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森林对局部气温影响重大，但全球各地影响机制存差异。研究人员利用多卫星数据研究 2001 - 2021 年全球森林的冷暖效应。结果显示不同纬度森林效应不同，还明确了影响路径及时频关系。该研究为森林管理策略制定提供依据。
在全球气候变化的大背景下，极端天气事件愈发频繁和强烈，森林生态系统对气候的调节作用备受关注。森林不仅能吸收大气中的二氧化碳，缓解温室效应，还能通过蒸腾、反射太阳辐射等生物物理过程调节区域气候。然而，森林对局部气候的影响十分复杂，在不同季节和地区会产生截然不同的效果。
以往的研究虽然对森林对局部温度的影响有所探讨，但存在诸多不足。比如，多数研究缺乏对全球所有气候带和不同季节森林的综合分析，对森林冷暖效应的年际趋势分析也不够深入。而且，森林生物物理和生物地球化学因素与其冷暖效应之间的长期时频关系也未得到充分研究。为了填补这些空白，深入了解森林在气候调节中的作用，研究人员开展了此项研究。
研究人员利用 2001 年至 2021 年的卫星数据，聚焦未发生土地覆盖变化的森林和开阔土地像素，选取陆地表面温度（LST）、土地覆盖（LC）、数字高程模型（DEM）等数据，研究植被覆盖、反照率、蒸散（ET）和净生态系统交换（NEE）等因素对 ΔLST 动态变化的影响。研究中用到的主要关键技术方法包括：通过对比森林和开阔土地像素的表面温度数据，计算 ΔLST 等指标量化森林对局部温度的影响；运用自相关函数（ACF）和小波相干分析探究数据的周期性模式及变量间的相干性；采用路径分析量化各变量间的相互关系。
研究结果
- 全球森林冷暖效应的模式：不同气候带森林的局部冷暖效应呈现出明显的昼夜和季节差异。寒温带森林夜间升温明显，年平均 ΔLST 为 +1.99°C ；温带森林夜间升温，白天降温，北半球年平均日降温 -0.48°C，南半球为 -0.91°C ，夏季降温效果最强；热带森林全年持续降温，年平均日降温 -2.11°C 。从全球来看，ΔLST 从热带向高纬度地区逐渐升高。
- 森林冷暖效应的年际趋势：在 20 年的研究期内，热带森林的 ΔLST 始终稳定在 -2.11°C 左右；温带森林的 ΔLST 无明显总体趋势；寒温带地区的日 ΔLST 呈微弱上升趋势（变化率 = +0.03） 。
- 影响森林局部冷暖效应的因素：寒温带森林中，ΔNEE（+0.253）和 ΔET（+0.392）路径对升温影响显著；温带森林中，ΔNEE 路径（北半球 -0.055，南半球 -0.415）是主要降温因素；热带森林中，ΔET 路径（-0.852）主导降温。
- 不同因素的年际小波相干性：各气候带中，森林冷暖效应与 ΔNEE、ΔET 和 Δalbedo 之间存在显著的年际相干性。在寒温带地区，ΔLST 与 ΔNEE、ΔET 和 Δalbedo 在不同周期内呈现出不同程度的相关性；温带地区，ΔLST 与这些变量也有明显的相干性；热带地区，ΔLST 与 ΔET 在 1 - 7 周期内呈强负相关 。
研究结论与讨论
该研究详细揭示了全球森林冷暖效应的时空模式、年际趋势以及影响机制。研究发现不同纬度森林对气温的影响差异显著，且各因素之间存在复杂的相互关系。这有助于人们更深入地理解森林在局部温度调节中的关键作用，为制定针对性的森林管理策略提供了重要依据。
然而，该研究也存在一定的局限性。一方面，基于中等分辨率卫星数据的分析可能无法完全捕捉森林结构和微气候条件的局部异质性；另一方面，研究仅关注了部分关键因素，未充分考虑森林生态系统中其他复杂的生物物理和生物地球化学过程。未来的研究可以利用更高分辨率的数据，并综合考虑更多的影响因素，以更全面地评估森林对气候的调节作用。总体而言，这项研究为森林与气候关系的研究提供了新的视角和重要参考，对推动相关领域的发展具有重要意义。该研究成果发表在《Ecological Indicators》上，为全球气候变化研究贡献了有价值的信息。
