蒙古高原植被绿度对昼夜不对称增温的响应机制及其生态意义

本研究针对全球气候变化背景下昼夜增温不对称性对植被生长的影响机制，利用ERA-5数据和GIMMS NDVI（归一化植被指数）分析了1982-2022年蒙古高原植被绿度与昼夜温度的时空关联。研究发现：77.95%区域夜间增温促进植被生长，而86.46%区域白天增温抑制生长，揭示了干旱区植被对昼夜温度差异的逆向响应规律，为生态脆弱区气候适应策略提供理论依据。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，陆地生态系统正面临前所未有的挑战。蒙古高原作为典型的干旱半干旱区，其植被动态对维持东亚生态屏障功能至关重要。然而，过去研究多关注年均温对植被的影响，忽视了昼夜增温差异这一关键特征。更值得注意的是，该区域正以三倍于北半球陆地平均速度升温，但植被如何响应这种昼夜不对称的升温模式仍属科学盲区。

为解决这一科学问题，中国国家自然科学基金委等机构支持的研究团队，基于40年（1982-2022）的GIMMS NDVI数据和ERA-5气候数据集，首次系统揭示了蒙古高原植被对昼夜温度变化的差异化响应规律。研究发现：白天温度每十年上升0.44°C，增速是夜间（0.36°C/decade）的1.22倍，而NDVI总体呈上升趋势（0.004/decade）。令人惊讶的是，77.95%区域呈现"夜温促进-日温抑制"的逆向响应模式，这种不对称性在86.46%的地理空间上达到统计学显著水平。随时间推移，NDVI对温度的敏感性逐渐减弱，暗示植被可能通过生理适应机制缓解气候干旱化压力。该成果发表于《Journal of Arid Environments》，为理解干旱区植被-气候反馈机制提供了新视角。

研究采用三项关键技术方法：1）基于ERA-5再分析数据的昼夜温度解耦技术；2）GIMMS NDVI 3g.v1数据的时空融合处理；3）结合偏相关分析和多元回归的生态建模方法。样本覆盖整个蒙古高原（2.7×10⁶
km²
），包含草地、荒漠、森林等多类生态系统。

【Spatiotemporal variation of vegetation greenness and climatic driving factors】
通过三阶段划分（1982-1998增长期、1999-2007衰退期、2008-2022恢复期），发现NDVI动态与降水减少（-16.35 mm/decade）和温度上升存在显著协同效应。1999-2007年的急剧干旱化导致NDVI降至0.295的谷值，印证了气候因子对植被的复合胁迫。

【Vegetation greenness and asymmetric warming】
空间分析显示，昼夜温度对NDVI的影响呈现明显分异：夜间增温通过降低呼吸消耗和延长生长期促进生长，而白天高温加剧蒸散导致水分胁迫。这种"昼夜拮抗"效应在草地生态系统表现尤为突出。

【Conclusions】
研究首次量化了蒙古高原植被对昼夜增温的差异化响应，其核心机制在于：1）日间高温加剧水分限制；2）夜间增温缓解低温胁迫；3）长期适应导致敏感性衰减。该发现不仅修正了传统气候-植被模型参数，更警示在生态脆弱区，单纯依赖年均温指标可能严重低估气候变化风险。

讨论部分强调，随着全球昼夜增温持续分化，这种不对称响应可能重塑干旱区碳循环格局。特别是NDVI敏感性的时间衰减现象，既可能反映植被适应能力的提升，也可能暗示生态系统的弹性阈值正在逼近。研究建议未来应加强不同植被功能型（如草原vs森林）的差异化响应研究，为区域生态安全预警提供精细化管理依据。