2026-01-14 09:12:14
你有沒有感覺，這些年的春天來得越來越不規(guī)律了？相比過去，有的地方春來早，有的地方春遲到。這不是你的錯(cuò)覺，全球變暖正導(dǎo)演著一場波及整個(gè)北半球的“春日變奏曲”。
過去，降水與輻射被公認(rèn)是“變奏”的主要驅(qū)動因子，但最近，中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所副研究員馬曉飛在國際學(xué)術(shù)期刊《全球變化生物學(xué)》上發(fā)表的研究成果，揭示了一位隱藏在幕后且能量巨大的“指揮家”——土壤的凍融循環(huán)。“它正揮動著指揮棒，讓春天或快半拍，或慢半拍。”馬曉飛表示，被多數(shù)大尺度物候研究忽視的土壤凍融循環(huán)，并非“背景噪聲”，而是可與降水、輻射并列的關(guān)鍵氣候驅(qū)動因子。
土壤凍融循環(huán)，顧名思義指的是土壤中的水分隨著溫度波動而發(fā)生凍結(jié)與融化的交替過程。這項(xiàng)研究融合了長達(dá)20年（2003年至2022年）的衛(wèi)星物候數(shù)據(jù)與氣候再分析資料，系統(tǒng)評估了泛北半球范圍內(nèi)凍融循環(huán)頻率對生長季開始時(shí)間的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然北半球生長季開始期平均以每十年約1.9天的速度提前，但仍有超過28%的植被區(qū)域呈現(xiàn)穩(wěn)定甚至推遲的趨勢，尤其在廣袤的北方森林、高寒地區(qū)與苔原帶。這一看似矛盾的現(xiàn)象，背后正是凍融循環(huán)這位“指揮家”在發(fā)揮作用。
研究團(tuán)隊(duì)借助被稱為“太空相機(jī)”的MODIS衛(wèi)星，持續(xù)20年追蹤北緯30度以上每一片森林、草原與苔原的返青日期，同時(shí)利用微波遙感數(shù)據(jù)精確記錄每年土壤經(jīng)歷“凍結(jié)—融化—再凍結(jié)”的循環(huán)次數(shù)。借助不同分析方法，厘清溫度、降水、輻射等因子的獨(dú)立貢獻(xiàn)。不僅如此，研究團(tuán)隊(duì)還注意到不同生態(tài)系統(tǒng)可能具有截然不同的響應(yīng)機(jī)制，因此他們將北半球植被按類型細(xì)分——如北方泰加林、溫帶闊葉林、荒漠、苔原與高山草甸等，開展了一場細(xì)致的“分科室會診”。正是通過這種系統(tǒng)性的診斷分析，一個(gè)關(guān)于凍融循環(huán)的“雙面故事”逐漸清晰。
經(jīng)過層層“診斷”，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，盡管春天整體提前，但北半球超過四分之一的區(qū)域呈現(xiàn)穩(wěn)定或推遲的“叛逆”狀態(tài)，這些地方主要分布在北方森林、高緯度苔原及部分高海拔山區(qū)。為什么在全球變暖的背景下，春天反而會遲到？答案正隱藏在凍融循環(huán)的變化中——凍融循環(huán)并非總是促進(jìn)春天早到，它實(shí)際扮演著“雙面角色”，其影響因生態(tài)系統(tǒng)類型而異。對于耐寒的北方森林而言，適度的凍融循環(huán)如同溫和的喚醒鈴，能逐漸打破樹木的冬季休眠，刺激土壤微生物活動，提前釋放養(yǎng)分。在這些地區(qū)，凍融次數(shù)越多，春天往往來得越早，最多可提前約7天。
然而，在干旱的荒漠和部分溫帶森林中，情況卻截然相反。對于荒漠中依賴深根獲取水分的植物，表層土壤的反復(fù)凍融不但無法提供有效水分，還可能破壞土壤結(jié)構(gòu)、加速蒸發(fā)，甚至損傷植物根系。而在某些溫帶森林，過于頻繁的凍融就像反復(fù)將人從溫暖的被窩拽入冰天雪地，會導(dǎo)致植物生理損傷、消耗大量修復(fù)能量，從而顯著推遲發(fā)芽時(shí)間，延遲幅度甚至有20天以上。至于高山草甸與苔原這類高寒生態(tài)系統(tǒng)，故事則更為復(fù)雜——適度的凍融或許有益，但過于頻繁反而會因積雪減少、土壤失穩(wěn)而產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，其響應(yīng)曲線呈波浪形，體現(xiàn)出自然系統(tǒng)精巧而脆弱的內(nèi)在平衡。
研究還揭示，隨著全球變暖持續(xù)，土壤凍結(jié)期縮短，凍融循環(huán)發(fā)生的“時(shí)間窗口”被壓縮，其對物候的整體影響力在2003年至2016年間已呈現(xiàn)減弱趨勢。與此同時(shí)，當(dāng)溫度不再成為最主要的限制因子時(shí)，太陽輻射的重要性便日益凸顯。值得注意的是，這場變化在不同地區(qū)的步調(diào)并不一致：例如寒帶森林對凍融的敏感性下降較快，而一些灌木林地則變化平緩。
這項(xiàng)研究同時(shí)表明，未來預(yù)測春天將變得比以往更加復(fù)雜?！霸诒狈缴?，凍融或許助推春天提早，增強(qiáng)碳匯功能；而在干旱區(qū)域，它卻可能加劇春季水分脅迫，帶來更大的生態(tài)壓力?！瘪R曉飛說。
可見，這首“春日變奏曲”由溫度、水分、陽光以及土壤凍融共同譜寫。
（記者 趙明昊 黃小異 姚昆）
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