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为探究青藏高原森林长期动态及驱动因素,研究人员基于 1973–2018 年森林清查数据、NDVI 数据,分析三类森林分布与年龄结构动态,评估气候与人类影响。发现森林面积、生物量双增长,气候变暖影响显著,未来适宜生境或先扩后缩,为森林管理提供科学依据。
在地球第三极的青藏高原,这片平均海拔超 4000 米的 “亚洲水塔” 之上,森林作为生态安全屏障正面临着气候暖化与人类活动的双重挑战。全球森林正以每年数千万公顷的速度消失,而高原森林因其独特的垂直分布格局和高海拔敏感性,成为气候变化的 “前沿哨兵”。过去半个世纪,这里经历了从大规模砍伐到生态保护的政策转变,但森林面积、生物量如何演变,气候与人类活动谁主沉浮,未来分布又将何去何从,这些科学问号始终悬而未决。中国研究人员肩负着守护高原生态的使命,开启了这场跨越五十年数据长河的探索之旅。
中国研究人员基于青藏高原 8 万余个地面样地的森林清查数据(1973–2018 年)和多时相遥感归一化植被指数(NDVI)数据,针对阔叶林、松林和云冷杉混交林三类典型功能森林,展开了面积、生物量及年龄结构动态的深度解析。研究通过优化最大熵模型(MaxEnt),结合 CMIP6 气候模型预测,构建了当前(2000–2020 年)及未来(2021–2100 年)森林分布的时空图谱,相关成果发表在《Agricultural and Forest Meteorology》。
研究采用的关键技术方法包括:
- 长期森林清查数据统计:分析 1973–2018 年九次森林清查数据,量化森林面积、生物量及年龄结构变化。
- 遥感数据分析:利用 NDVI 数据监测植被覆盖动态,识别 47.39% 森林像元的褐变趋势。
- 生态模型预测:优化 MaxEnt 模型,结合 CMIP6 气候情景(低排放与高排放),模拟森林适宜生境变化。
森林面积与生物量变化
五十年间,青藏高原森林面积从 330 万公顷跃升至 926 万公顷,生物量从 0.47 Pg DM 增至 1.7 Pg DM。1977–1981 年为数据低值期,此后持续增长,尤其 1994–1998 年后增速显著,反映生态保护工程成效。
林分结构特征演变
成熟林主导面积与生物量增长,幼中龄林扩张改善了年龄结构失衡。1998 年前低海拔地区砍伐导致云冷杉林优势地位波动,1998 年后生态工程促使阔叶林、松林扩展,云冷杉林短暂衰退后趋于稳定。
气候与人类活动影响
气候变暖成为森林生长的核心驱动力,最冷月最低温是树木分布的关键限制因子。人类活动(如植树造林)在 1998 年后显著改变林分组成,NDVI 整体上升但近半数像元褐变,揭示局部退化风险。
未来适宜生境预测
相较于当前,21 世纪中叶前各森林类型适宜生境均呈扩张趋势,阔叶林对升温耐受性更强。但至 21 世纪末,无论低排放还是高排放情景,适宜生境面积均缩减,高海拔森林面临新的生存压力。
研究揭示了青藏高原森林对气候与干扰的复杂响应机制:过去五十年的增长得益于气候变暖与生态保护的双重作用,但未来暖化加剧可能逆转这一趋势。年龄结构优化虽提升了森林韧性,但 47.39% 的褐变像元警示着生态恢复的不均衡性。该研究为全球高海拔森林应对气候变化提供了典型案例,强调需以长期数据为支撑,制定差异化的亚高山森林可持续管理策略,在 “碳中和” 目标下筑牢高原生态安全屏障。其方法论为跨尺度植被动态研究提供了范式,而对未来生境收缩的预警,更呼吁全球行动以减缓气候变暖对 “亚洲水塔” 生态系统的冲击。