金项目、中德国际合作与交流项目、江苏省杰青等科研项目10余项。在Science、NatureEcology&Evolution、PNAS及RemoteSensingofEnvironment等期刊上发表学术论文60余篇。目前担任RemoteSensing以及JournalofPlantEcology编委，以及JournalofRemoteSensing、InternationalJournalofSoilandWaterConservation副主编。主要研究领域为全球变化及植被叶绿素荧光遥感等。针对当前全球变化和碳循环遥感等前沿热点科学问题开展了深入系统研究。
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亚马逊雨林正在消失
由于大量移民涌入亚马逊地区，导致当地的农业耕地紧缺，为了获得更多的耕地，人们开始纵火毁林造田。
我们知道，亚马逊雨林之中降雨较多，而森林的减少会导致当地水土流失严重，也会导致下游河道泥沙淤积，抬升河床，以至于更加频繁地泛滥。
其次，亚马逊雨林虽然富饶，但是富饶的前提是当地对能量的利用率较快。动植物死亡之后，微生物能够迅速将其分解，重新被植物利用。而毁林造田会导致当地的土壤变得更加贫瘠，而为了获得更多的农作物，当地又会破坏更多的森林。
更为严重的是，毁坏森林将会导致当地的降雨量减少，这是因为当地森林蒸腾出的水汽，占当地降雨的35%。随着森林的减少，当地森林蒸腾的水汽也会逐渐减少，以至于当地的变得更加干旱。
干旱对于森林而言非常危险，因为当地的植被已经适应了湿润多雨的环境，干旱将会导致一些树木因为无法适应环境而死亡。干旱还会导致当地森林大火更加频繁发生，并且火势比原来更大，雨林的修复能力也会逐渐减弱，直到最后消失。