随着气候变化的加剧,极端高温干旱事件的频率与强度持续攀升,对陆地生态系统碳吸收和全球碳循环构成严峻挑战。中国西南地区作为重要的碳汇区域,其丰富的植被覆盖和生物多样性在极端气候下变得脆弱,复杂地形进一步加剧了植被对干旱的敏感性。
2023年春季,西南地区经历了罕见的极端高温—干旱复合性事件,引发大范围居民用水困难和农作物减产。中国科学院大气物理研究所博士研究生王志凯、朴金玲副研究员、陈尚锋研究员联合云南大学陈文教授、蔡晴宇博士、马天娇副教授和贵州大学薛旭副教授,深入分析了此次极端事件对生态系统的影响,发现其导致当地植被总初级生产力(GPP)和增强型植被指数(EVI)发生近二十年来最为严重的下降。
本研究的核心发现:
(1)与2010年中国西南地区大范围持续性“世纪干旱”不同,2023年极端高温干旱复合事件发生在前期持续性冬春连旱基础上(Ma et al. 2024),并于春季(4–5月)爆发一系列极端热浪,进一步加剧了土壤水分(SM)匮乏与大气干燥度(水汽压差,VPD)的双重胁迫。由于这一时期正值植被主要生长季,SM和VPD的协同作用对GPP和EVI的影响尤为显著。
(2)此次极端事件的影响具有显著的滞后性:研究发现,即使6月雨季缓解了西南地区的大范围干旱,但是GPP和EVI下降幅度比4–5月更加严重。直至9月GPP和EVI才恢复至相对正常水平(图1)。这主要源于长期水分匮缺对植被生理结构的破坏,显著削弱了其光合能力的恢复速度。
(3)不同植被类型对SM和VPD的响应存在差异:森林生态系统对SM匮缺更为敏感,而草地和农田生态系统则更易受到高VPD的显著影响(图2)。
该研究主要揭示了在极端高温干旱复合事件背景下,SM和VPD对中国西南地区植被生长的协同影响机制,以及二者在不同植被类型的主导性差异。在未来气候变化背景下,中国西南地区的极端暖干事件可能成为“新常态”。该研究结果为提升区域生态适应能力以及减轻极端事件对区域生态系统的影响提供了重要的科学依据和支持。
该研究工作得到国家自然科学基金项目(42230605, 42375044),云南西南联合研究院科技专项项目(202302AP370003)以及云南省季风与极端气候灾害国际联合实验室(202403AP140009)的资助。
文章信息:Wang, Z., Chen, W., Piao, J. et al. Synergistic effects of high atmospheric and soil dryness on record-breaking decreases in vegetation productivity over Southwest China in 2023.npj Clim Atmos Sci 8, 6 (2025). https://doi.org/10.1038/s41612-025-00895-3
参考文章:Ma, T.,Chen, W., Cai, Q., Dong, Z., Wang, L., Hu, P., Gao, L., & Garfinkel, C. I. et al. Attribution analysis of the persistent and extreme drought in southwest China during 2022–2023. Environ. Res. Lett.19, 114056 (2024).https://doi.org/10.1088/1748-9326/ad8171
图1 2023年4至6月去趋势的GPP(a–c)和EVI(d–f)异常(均相比于2001–2022年)。(g)红框区域内4至6月平均的GPP与EVI时间序列。(h)2023年GPP与EVI异常值月度演变。
图2 2023年4至6月去趋势的整层土壤含水量(a–c)和VPD(d–f)异常(均相比于2001–2022年)。(g,h)分别为GPP和EVI与SM和VPD的偏相关系数,“**”表示 p<0.01。