地震对森林生长的影响

通过建立全球树轮年表与1900年以来地震事件的时空联系,中国科学院青藏高原研究所、青藏高原地球系统与资源环境重点实验室梁尔源研究员领衔的生态系统格局与过程团队研究发现,在中纬度地震带相对干燥的地区,地震后10年内树木生长量显著增加,且对降水响应的敏感性增强,潜在机理可能是地震后产生的地表裂隙促进降水向深层土壤入渗,增加了树木可利用的水分和养分。在年降水量相对较大的区域,震后树木生长显著降低,可能是由于更多入渗增加了土壤侵蚀和养分流失。

北京时间2月20日18:00,该成果在线发表于《自然·地球科学》,为探索地球圈层之间相互作用的过程与机制提供了新思路。

该文章的第一作者,中国科学院青藏高原研究所高姗副研究员介绍,全球山地森林面积大于900万平方公里,占全球森林总面积的23%,多数位于地震带上,常受到地震等地质活动干扰。

地震过程释放巨大能量,地震波引发的次生地质灾害不仅造成树木茎干、枝或根断裂、扭曲等物理损伤,还可通过改变土壤结构、水文条件、营养状况、竞争强度等间接影响树木生长。目前,科学家对于地震干扰对全球山地森林树木生长影响的空间格局及其恢复过程尚不清楚。

树轮具有空间分布广泛、时间分辨率高以及连续性强的特点,可以记录长期环境变化信息,是研究地震对生态系统影响的天然载体。

研究团队根据树轮样点受地震影响情况,地理位置,结合气候特征,将全球山地森林划分为七个研究区域,在树轮宽度序列中分离出地震等干扰信息,探究了地震对树木生长的影响。

地震对森林生长的影响
图1 不同区域地震后树木生长发生明显变化样点的环境特征

研究发现,在全球多个研究区,震后出现树木生长增加与减少的样点,在气候条件或地形特征上存在明显差异(图1)。在中纬度多个研究区,地震后多年平均树木生长增加的样点主要分布在降水较少或不利于降水储存的地区;而在降水量较大的地区,地震后多年平均树木生长普遍下降(图2)。

地震对森林生长的影响
图2 不同区域特定环境条件下树木生长对地震干扰响应的时序叠加分析

在树木生长增加的地区,地震后树木生长对生长季降水的利用率升高(图3)。遥感观测的土壤水与降水的相关关系在地震后也减弱,说明土壤水增加。这些证据表明,地震扰动后产生地表裂隙与松动的树根或岩石与土壤的接触面,有利于大孔隙流的形成,增加生长季降水入渗(图4);在降水较多的地区,过度增加的入渗可能引发土壤侵蚀和养分流失,不利于树木生长。

地震对森林生长的影响
图3 地震后10年与全序列树轮宽度对逐月降水相关关系的比较

该研究表明,地震可通过改变地表结构,影响降水再分配过程,从而影响长期树木生长趋势,揭示了岩石圈-大气圈-生物圈多圈层链式响应的时空过程,是体现地球系统过程与功能的典型案例。同时,该研究强调了树轮的时(长时间跨度)空(多圈层连接)隧道作用,是打破圈层隔离,理解地球系统复杂性的重要研究载体。

地震对森林生长的影响
图4 较干燥地区地震后土壤裂隙促进降水入渗从而增加树木生长韧性机理的示意图

研究论文:Gao, S., Liang, E., Liu, R. et al. Shifts of forest resilience after seismic disturbances in tectonically active regions. Nat. Geosci. (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01380-x

本文来自中国科学院青藏高原研究所, 本文观点不代表“沙鸥科报”立场,转载请联系原作者。如有侵权,请联系编辑处理。

相关文章

  • 你可能还不知道的地震预警和震害真实的事情

    这篇文章的发想是来自于今年(2017) 四川地震后一篇文章:提前 71 秒为成都发出九寨沟地震预警 , 这套中国研发的预警系统真的很牛掰,这些文章带出了一些大众对强震警达的不当相像和迷思,也借此谈谈「强震警报」( …

    2017-08-19 地震
  • 新西兰卡库拉地震地表破裂

    新西兰于当地时间2016年11月14日发生Mw7.8级地震,从发震断裂的分布说明该地震异常复杂,震后并产生了大量滑坡。为了获取更精确的断层活动数据,深入理解该次地震的复杂性及其原因,科研人员在震后很快对发展区进行…

    2016-12-02
  • 2022年台湾玉里地震造成1.4米的水平位移

    2022年9月17日和18日发生的Mw 6.4级和Mw 6.8级的关山池上地震在台湾东部纵谷造成了显著的地表破裂。研究人员在主震发生后18小时开始调查玉里镇附近的地表破裂情况,主震的地表破裂在玉里镇形成具有左旋运动的地表破…

    2024-02-17
  • 地球重力场的监测与地震预报

    地球重力场的监测与地震预报 作者:陈石 重力是什么,简单讲任何有质量的物体都会受到地球的吸引,这个力就是重力。重力标准定义为万有引力与地球自转离心力的合力,方向总是垂直向下。在初中的物理学教科书上我们…

    2017-05-20
  • 疫情之下的反思:新冠肺炎对 巨型灾害 防御有何启示?

    新冠肺炎事件是典型的经济快速发展后所产的灾难性事件,是新时期典型的灾难性事件。 巨型灾害 风险防范的短板及其影响更为严重,认真总结汲取新冠肺炎事件的教训,对做好我国巨灾应急准备工作非常重要。加强对巨灾规模、范围和影响的认知,加强巨灾情景库建设,编制可操作性的针对巨灾全过程控制的行动预案。

    2020-03-14
  • 青藏高原塑造了东亚植被的多样性

    新生代青藏高原的形成和演变对东亚的气候和生物多样性都产生了深刻的影响,对东亚新生代气候和生物演变的研究,就离不开讨论青藏高原的生长。前人的研究表明东亚夏季风和印度夏季风、以及亚洲冬季风都和青藏高原的…

    2021-01-31