《Agricultural and Forest Meteorology》：The role of thermal constraints in post-disturbance forest recovery across the European Alps – a large-scale remote sensing study
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本研究针对气候变化下阿尔卑斯山森林干扰后恢复的热约束问题，利用Landsat和Sentinel-2长时间序列遥感数据（1986–2023），通过光谱解混技术量化了冠层恢复，并评估了温度异常等因子对恢复成功率的影响。结果表明，48%的干扰区域在10年内恢复了80%的预干扰冠层覆盖，恢复成功率在中等夏季温度时最高，且与夏季温度异常呈正相关，但在干旱的西南部阿尔卑斯山，高温异常会抑制恢复。该研究为大尺度评估山地森林恢复对气候变化的响应提供了重要实证依据。
在欧洲阿尔卑斯山，森林生态系统正日益受到气候变化的深刻影响。气温持续上升，气候极端事件更加频繁，这些变化不仅改变了干扰 regime（如风倒、虫害和野火），也正在重塑干扰后森林的恢复轨迹。一个核心的科学问题随之浮现：在低海拔地区，气候变化预计会因热胁迫增加而限制森林恢复；然而，在高海拔地区，生态系统历史上一直受到低温的限制，那么气候变暖对干扰后森林恢复的净效应究竟如何？是像在低地一样构成威胁，还是反而会通过缓解热限制来促进恢复？这个问题在地形复杂、气候梯度陡峭的阿尔卑斯山地区显得尤为突出和重要。为了解开这个谜团，一项发表在《Agricultural and Forest Meteorology》上的大规模遥感研究应运而生。
为了回答上述问题，研究人员开展了一项跨越近四十年的宏大研究。他们综合利用了来自Landsat和Sentinel-2卫星的多时相地球观测数据（1986–2023），覆盖了整个欧洲阿尔卑斯山区域。研究的关键在于采用了比传统植被指数更先进的遥感技术——光谱解混（Spectral Unmixing）。这种方法能够将每个像素的反射率信号分解为不同地表覆盖类型（如树木、灌木、草地和裸地）的百分比，从而更精确地追踪干扰后树木冠层的真实恢复情况，避免了将灌木或草地生长误判为森林恢复的问题。基于此，研究定义了“恢复成功率”这一核心指标，即在一个固定的10年时间窗口内，干扰区域中有多少比例的像素能够恢复到其干扰前冠层覆盖度的80%。
研究首先绘制了阿尔卑斯山干扰后森林恢复成功率的空间格局图。结果显示，整个阿尔卑斯山区域的平均恢复成功率为48%，意味着近一半的受干扰森林在十年内实现了快速的冠层闭合。然而，这种恢复并非均质，而是呈现出明显的空间分异。恢复成功率最高的区域集中在阿尔卑斯山的中东部和东南部，中位数分别达到55%和53%。与之形成鲜明对比的是，位于西南部的阿尔卑斯山地区恢复成功率最低，中位数仅为33%，揭示出该区域森林生态系统在干扰后可能面临更大的恢复挑战。
那么，是什么因素驱动了这种恢复成功率的空间差异呢？研究人员构建了广义加性模型（GAM）来量化环境条件、干扰特征和气候变率对恢复成功率的影响。模型揭示了几个关键驱动因子的非线性效应：
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夏季温度：恢复成功率与长期平均夏季温度呈单峰关系，在约19°C时达到峰值，在温度过低或过高的极端条件下均有所下降。
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温度异常：在大部分阿尔卑斯山地区，干扰后十年内夏季温度正异常（即比长期平均更暖的夏季）与更高的恢复成功率相关。这表明，在当前气候背景下，变暖为历史上温度受限的阿尔卑斯山森林提供了更多的热能和更长的无雪期，从而促进了冠层再生。
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降水：夏季降水量对恢复成功率的影响相对较小，关系近乎平坦，表明水分可用性在阿尔卑斯山大部分地区并非早期冠层恢复的主要限制因子。
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干扰特征：干扰严重程度（冠层覆盖损失百分比）越高，恢复成功率越低。干扰前冠层覆盖度越高，恢复成功率也倾向于越低。干扰后裸地比例越大，恢复越困难，这可能与种子库破坏、微气候变化以及可能的伐后清理（Salvage Logging）活动有关。
特别值得注意的是，温度异常对恢复的影响存在显著的区域性差异。当模型分别考察阿尔卑斯山的五个子区域时，发现了一个关键例外：在西南部阿尔卑斯山，恢复成功率与夏季温度异常的关系呈现出不同的形态。与其他地区持续的正面或平台效应不同，在西南部，恢复成功率仅在温度异常从凉爽升至平均水平时有所提高，而在异常温暖的年份，恢复成功率则出现下降。这表明，在这个本就相对温暖干燥的地区，进一步变暖可能已经开始通过加剧热胁迫和水分胁迫来抑制森林恢复。
这项研究通过大规模遥感分析，首次对欧洲阿尔卑斯山干扰后森林恢复进行了全区域、时空明确的评估。其结论挑战了关于变暖必然抑制森林恢复的简单假设，指出在温度限制为主的阿尔卑斯山大部分地区，适度的变暖在当前阶段实际上有利于森林的早期恢复。然而，西南部阿尔卑斯山的例外情况敲响了警钟，预示着随着全球变暖的持续，目前受益的地区未来可能也会逐渐转向受热胁迫限制的状态。该研究强调了在评估气候变化对生态系统影响时，必须考虑区域环境背景的重要性。研究成果为了解山地森林的动态及其对未来气候的响应提供了宝贵的见解，对阿尔卑斯山地区的森林管理、生物多样性保护和自然灾害防治具有重要的指导意义。
