特定物候阶段的气候影响及其遗留效应，主导着北方森林生态系统中的秋季物候转变过程

《Journal of Ecology》：Phenophase-specific climate impacts and legacy effects govern autumn phenological transitions across northern forest ecosystems

北半球30-70°N地区2013-2022年秋叶物候研究显示，22%和26%区域出现延迟的绿色度衰退起点和季节结束，21%和10%区域则提前。自然林对早季极端更敏感，人工林对晚季热极端更脆弱，气候异常通过相位特异性滞留效应显著影响物候，需在模型中纳入管理类型和物候阶段差异。

　　

摘要

1. 秋季物候在调节生长季节长度以及生态系统中的碳和水循环方面起着关键作用，然而它对气候变化的响应，特别是对极端气候及其特定物候阶段的持续影响，仍然知之甚少。随着极端气候事件的频率和强度不断增加，了解控制秋季物候变化的机制对于预测森林在气候变率下的适应性至关重要。然而，仍有两个关键问题尚未明确：(i) 特定物候阶段的气候和发育因素如何共同影响秋季物候；(ii) 这些特定物候阶段的调控因素在不同森林管理类型和气候类型中的差异如何。
2. 在这里，我们利用可见光红外成像辐射计套件（VIIRS）的地表物候产品，研究了2013年至2022年间北半球（30–70°N）地区的秋季物候变化，具体包括叶片变绿开始的时间和季节结束时间。我们分析了这六个主要柯本-盖格尔气候类型和三种森林管理类型中的物候变化情况，重点关注极端气候对特定物候阶段的影响以及前期物候阶段持续时间对秋季物候的共同作用。
3. 研究结果显示，22%和26%的地区叶片变绿开始和结束的时间有所延迟，而21%和10%的地区则提前；大多数地区保持稳定。部分相关性分析表明，后期物候阶段的持续时间和季节末的气候条件对秋季物候的影响最大，其次是温度极端事件；而在衰老过程中，降水极端事件的重要性显著增加，尤其是在寒冷干燥的气候条件下。天然森林受早期气候极端事件的影响更大，而人工林对季节末的热量和降水极端事件更为敏感，这反映了它们有限的缓冲能力和结构上的简单性。特别是在温暖湿润地区的人工林中，季节末热量极端事件的重要性日益增加，表明它们在持续变暖的情况下更容易出现提前衰老的现象。
4. 总结：这些发现强调了在物候模型中纳入特定森林管理类型的物候敏感性及物候持续效应的重要性，以便更好地预测秋季物候变化，并为应对气候变化制定适应性森林管理策略提供依据。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究的个人关系。

同行评审

本文的同行评审历史信息可访问：https://www.webofscience.com/api/gateway/wos/peer-review/10.1111/1365-2745.70259。

数据可用性声明

所有代码和数据均可从http://github.com/YizhuoLi-research/forest-autumn-phenology获取。如需获取支持本研究结果的数据，可向通讯作者提出合理请求。本研究中使用的数据集包括：VIIRS物候产品（https://lpdaac.usgs.gov/products/vnp22q2v001/）；柯本-盖格尔气候分类图（https://koeppen-geiger.vu-wien.ac.at/present.htm）；用于提取气候极端指标的ERA5-Land再分析数据集（https://cds.climate.copernicus.eu）；气候变化检测与指标专家团队推荐的气候极端指标（https://www.climdex.org/learn/indices/）；用于识别落叶林和混交林类型的MODIS土地覆盖类型产品（https://lpdaac.usgs.gov/products/mcd12q1v061/）；以及Bourgoin等人提供的全球森林管理类型地图数据集（http://data.europa.eu/89h/037ca376-ba92-49db-a8f7-0c277c1e5436）。