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热带森林是全球碳循环的重要组成部分,在过去几十年间遭受了严重的森林砍伐和森林退化,导致了森林破碎化,从而形成了大量的森林边缘地区。森林边缘效应是指森林的边缘地区由于高温、干燥、风速较大等原因,其生物量显著低于内部森林的现象。目前,由于缺少大范围高分辨率的观测数据,对森林边缘效应的分布特征以及影响因素尚不明确。

图1森林边缘效应及其森林退化机制示意图

fig1(1)

图2非洲地区森林边缘效应的尺度(scale)和强度(magnitude)。

(a)尺度和(d)强度的频率分布。(b, c)尺度的空间分布。(e, f)强度的空间分布。

fig2(1)

图3火灾边缘和非火边缘上森林边缘效应的尺度(a, b)和强度(c, d)的差异(Δscale,Δmagnitude)。

(e, f)尺度差异(Δscale)与波文比差异(Δβ)、火灾距离(fire distance)的关系。

近日,清华大学地学系李伟课题组联合国内外多所研究机构,针对非洲地区的森林边缘效应展开研究。该论文利用了高空间分辨率的地上生物量和森林覆盖数据,发现对于非洲地区的干森林和湿森林,边缘效应能够影响的距离分别为0.11和0.15 km(图2),造成的总碳亏缺为4.06 PgC。火灾加剧了森林的边缘效应(图3),所引起的碳亏缺比非火边缘高0.9 PgC。火灾主要通过直接效应(森林直接烧进森林)影响干森林的边缘效应;同时通过直接效应和间接效应(改变局地环流从而降低森林空气湿度)增强湿森林的边缘效应(图3)。对未来的预测表明,2015年至2100年间,持续增长的森林砍伐会新增森林边缘面积,这些边缘森林的退化将会造成0.54~4.6 PgC的碳损失。研究结果对理解森林退化的机制和影响,以及制定相关的森林保护政策有重要的启示意义。

上述相关成果以“Fire enhances forest degradation within forest edge zones in Africa”为题在Nature Geoscience上发表。清华大学地学系博士生赵哲为论文第一作者,李伟副教授为论文通讯作者。合作者包括法国气候与环境科学实验室(LSCE)的Philippe Ciais教授和杨卉博士,瑞士Gamma Remote Sensing的Maurizio Santoro博士和Oliver Cartus博士,北京大学的彭书时研究员,加州理工学院的印轶研究员,西北农林科技大学的岳超教授,清华大学地学系的俞乐副教授、博士生朱磊和王景萌。该研究得到了国家重点研发计划项目等的支持。

全文链接:https://www.nature.com/articles/s41561-021-00763-8


供稿:赵哲

编辑:王佳音

审核:武海平


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