Более высокая чувствительность растительности к метеорологической засухе осенью, чем весной, в европейских биомах | Компания Shanxi Pressure Gauges Group Co., Ltd.

Связь Земля и окружающая среда, том 4, Номер статьи: 299 (2023) Цитировать эту статью

182 доступа

5 Альтметрика

Подробности о метриках

В последние десятилетия Европа пережила сильные засухи, что затрудняет понимание реакции растительности из-за разнообразного распределения растительности, различных стадий роста, различных характеристик засухи и сопутствующих гидроклиматических факторов. Чтобы проанализировать реакцию растительности на метеорологическую засуху, мы использовали несколько индикаторов растительности в европейских биомах. Наши результаты показывают, что чувствительность растительности к засухе увеличивается по мере развития полога в течение года: чувствительность от -0,01 весной до 0,28 осенью, а подверженных засухе территорий от 18,5 до 57,8% в Европе. Нехватка почвенной воды во времени усугубляет чувствительность растительности к засухе, в то время как ее пространственное воздействие ограничено. Чувствительность растительности к засухе сильно коррелирует с дефицитом давления пара и частично с концентрацией CO2 в атмосфере. Эти результаты подчеркивают пространственно-временные вариации чувствительности растительности к засухе и влияние гидроклиматических факторов. Полученные данные расширяют наше понимание реакции растительности на засуху и влияние сопутствующих гидроклиматических факторов, предоставляя ценную субсезонную информацию для управления водными ресурсами и готовности к засухе.

Засухи – это периоды, когда доступность воды ниже среднего долгосрочного уровня1. Изменение климата приводит к увеличению интенсивности, продолжительности и частоты засух в некоторых регионах мира2,3, что негативно влияет как на общество, так и на экосистемы4,5. Засуха может снизить продуктивность растительности6, изменить состав растительности7, уменьшить биоразнообразие8,9 и сократить экосистемные услуги5. Многие европейские страны за последние десятилетия пострадали от сильных летних засух10,11,12. В Европе и Великобритании среднегодовые экономические потери из-за засухи в период 1981–2010 годов составили около 9 миллиардов евро, причем половина этих потерь приходится на сельское хозяйство13,14, что подчеркивает важность готовности и знаний о реакции растительности на засуху.

Метеорологические засухи, вызванные дефицитом осадков, оказывают комплексное воздействие на рост растительности, на которое влияют многочисленные гидроклиматические факторы. Здесь «рост» относится к вегетационным процессам, которые приводят к изменениям биомассы или первичной продукции в широком смысле15. Гидроклиматические факторы включают наличие влаги в почве (влажность почвы, SM), временную засушливость атмосферы (дефицит давления пара, VPD), солнечную радиацию (нетто-радиация, Rn) и концентрацию углекислого газа в атмосфере (aCO2)16,17,18,19. Эти факторы могут взаимодействовать таким образом, что либо усиливают, либо смягчают воздействие засухи на биофизические процессы. Реакция растительности на метеорологическую засуху зависит от того, лимитируется ли ее рост водой (SM) или энергией (Rn)17. Принимая во внимание, что относительную роль SM и VPD на растительности во время засухи сложно определить20. Кроме того, эффект aCO2 во время растительного дефицита воды остается дискуссионным21 и переплетается с другими факторами22. Необходимо комплексное исследование для оценки относительной роли этих факторов в росте растительности и реакции на засуху, а также для достижения целостного понимания взаимодействия различных сопутствующих факторов с метеорологической засухой.

Стандартизированный индекс осадков и эвапотранспирации (SPEI)23 часто используется для оценки характеристик метеорологических засух, включая тяжесть, интенсивность и продолжительность засухи; подробное определение см. в ссылке. 24. SPEI учитывает водный баланс между осадками и потребностью в атмосферной испаряющейся воде и обеспечивает всестороннее понимание условий водного стресса растительности в глобальном и региональном масштабах25,26,27,28. Было показано, что SPEI превосходит другие индексы при оценке воздействия засухи на влажность почвы, растительную деятельность, урожайность сельскохозяйственных культур и рост лесов29,30,31. SPEI, рассчитанный на основе грубых климатических данных (0,5 градуса), использовался для оценки воздействия межгодовой изменчивости SPEI на растительную деятельность в глобальном и региональном масштабах32,33. Недавно полученные данные реанализа климата с высоким разрешением (0,1 градуса) открывают потенциал для оценки воздействия засухи на растительность с использованием SPEI с пространственно подробной информацией.

0.05). Inset pie charts indicate the overall proportion of areas of correlation values./p> 0.05, Table 1, Fig. 6a–c), suggesting that the spatial variations of SM had minor roles in vegetation-drought sensitivities. During spring, aCO2 concentration had weak negative correlations with the vegetation-drought responses (ensemble mean correlation coefficients −0.28, p > 0.05, n = 12). During autumn, Rn and aCO2, together with VPD, all had positive significant correlations with vegetation-drought responses, with an ensemble mean correlation coefficient from 0.83 to 0.91 (p ≤ 0.05, n = 12, Table 1). The drought sensitives estimated from the seven vegetation indicators exhibited generally consistent correlations to a hydroclimatic factor. A minor inconsistency was found in the roles of aCO2 and VPD on summer vegetation-drought sensitivities estimated from GPP, which were much weaker compared to estimates from the other six vegetation indicators (Table 1)./p>