摘要

坡向通过调节地表与大气之间的水热交换，塑造小气候，从而调控植被生长及其对背景气候变化的响应。在先前关于青藏高原南坡与北坡间草地绿度差异的研究基础上，课题组进一步揭示了东坡和西坡之间植被的绿度差异。我们发现在干旱的青藏高原西部，西坡的草地绿度高于东坡，而在湿润的东部则恰好相反。此外，从1991到2020年，西坡的绿化趋势强于东坡。该差异源于两种对比鲜明的坡向小气候：在相似的背景气候条件下，由于日间对流天气引发的降水多发生在下午，西坡通常比东坡更潮湿且更寒冷。本研究进一步深化了对坡向引起的小气候如何调控植被动态的理解。相关成果发表于地学领域顶刊Geophysical Research Letters。

研究背景

作为陆地生态系统的重要组成部分，植被不仅是大气与地表进行碳、水和能量交换的桥梁，还是全球最大的碳汇。卫星观测资料表明，宏观尺度的变暖缓解了温度限制，进而促进了全球植被变绿，特别是在寒冷地区。然而，受气流、太阳辐射等因素与地形的相互作用影响，植被所处的小气候条件往往与宏观气候不同。地形小气候对植被生长的影响更为显著，并调节植被对背景气候变化的响应。

青藏高原被誉为世界的“第三极”，其地形复杂，气候寒冷、干旱，并对全球变化极为敏感。坡向通过改变地气间热量交换和空气对流，塑造局部小气候，从而显著影响青藏高原植被的空间和时间异质性。我们之前的研究揭示了由接收太阳辐射差异诱导的坡向小气候所驱动的青藏高原阴坡与阳坡之间绿度及变绿速率的显著差异。除此之外，青藏高原的日对流循环促使降水多发生在下午，加之太阳辐射的日变化，也可能导致东坡与西坡之间的小气候差异。具体而言，东坡由于受早晨阳光照射，表面迅速升温，促进了蒸散作用导致显著的水分流失；而西坡则主要暴露于下午的太阳辐射，并受到午后降水所形成的云层影响，有助于减少水分流失并缓解地表升温。水热之间的这种权衡使得西坡通常比东坡更潮湿、更寒冷。因此，我们假设在温暖干旱地区，西坡的植被绿度可能高于东坡，而在寒冷湿润地区则可能恰好相反。为验证这一假设，本研究使用绿度非对称指数(GAI，定义为给定空间窗口内西坡和东坡的平均归一化植被指数(NDVI)之间的比值)，探讨了青藏高原东坡与西坡之间的绿度差异及其年际变化规律。

主要结果

在空间分布上(图1)，63.38%青藏高原草地GAI>1(西坡绿度强于东坡)，主要分布在青藏高原西部和东北部；相比之下，GAI<1.0(东坡强于西坡)的区域较少(36.62%)，主要分布在东部和中部。GAI的空间格局由温度和降水量共同决定的，在温暖和干燥的地区，西坡草地绿度大于东坡，而在寒冷和潮湿的地区则相反。

整个青藏高原草地的平均GAI以0.00067 y⁻¹(p<0.01)的速度显著增加(图2)，但存在明显的空间异质性(图3(a, b))：65.07%的草地GAI有所增加，其中15.96%的区域GAI显著增加(p<0.01)，主要分布在青藏高原东南部和西部；相反，34.93%的草地GAI有所下降，其中仅4.85%的区域GAI显著下降(p<0.01)，主要分布在东北部和中部。GAI年际变化的空间格局与温度和降水的年际变化有关图3(c, d, e)。在降水显著增加地区，GAI呈下降趋势，而在降水减少、气温显著上升的区域，GAI逐年增大，表明更加温暖干旱的条件可能加剧东、西坡绿度差异，从而促使GAI增大。