特殊的天气条件如何使欧洲森林变成棕色

夏季炎热和干旱正在影响欧洲森林 - 有些年份，树木过早变褐，有些甚至开始死亡。苏黎世联邦理工学院和WSL的研究人员正在展示几年来异常的天气条件如何使森林变成棕色。

秋天仿佛在七月到来。任何在2018年夏天徒步穿越瑞士或德国森林的人都可以从字面上看到中欧炎热干燥的天气如何影响树木。特别是云杉和山毛榉树，过早枯萎，它们的叶子和针叶变成棕色，整个森林都处于持续的压力之下。在地中海区域，自2003年以来，这种大规模现象已经发生过几次。

苏黎世联邦理工学院的研究人员现在已经系统地研究了过去21年(2002-2022)欧洲温带和地中海森林中的所有低绿色事件。他们与瑞士联邦森林，雪和景观研究所(WSL)的同事一起进行的这项研究刚刚发表在《生物地球科学》杂志上。

布朗宁去年夏天达到了创纪录的水平

在研究整个欧洲的森林褐变过程中，研究人员使用高分辨率卫星数据来识别夏季大规模森林绿化减少的事件。绿色减少是森林活力和压力降低的标志，也被用作森林枯死的指标。

这些发现强调了先前的观察结果：夏季褐变已经蔓延到整个欧洲。近年来，中欧(温带)森林遭受了特别广泛的褐变。地中海地区在2000年代初就已经经历了重大事件。

在他们的分析中，研究人员还首次量化了创纪录的2022年夏季及其对欧洲森林的影响：在有记录以来最热的夏季，欧洲经历了迄今为止最广泛的褐变，覆盖了37%的温带和地中海森林地区——“远远超过过去二十年来的任何其他事件，”毛罗·赫尔曼说， ETH教授Heini Wernli的大气动力学博士生，该研究的主要作者。

搜索共同历史记录

这实际上并不是ETH-WSL团队追求的目标。“我们想了解天气在几个季节如何影响大面积的森林，”领导这项研究的ETH大气物理学教授Heini Wernli解释说。干旱的核心作用是显而易见的。“然而，森林和天气之间的联系远比乍一看要复杂得多，”Wernli解释说。

“并非每个干旱期 - 即使它是强烈和持久的 - 也会导致森林立即变成棕色，”赫尔曼补充道，指的是多年来在我们的森林中观察到的“遗产效应”。树木在高温和干旱中的生存能力不仅取决于当前的天气条件，还取决于前几个月或几年前的天气条件。

这就是为什么研究人员特别热衷于研究低绿色事件的气象历史的原因之一。他们的目标是确定在多个调查事件之前的特征天气模式。

已确定的特定前体

事实上，研究人员确实发现了早在事件发生之前就发生的特征天气信号，这是褐变的前兆，具有中欧和地中海地区的某些特定特征。“一般来说，我们看到降水很少的时期在事件发生前两三年内以不寻常的频率发生，”赫尔曼说。

在事件发生前至少两年内，干旱期增加，降水明显不足，是这两个地区最明显的气象前兆。在地中海地区，频繁的干旱期甚至可能长达三年。其他信号包括在温带地区频繁高温至少两年。赫尔曼补充说：“在中欧森林绿化度低之前，我们通常会连续观察到两个干燥炎热的夏天。

前几年的负担已确认

研究人员的发现得到了21年调查的例子的证实。2003年夏天，欧洲大部分地区非常炎热干燥，几乎没有在森林的颜色上留下任何大规模的痕迹。然而，自2018年以来，欧洲经历了多次大规模干旱和高温，导致多次大面积褐变。

“这项研究的一个特别发现是，已识别的天气信号指向前几年干旱的后果，从而支持遗产效应，”赫尔曼指出。这意味着一个炎热干燥的夏季通常不会立即导致森林绿化减少，但会延迟导致未来的低绿化事件。

前兆，而不是预测

这些前兆信号是否使科学家能够预测未来的干旱胁迫和森林褐变?研究人员持谨慎态度：“我们已经回顾性地分析了事件，但我们还没有检查它们的可预测性，”赫尔曼说。干旱胁迫还通过助长树皮甲虫和真菌侵扰以及森林火灾间接地促进了森林绿化程度低，这使得预测通常很困难。

WSL森林动力学研究部门负责人、该研究的合著者Thomas Wohlgemuth认为，仅基于天气数据的预测是不现实的。然而，森林生态学家确实认为，对这一过程的新认识将导致更好的森林模型，并有助于林业管理的预防。“对几个季节的天气状况进行有针对性的监测可以提供有价值的信息，说明明年夏天是否可能发生过早的叶子变色，”他说。

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