NASA发现降雨的时间安排改变了全球植物的命运

地球的雨天正在发生变化，植物生命也在作出反应。 这幅可视化图根据 2000 年至 2023 年 20 多年的数据显示了全球的平均降水量。 较冷的颜色表示降雨较少的地区。 暖色则表示降雨较多。 资料来源：美国宇航局科学可视化工作室

美国国家航空航天局（NASA）领导的一项研究显示，全年降雨方式对全球植被的影响几乎与降雨总量一样重要。 这项研究发表在12月11日的《自然》杂志上，研究表明，即使全年降雨总量相近，植物的生长也会因降雨量少、降雨量大还是降雨频率高、降雨量小而发生显著变化。

美国西南部等干旱环境中的植物往往在降雨集中的时候茁壮成长，从密集但偶尔的降雨中获益。 相比之下，中美洲热带雨林等潮湿地区的植被在这种情况下往往难以生长，这可能是由于它们无法承受暴风雨之间较长时间的干旱。

科学家曾估计，全球近一半的植被主要受一年降雨量的影响。 领衔作者、马里兰州格林贝尔特市美国宇航局戈达德太空飞行中心的水文学家和生态系统科学家安德鲁-费尔德曼说，人们对日变化的作用了解较少。 与一个世纪前相比，降水模式的变化正在产生更强的暴雨--中间的干旱期更长。

费尔德曼说："你可以这样想：如果你有一盆盆栽，如果你在周日给它一整壶水，而在周一、周三和周五给它三分之一壶水，会发生什么呢？ 把这个问题放大到美国玉米带或热带雨林的面积，答案可能会对作物产量产生影响，并最终影响植物从大气中清除二氧化碳的数量。"

加利福尼亚州羚羊谷经历了一个潮湿的冬天后，黄色野花和橙色罂粟铺满了沙漠。 资料来源：美国国家航空航天局/吉姆-罗斯

该研究小组包括来自美国农业部和多所大学的研究人员，他们分析了二十年来的实地和卫星观测数据，覆盖面积达数百万平方英里。 他们的研究区域包括从西伯利亚到巴塔哥尼亚南端的各种地貌。

他们发现，地球上 42% 的植被陆地表面的植物对每日降雨量的变化非常敏感。 其中，一半多一点的植物在降雨日数较少但降雨强度较大的年份表现较好，通常生长速度加快。 这些植物包括耕地以及草原和沙漠等较干燥的地貌。

相比之下，中低纬度地区的阔叶林（如橡树、枫树和山毛榉）和雨林在这些条件下的表现往往较差。 这种影响在菲律宾和印度尼西亚等印度-太平洋雨林中尤为明显。

据统计，在全球范围内，日降雨量的变化几乎与年降雨量的变化同样重要。

生长中的植物会发出一种光，这种光可以被在地球上空数百英里轨道上运行的 NASA 卫星探测到。 在这一可视化图像中，北美部分地区似乎闪烁着光芒，描绘了一个平均年份。 灰色表示很少或没有荧光的区域；红色、粉色和白色表示高荧光。 资料来源：美国宇航局科学可视化工作室

这项新研究主要依靠美国国家航空航天局（NASA）的一套任务和数据集，其中包括"全球降雨量和降雪量综合多卫星检索"（IMERG）算法，该算法利用国际卫星网络每30分钟提供地球大部分地区的降雨量和降雪量。

为了衡量植物每天的反应，研究人员计算了一个地区在卫星图像中的绿色程度。"绿度"也称为归一化植被指数，通常用于估算植被密度和健康状况。 当植物吸收阳光将二氧化碳和水转化为食物时，叶绿素会"泄露"未使用的光子。 这种微弱的光被称为太阳诱导荧光，是植物生长旺盛的标志。

植物荧光肉眼不可见，但可以通过卫星上的仪器探测到，例如美国宇航局的轨道碳观测站-2（OCO-2）。 OCO-2 于 2014 年发射，它观测到美国中西部地区在生长季节发出强烈的荧光。

费尔德曼说，这些发现凸显了植物在地球碳循环过程中发挥的重要作用。 包括农作物、森林和草原在内的植被形成了一个巨大的碳"汇"，吸收大气中多余的二氧化碳。更深入地了解植物如何日复一日、风雨无阻地茁壮成长或衰退，有助于我们更好地理解它们在这一关键循环中的作用。

编译自/scitechdaily