全球变暖正在通过导致永久冻土融化、冰川融化、干旱、火灾和植被变化来改变北极。这些发展与陆地和大气之间的能量交换密切相关。苏黎世大学的研究人员现在表明，苔原中的不同植物群落在这种能量交换中发挥着关键作用，但在气候模型中并未考虑在内。
今年夏天席卷欧洲的热浪让许多人意识到植物在冷却环境方面的重要性。但是北极的各种植被是如何影响地球表面与大气之间的能量交换的呢?这是一个高度相关的问题，因为该地区对气候具有重要意义。北极变暖的速度是全球平均水平的两倍多，导致该地区的永久冻土融化和冰川融化。在全球范围内，这种变暖反映在远离北极的后果上，例如东亚生态系统的寒冷破坏。
冰川和草地之间的热通量差异相似
由苏黎世大学(UZH)进化生物学和环境研究系的两名研究人员领导的国际团队现在仔细研究了北极陆地表面的能量收支情况。根据他们的研究，在气候模型中被忽视的北极多样化的植被是地球地表与大气之间能量交换的关键因素之一。“值得注意的是，在夏季，两种植被之间的热通量差异-例如以地衣和苔藓为主的景观以及一种以灌木为主的景观-与冰川表面和绿色草原之间的差异大致相同，”博士后JacquelineOehri说，该研究的第一作者。
与来自64个测量站的数据相关的植被类型
北极植被高度多样化，从干燥的草原和湿地到以矮灌木为主的灌木丛以及长满苔藓和地衣的贫瘠之地。研究人员将这种植被多样性与1994年至2021年间北极64个测量站收集的所有可用能量交换数据联系起来。他们的重点是6月至8月之间的夏季，在此期间，阳光和能量吸收特别高。根据植被类型的不同，地表或空气会被不同程度地加热。此外，随着灌木密度的增加，冬季过后土地会更早变暖。“灌木的深色树枝很早就从雪下出现，吸收阳光并在雪融化之前很久就将其传递到地表，”Oehri解释说。
在西伯利亚北极地区的Kytalyk国家公园内，以禾本科植物为主的苔原上生长着矮小的灌木。图像中的模糊区域是由热雾产生的，当不同的表面加热不同并因此在空气中产生湍流时会发生这种情况。图片来源：苏黎世大学GabrielaSchaepman-Strub
冷却植被可以保护苔原的永久冻土
“我们对北极能量流动的发现非常重要，因为永久冻土的保存在很大程度上取决于进入地下的热通量，”UZH教授GabrielaSchaepman-Strub说。该研究的数据使得将不同植物群落的影响及其分布纳入气候预测成为可能。因此，研究人员可以使用改进的气候模型来计算北极的苔原植被是否以及在多大程度上起到了冷却地表的作用。
精密模型需要额外的测量站
“我们现在知道哪些植物群落通过能量交换具有特别显着的降温或变暖效应。这使我们能够确定北极许多地区正在发生的植物群落的变化如何影响永久冻土和气候，”Schaepman说-斯特鲁布。这尤其需要改进数据收集。
尽管北极正在迅速变化，并对整个地球的气候动态产生重大影响，但该地区只有少数可靠的测量站。除了呼吁当前站点继续运行外，研究作者认为，由于数据不完整，这些北极景观类型需要新的站点来进行部分分析。