2009–2017 年：北极植被对热浪引发的光合作用下降比欧洲其他气候带更敏感

为什么远北的高温时期与每个人都有关

当我们大多数人想到热浪时，脑海里浮现的是南欧干裂的田地，而非冰封的北极苔原。然而这项研究表明，在欧洲过去十年极端夏季里，欧洲北极的植物比温暖地区的同类更脆弱。由于北极植被储存着巨量的碳，其对升温的反应可能决定地球是继续默默吸收二氧化碳，还是突然将更多碳释放回大气。

热浪遇上为寒冷而生的景观

研究者首先解释，北极植物对短促、凉爽的夏季以及覆在永冻层上的土壤有着精细的适应。过去几十年里，该地区升温迅速，热浪——一连串异常炎热的日子——在欧洲变得更常见。在北极，这些高温时期降临到习惯于寒冷胁迫而非热胁迫的植物身上。温度骤升会损伤叶片和组织，而它们每年能恢复的时间非常有限。与此同时，北极苔原从以往多为苔藓和稀疏灌木，正变得更绿、更茂密，储存了陆地大量的碳。这就使得弄清这些更绿的景观会继续吸收碳，还是开始向外泄漏碳，变得至关重要。

比较大陆南北的差异

为了评估不同区域的脆弱性，团队对 2009–2017 年间欧洲的 18 个气候区进行了比较，并将其归为四类：干旱、温带、寒冷和北极。他们没有依赖少数野外站点，而是使用卫星同时追踪植物状况和其上方大气中的碳。植被的“健康信号”例如绿度、叶面积、植物吸收的太阳辐射量以及蒸散量，与基于卫星的大气二氧化碳测量相结合。通过一种同时考虑时间与地点的统计方法，他们得以逐网格地观测在酷暑夏季及其之后，植物活动变化与大气碳浓度之间的紧密关联。

在季节中追踪微妙的变化

植物生长随着季节循环而自然起落，尤其是在高纬度地区。为了避免将正常的春夏波动误判为热浪损伤，作者先用平滑的类波形曲线模拟了每个植被指标的典型年节律。随后他们考察剩余部分——在季节性模式去除后持续存在的异常值。这些“遗留效应”显示热浪过去后植物承压持续的时长。通过在不同气候带比较这些模式，他们得以识别热浪留下短暂伤痕的地方与似乎将生态系统推入长期衰退的地区。

北极植物呈现出最严重的下滑

结果令人瞩目。在干旱、温带和寒冷区，光合作用迹象普遍在高温下减弱，但植被指标与碳间的统计关联只是中等强度。在北极区，相同的指标——尤其是绿度和叶/土壤的水分损失——对热浪的响应强度高出 2 到 15 倍。在这些北部地区，热浪期间吸收阳光和水分损失的增加并非与健康生长相关，而是与光合作用显著下降有关。在九年期间，反复热浪对北极植被的影响持续增强，这表明过去的炎热夏季会使植物对未来热浪更脆弱。这一模式暗示永冻层融化、土壤变干和植物胁迫可能在相互加剧。

这对地球碳预算意味着什么

简言之，研究得出结论：与欧洲温暖地区的植被相比，欧洲北极植被更容易因热浪而被推离舒适区。随着热浪削弱它们的光合作用能力，以及土壤先因融冻而变湿随后又变干，这些北部景观有可能从碳“海绵”转变为碳“源”。这将在人工排放之外向大气中额外添加二氧化碳。鉴于北极储存着如此大量的碳，即便是部分朝这一方向转变也可能削弱全球实现净零排放的努力。作者主张，气候策略必须密切关注重复极端高温如何侵蚀北极作为地球最重要天然碳库之一的沉默作用。

引用: Hwang, YS., Schlüter, S., Park, H. et al. The Arctic vegetation is more sensitive to heatwave-induced photosynthetic decline than other climate zones in Europe (2009–2017). Sci Rep 16, 12104 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41640-x

关键词: 北极植被, 热浪, 光合作用, 碳循环, 气候变化