北方 boreal 生态系统地表能量平衡与地表温度敏感性研究：高纬度湿地与森林的气候调节机制

本研究系统分析了北方 boreal 生态系统中三类湿地与森林的地表能量平衡（SEB）特征及其对地表温度（Ts）的影响机制。研究揭示了高纬度生态系统中短波反照率、Bowen 比、蒸发分数（EF）及地表层解耦程度等关键参数对局部气候的调控作用，为理解气候变暖背景下 boreal 生态系统的响应与反馈提供了重要数据与理论依据。

　　

Highlight

研究区域

三个原始湿地和三片未经管理森林位于芬兰北部（图1）。各湿地全年水位较高，植被以苔藓及低矮物种为主（高度通常不超过50 cm），涵盖多种水文条件与微地形特征。森林树冠平均高度为11–13 m，林下土壤层较薄。

能量平衡闭合性

基于能量平衡闭合性（EBC）分析，本研究数据质量与既往研究相当，涵盖了关键SEB组分（附录D）。但PaM与KaF站点在生长季仍表现出异常低的EBC，因此对这些站点的结果需谨慎解读。

可用能量

夏季白天（6–8月，当地时间09:30–14:30）的平均总入射辐射在三组站点中分别为（743 ± 5）、（722 ± 4）和（703 ± 3）W·m^?2（±标准误）。 darker 的针叶林因其较低的反照率，比开阔湿地吸收更多太阳辐射，导致其可用能量更高。尽管辐射强度随纬度升高而减弱，但由于极昼的影响，夏季日辐射能量并未向北递减；春、秋季较低的温度则使得季节循环较南方地区更为显著。

能量分配与生态系统—大气耦合

湿润、以苔藓为主的湿地表现出低Bowen比、高蒸发分数（EF）、较低的群体蒸散发阻力及较高的地表层解耦程度。相比之下，森林的蒸散发更受植被调控，松树主导的站点对土壤含水量尤为敏感。高湿度条件下，森林中也观察到较强的解耦现象。

地表温度敏感性

湿地因其低矮植被、较高的空气动力学阻力以及以潜热为主的能量分配方式，对其表面属性变化更为敏感，但这种敏感性存在季节差异。

结论

理解面临气候变化的 boreal 生态系统的SEB至关重要。尽管气候持续变暖，辐射条件变化较小，预计将形成一种新型高纬度气候：更温暖但仍受巨大日长年际变化的影响。

我们分析了芬兰北部三处原始湿地和三处未经管理森林的实地SEB测量数据。