(上圖)青藏高原上的「熱融滑塌」
香港中文大學與伊利諾伊大學厄巴納香檳分校領導的研究,分析了永久凍土在突然滑塌後,植被的恢復速度有較大的差異,從十年以下到超過一百年不等。團隊又提出影響植被恢復速度的關鍵因素,科學家能藉此準確預測,助力生態保育以及氣候變化和碳循環研究。相關論文已刊於《自然 — 氣候變化》。
論文:
研究背景
位於極地或高原的永久凍土(permafrost)區域,隨着氣候暖化出現了「熱融滑塌」(thaw slumps)現象。該現象是大量地下冰融化導致凍土層不穩定,產生突發性崩塌。這會快速破壞植被,並將儲存於土壤中的有機碳釋放到環境中。全球約 5% 的永久凍土區域(約 90.5 萬平方公里)受到了這類突發性解凍現象影響。
研究成果
中大地球與環境科學系劉琳博士、伊利諾伊大學厄巴納香檳分校 Mark Lara 博士及其博士後研究員(中大博士畢業生)夏卓璇博士共同領導的團隊,聚焦研究了「熱融滑塌」現象及相關的植被恢復。
團隊結合數十年的衞星觀測數據與無人機航空測量,分析了阿拉斯加、加拿大北部與西北部、西伯利亞、以及青藏高原等八個永久凍土區的植被恢復情況。團隊追蹤地表變綠的過程,重建「熱融滑塌」事件發生後的植被恢復時間表。這些永久凍土區涵蓋了北極和高海拔地區,可比較植被恢復過程在不同氣候和生態條件下的差異。

劉琳博士

劉琳博士(左二)與野外考察團隊成員於「熱融滑塌」現場

阿拉斯加北極地區的「熱融滑塌」
結果發現,高海拔地區以及北極較高緯度地區,「熱融滑塌」後的植被綠度恢復時間,遠比北極低緯度地區為長。後者可在大約十年內恢復植被覆蓋,而高海拔地區及北極高緯度地區,可能需要數十年甚至一百年以上的時間。
研究指出,總初級生產力(gross primary productivity,GPP,衡量植物光合作用的指標)是決定受影響地貌植被恢復速度的關鍵因素。科學家能藉此預測植被恢復所需的年期 - 幂律函數(1.35 × (GPP)⁻¹.⁶⁸,P < 0.05)。團隊利用其他永久凍土區進行模型驗證,發現該模型在初級生產力較高的地區的預測準確度特別高。
團隊又指出,儘管植被的外觀已經恢復,其植物的組成和多樣性通常會發生變化,不太可能迅速回復到原來的狀態。若當地長有灌木,它們往往會迅速覆蓋受干擾的區域,發揮穩定土壤的作用,並提升碳吸收潛力,能部分抵銷凍土在變暖及融化過程中所釋放的碳量。
作為首批參與中國南極科學考察的香港科學家之一,劉琳博士表示「熱融滑塌」從根本上重塑了北極和高海拔地區的地貌。了解植被在這些干擾後如何恢復,對於預測長期生態系統變化及全球碳循環至關重要。

劉琳博士(左)及夏卓璇博士(右)

Mark Lara 博士(來源:伊利諾伊大學厄巴納香檳分校)
研究團隊
論文第一作者為夏卓璇博士,共同通訊作者為劉琳博士、Mark Lara 博士。
來源:香港中文大學
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