随着北极夏季变暖地球北部的地貌也在发生变化。一项新的研究利用卫星图像追踪几十年来全球苔原生态系统,发现该地区变得更加绿色,因为温暖的空气和土壤温度导致植物生长增加。

“北极苔原是地球上最冷的生物群落之一,也是变暖速度最快的地区之一,”领导这项最新研究的美国弗拉格斯塔夫北亚利桑那学的全球变化生态学家洛根·伯纳(Logan Berner)说。“我们看到的北极变绿确实是全球气候变化的风向标——这是对气温上升的生物群落规模的反应。”

来自NASA/USGS Landsat卫星的数据显示,在1985-2016年期间,加拿大、阿拉斯加和欧亚大陆西部北极苔原的植被绿化率增加了38%,这意味着植物生长得更多,变得更密集,以及/或灌木侵蚀了典型的苔原草和苔藓。
来源:NASA’s Goddard Space Flight Center

这项研究发表在本周的《自然通讯》(Nature Communications)上,这是首次利用NASA和美国地质调查局(USGS)联合任务地球资源卫星(Landsat)的卫星数据测量从阿拉斯加、加拿大到西伯利亚整个北极苔原的植被变化。其他研究也使用卫星数据来观察较小的区域,但是Landsat数据可用于确定地面上活跃的植被数量。绿化可以代表植物长得更多,变得更密集,和/或灌木侵蚀典型的苔原草和苔藓。

当苔原的植被发生变化时,不仅会影响到依赖某些植物的野生动物,也会影响到生活在该地区、依赖当地生态系统获取食物的人们。虽然活跃的植物将从大气吸收更多的碳,但不断变暖的温度也可能使永久冻土融化,从而释放出温室气体。这项研究是NASA北极北部脆弱性实验(ABoVE)的一部分,该实验旨在更好地了解生态系统在这些变暖环境中的反应方式以及更广泛的社会意义。

伯纳尔和他的同事使用Landsat数据和额外的计算来估算冻土带中50,000个随机选择的地点每一年的绿色峰值。从1985年到2016年,阿拉斯加、加拿大和欧亚大陆西部大约38%的冻土带地区开始绿化。

伯纳和他的同事利用地球资源卫星的数据和额外的计算,估算了冻土带上随机选取的50,000个地点每一年的绿色峰值。从1985年到2016年,阿拉斯加、加拿大和欧亚大陆西部大约38%的冻土带地区开始绿化。只有3%表现出相反的褐变效应,这意味着更少的植物积极生长。为了将欧亚东部地区包括在内,他们比较了从2000年开始的数据,当时Landsat卫星开始定期收集该地区的图像。从全球范围来看,2000年至2016年间,22%的地点变绿,4%变褐。

当北极苔原植物生长加快时,可能会影响包括驯鹿和北美驯鹿在内的野生物种。
影像来源:Logan Berner/Northern Arizona University

“无论是从1985年还是2000年以来,我们都在Landsat记录中看到了北极绿化的迹象。”伯纳说,“而且我们看到,在同一时间和同一时期,这种生物群落规模的绿化,是因为我们看到夏季气温确实在迅速上升。”

研究人员将这些绿化模式与其他因素进行了比较,发现这也与土壤温度升高和土壤湿度升高有关。他们通过在北极地区实地测量植物生长,证实了这些发现。

北亚利桑那大学的教授斯科特·格茨(Scott Goetz)表示,“Landsat是这类测量的关键,因为它收集的数据比以前使用的要细得多。”这使研究人员能够调查是什么驱动了苔原的变化。格茨说:“北极地区存在许多微观尺度的变化,因此,在更精细的分辨率下工作并拥有长数据记录非常重要。” “这就是为什么Landsat如此有价值的原因。”

北亚利桑那大学教授斯科特·戈茨(Scott Goetz)也参与了这项研究,并领导了上述科学团队。他说:“Landsat对这类测量的关键,因为它收集的数据比以前使用的要小得多。这使得研究人员能够调查是什么导致了苔原的变化。”戈茨说:“北极有很多许多微观尺度的变化,因此,在更精细的分辨率下工作并拥有长数据记录非常重要。这就是Landsat如此有价值的原因。”

参见:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/warming-temperatures-are-driving-arctic-greening

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