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汤旭光教授课题组在全球喀斯特生态系统动态评估领域取得新进展

发布时间:2022/02/16 16:48:27     作者:汤旭光    浏览次数: 次

喀斯特生态系统占了大约20%的地球陆地面积,其具有独特而脆弱的地貌和水文地质特征。目前,利用卫星准确地监测喀斯特生态系统生产力,以及在气候变化和人为干扰背景下研究其对环境条件的响应仍具有很大挑战,解决这些问题对于全球喀斯特地区的可持续发展至关重要。

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1a)全球喀斯特地区SIF多年均值空间分布;(b-c)典型喀斯特地貌

近日,农林科学类国际经典刊物Forest Ecology and Management(中科院林学小类1区,TOP期刊)在线发表西南大学地理科学学院、重庆金佛山喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站汤旭光教授课题组的相关研究成果,论文标题为《Satellite evidence for China's leading role in restoring global karst ecosystem productivity》。

汤旭光教授课题组长期从事陆地生态系统碳水循环及其耦合关系遥感监测研究。我国喀斯特生态系统是全球喀斯特三大集中连片分布区之一,也是我国四大生态环境脆弱区之一。尽管有很多研究应用遥感植被指数表明全球大多区域正在显著变绿,但是从总初级生产力GPP的角度对长时间尺度喀斯特区域生态系统恢复情况缺乏相关的研究。尽管基于光能利用率模型、生态过程模型以及经验统计模型生成了一些GPP遥感产品,但是这些产品仍存在很大的不确定性,主要问题表现在刻画空间格局容易,而捕捉长时间季节和年际趋势困难,导致即使有一些零星的研究应用这些产品开展些工作,其结果备受质疑。

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2全球喀斯特生态系统SIF的变化趋势以及趋势显著性水平的频率分布直方图

本研究结合两套当前主流的GPP产品包括了MODIS GPPVPM GPP产品,同时辅以能够直接用来表征GPP的日光诱导叶绿素荧光遥感数据,在国家和全球尺度上揭示了MODIS GPP产品在捕捉长期GPP动态的问题所在,重点应用荧光SIF数据来评估近20年来全球喀斯特生态系统GPP时空动态。研究发现中国以7%的喀斯特分布面积贡献了全球喀斯特GPP增量的43%,而全球只有个别区域呈显著退化趋势。研究表明降水是控制全球喀斯特GPP时空动态的主导环境控制因素,其次是温度,主要影响北半球的加拿大等地区。中国自2000年以来实施的一系列的生态恢复工程大大改善了区域生态环境质量,对于GPP的增加起到了积极的作用,而巴西地区尽管是热带雨林,但是当地为了发展农业生产,大量的毁林开荒导致该区域GPP显著退化。因此,全球喀斯特地区的生态文明建设及可持续发展需要各个国家携手同行,加强合作,共同努力。

3 全球喀斯特生态系统GPP动态国家尺度贡献率



4 控制全球喀斯特生态系统SIF变化的主导气候因子

汤旭光教授和马明国教授分别为论文的第一作者和通讯作者。文章链接:https://sciencedirect.53yu.com/science/article/abs/pii/S0378112721010938。相关研究成果得到了科技部基础资源调查专项项目(2021FY100701)、高分辨率对地观测系统国家重大科技专项课题(21-Y20B01-9001-19/22)的大力支持,同时也加强了与University of New HampshireUniversity of ReadingUniversity College London、南京大学、中科院地理所等国内外高校的科研合作。