气候变化将在整个21世纪加剧欧洲的森林破坏现象

《SCIENCE》：Climate change will increase forest disturbances in Europe throughout the 21st century

气候变化加剧欧洲森林野火、虫害等自然灾害，预计21世纪受干扰面积翻倍，推动年轻森林占比上升至14%，威胁碳汇和生物多样性。

　　

编辑总结

气候变化已经增加了野火、对流风暴和树皮甲虫爆发的频率，这些都是导致森林树木死亡的主要因素。然而，这些扰动的未来发展趋势尚不清楚，特别是因为它们之间可能存在相互作用。Grünig等人预测了21世纪欧洲在三种气候变化情景下扰动率和树木死亡率的变化。他们预测由扰动引起的死亡率，尤其是野火导致的死亡率将会增加。这些变化将导致古老森林的减少和年轻森林的增加，尤其是在地中海地区，这对碳封存和生物多样性都会产生影响。——Bianca Lopez

结构化摘要

引言

全球范围内的森林面临着来自野火、昆虫爆发和风暴等自然扰动的日益增加的风险。这些扰动对气候系统的变化非常敏感，最近在许多地区已经有所增加。扰动模式的变化会显著改变生态系统，例如通过改变其人口结构和栖息地价值，以及改变它们为社会提供的生态系统服务。因此，预测潜在的未来扰动变化对于森林政策和管理至关重要。然而，预测未来的扰动模式仍然具有挑战性，因为各个扰动因素之间存在复杂的相互作用，植被发展与扰动变化之间的反馈可能会大大减弱或放大气候影响。

研究背景

在这里，我们提出了一个建模框架，用于在高空间分辨率（100 × 100米）和广泛的空间范围（欧洲1.87亿公顷的森林）内模拟未来森林扰动的趋势。我们利用基于深度学习的模拟框架，将基于过程的森林模型所做出的大量本地预测与对气候敏感的扰动模块（包括野火、风倒和树皮甲虫爆发）相结合。我们的建模框架旨在捕捉关键的扰动过程，如火势和树皮甲虫在森林景观中的空间传播，并考虑了扰动之间的相互作用和植被反馈。我们的具体目标是量化不同气候变化情景下21世纪末欧洲森林扰动的潜在变化，并评估扰动变化对欧洲森林人口结构的影响。

结果

在未来几十年内，欧洲的森林扰动很可能会增加。在所有气候情景下，模拟出的未来扰动水平都高于1986年至2020年期间的实际水平。在气候变化持续不受控制的情景下，到本世纪末，受扰动的面积将增加一倍以上（+122%）。在假设有效减排的情景下，扰动高峰将在本世纪中叶出现。野火是对气候系统变化最敏感的扰动因素，它严重影响地中海地区，同时也扩展到温带和北方地区。植被反馈在一定程度上减弱了气候引起的扰动变化，但无法完全缓解扰动的增加。我们预测，未来扰动变化将对欧洲的森林人口结构产生深远影响，年轻森林的比例可能增加14%，而古老森林的比例可能减少3%，与没有气候变化和扰动变化的情景相比。

结论

预计未来几十年内森林扰动模式的大规模变化对生物多样性和森林提供的生态系统服务具有重要影响。例如，这些变化可能会阻碍利用基于自然的解决方案来缓解气候变化的政策目标，从而进一步加剧气候变化。因此，森林政策和管理需要为一个扰动更多的未来做好准备。尽管如此，我们的结果强调，减缓人为气候变化仍然是限制未来扰动风险和保护森林及其为社会提供的服务的重要手段。

在浏览器中打开

模拟框架。

展示了一个结合了基于遥感数据训练的过程导向扰动模型和局部过程模型模拟的深度学习动态森林和扰动模型（顶部）。该框架用于以100米的空间分辨率（左下角）和年度时间步长（右下角）模拟欧洲未来的森林扰动模式。我们的结果显示，在气候持续变暖的情景下，欧洲的森林扰动将在整个21世纪持续增加。

摘要

野火、昆虫爆发和风暴会导致大量的树木死亡。气候变化加剧了这些森林扰动，但它们的未来规模和范围仍不确定。在这里，我们使用基于深度学习的模拟框架，在100米的分辨率下模拟了欧洲未来的森林扰动模式。我们的结果显示，在气候变化持续不受控制的情景下，21世纪欧洲的森林扰动将持续增加，受扰动面积将比近期增加一倍以上。野火是推动未来扰动变化的主要因素。扰动模式的变化将导致年轻森林的增加，从而显著改变欧洲的森林人口结构。鉴于扰动对森林碳储存和森林生态系统栖息地价值的深远影响，扰动应成为森林政策和管理的首要关注点。