火山喷发导致“最冷十年”强烈影响生态恢复

如果地球突然连续降温十年，生态系统如何应对？国际权威学术期刊《自然·通讯》日前在线发表了中国科学院青藏高原研究所生态系统格局与过程团队的最新研究成果：剧烈的火山喷发带来冷却效应，强烈影响高寒地区森林生态系统恢复力，蒙古高原与青藏高原地区所受到的连续影响甚至超过12年。

研究并非实验室模拟，而是基于1809年不明火山和1815年坦博拉火山两次剧烈爆发后的真实场景。它们导致了全球尺度上温度骤降，也为科学家研究极端低温对生态系统弹性的影响提供了独特案例。

“冷也很厉害！在全球变暖背景下，我们不能丧失应对突然变冷的能力。”论文通讯作者、青藏所研究员梁尔源解释，热带大规模火山喷发是少数能引发地球气候系统突变的外强迫之一，可导致区域乃至全球尺度的温度下降、水循环减弱，给生态系统带来巨大胁迫，降低生态系统服务功能，并可能引发社会动荡。

1815年4月，印度尼西亚松巴哇岛坦博拉火山喷发，是人类有记录以来发生的最剧烈的火山喷发。它使1816年成为“无夏之年”，1810年至1819年也由此成为近500年来最冷的10年。

尽管当年由于缺乏仪器设备，记录下的观测资料有限，但科学家通过代用资料与模型模拟等手段，对坦博拉火山爆发后的气候突变开展了定量研究，并通过史料记录等了解并研究其给人类社会带来的影响。然而，这一事件对生态系统的冲击，此前还缺乏全球尺度上应用实测证据且标准统一的研究。“树木年轮即是研究生态系统功能变化的绝佳资料。”梁尔源以此为切入口，带领团队展开了探索。

研究团队利用全球树轮数据，探究了1809与1815年坦博拉火山爆发事件对树木生长与森林生态系统弹性的影响强度与时间，绘制了全球森林生长响应极端低温的生态弹性图谱。

论文第一作者、青藏所副研究员高姗发现，强烈的火山冷却效应极大程度降低了高纬度与高海拔地区的森林生态系统弹性：火山喷发后的5到10年，区域树木平均生长量下降超过了30%。与此同时，亚洲北部地区森林与欧洲中西部地区落叶松林生长稳定性也显著降低。此外，树木生长产生极端低值的概率大幅上升，在多个区域，这一概率甚至上升了10倍以上。

研究还发现，连续火山喷发对森林生态系统弹性的影响，在北半球中纬度地区的延伸时间比高纬度地区更长，均可延伸至1824年以后，尤其在蒙古高原与青藏高原地区，其所受连续影响时间甚至超过12年。高姗认为，这可能是由于寒冷与干旱同时出现，导致树木生长更难恢复。

此前研究显示，类似1815年坦博拉规模的火山喷发，其发生周期可能为200至400年。梁尔源表示，在目前气候变化背景下，如此规模的火山喷发所造成的全球冷却效应将会只增不减，“如何合理管理利用自然资源渡过气候危机，是一个值得深思的问题”。