森林作为覆盖陆地近1/3的植被生态系统，可以通过生物物理效应（蒸腾作用等）缓解局地温度，是应对气候变暖的重要抓手之一。21世纪以来，越来越多小面积的森林火灾、森林间伐以及森林补种等干扰发生在森林内部，这种森林内部细碎化的树木覆盖变化会对其生物物理效应带来怎样的影响，尚无法得到精确评估，主要是由于全球地表温度产品一般只有1km或更粗糙的分辨率，而全球森林覆盖变化数据可以达到30m的分辨率。因此，一个悬而未决的科学问题是地表温度如何响应森林内部小尺度的树木覆盖变化。此外，前人的研究主要关注森林覆盖净变化所带来的生物物理效应，没有比较树木覆盖增加和减少对地表温度的不同影响，这些认知上的缺乏对在全球范围内科学评估森林覆盖的生物物理效应提出了挑战。
近日，广东省科学院广州地理研究所（以下简称省科学院地理所）苏泳娴研究员团队提出一种对比量化高精度森林覆盖增加和减少对地表温度生物物理效应的方法，揭示了森林覆盖增加和减少的生物物理效应的不对称性及机制。
苏泳娴等研究发现，全球尺度上的很多森林在其内部经历过剧烈的树木覆盖增加和减少过程后，即便其最终森林净覆盖减少（净丢失，net loss），但依然有可能呈现更显著的生物物理降温效应。这种现象主要发生在热带和温带地区，其主要原因是这两个气候带地表温度对森林增加的响应比对森林减少的响应更敏感，即森林覆盖增加带来的降温效应会显著强于森林覆盖减少带来的增温效应。相反，寒带森林覆盖减少带来的降温效应会显著强于森林覆盖增加带来的增温效应（图1a）。机制分析表明，这种不对称性主要是由于新增和损失森林的生物物理属性不一样，导致森林覆盖增加和减少地区能量平衡过程的差异，进而使得森林覆盖增加和减少对地表温度产生不同强度的生物物理效应。
研究进一步量化了达到“温度中和”的森林覆盖增加和减少的比例阈值（图1b）。结果表明，热带地区森林覆盖增加和减少比值约为75%时，便可实现生物物理效应上的“温度中和”，温带地区该阈值平均为83%。这意味着，如果仅考虑森林覆盖的生物物理效应，在热带和温带森林生态系统内部，通过较小面积的森林覆盖恢复便可以弥补森林覆盖减少所丢失的温度效应。
森林覆盖增加和减少生物物理效应的不对称性
该研究揭示了森林覆盖增加和减少的气候效应的不对称性，忽略该不对称性会对准确评估森林生物物理效应带来一定的不确定性：选取森林净变化为0的地区作为参考来剔除气候变化的影响，可能会引起对森林生物物理效应的高估或低估。这种不确定性也可能广泛存在于森林其他功能（如水资源和碳汇）的评估研究中。
研究成果发表于Nature Climate Change期刊。该研究得到国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金区域创新发展联合基金项目和国家级青年人才计划项目等联合资助。论文主要合作者包括来自中山大学、法国气候与环境科学实验室、南方科技大学、欧盟执委会联合研究中心、加拿大农业部、加拿大多伦多大学、澳大利亚联邦科学与工业研究组织、北京大学、美国耶鲁大学、西南大学、意大利巴里大学、北京林业大学等机构的研究人员。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41558-023-01757-7
供稿：省科学院地理所
撰稿：吴建平
审稿：董军 吴旗韬 夏欣
校稿：徐超 肖捷 章震 黄巧纯
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