北极陆地将迎来极端气候新纪元

北极气候正快速变暖，且这种变暖在北极地区被放大，深刻影响着北极环境。平均气温升高和降水格局变化改变了冰冻圈（如雪、冰和永久冻土）和生物圈（如碳循环和植被），进而影响整个生态系统和社会，例如出现北极绿化、褐化以及物种群落向北温带化等现象。以往研究多关注气候平均值的逐渐变化，但近年来，雨雪事件（ROS）、冬季增温事件（WWE）等急性极端天气事件因其可能对北极陆地生态系统造成严重影响（尤其是北极褐化）而受到关注。

生物气候指与生物体和生态系统功能密切相关的气候条件，因其与生物的生长、繁殖和生存息息相关。现有区域和全球生物气候数据集主要总结年或季节性的平均气候特征，却缺乏能反映短期极端天气事件（如热浪、干旱、WWE等）频率或强度的变量。本研究利用北极陆地生物气候图集（ARCLIM）数据集——基于ERA5-Land大气再分析资料（具有小时分辨率），分析了过去七十年（1950-2022年）北极地区（>60°N）11种生物气候变量的变化，这些变量包括季节性阈值指标（如雪季长度、生长度日等）和极端事件指标（如生长季霜冻、ROS数量、WWE数量、热浪强度指数等），重点揭示了过去30年的近期变化。

研究结果显示：长期来看，生物气候变量的变化存在显著空间差异。季节性综合变量（如生长度日）的变化广泛分布，而极端事件相关变量（如WWE、热浪）的变化则更集中在特定区域（如北欧和西伯利亚大陆），这与平均气温和降水变化的均匀分布模式不同。近30年（1993-2022年）的变化趋势比73年整体趋势更为显著：热浪事件在加拿大高北极群岛增长最快，干旱事件在环北极沿海 tundra 地区显著增加，雪季长度在大陆性区域缩短更明显；欧洲北极的ROS事件在整个研究期间有所增加，且近几十年增速略加快。极端天气事件影响的区域面积不断扩大：73年间，热浪、干旱、ROS和WWE事件影响的总面积分别增加了3.4倍、3.0倍、1.7倍和1.3倍。约29.8%（近三分之一）的北极陆地地区近期才开始出现此类极端事件，其中ROS事件的新增影响区域占11.3%。此外，研究还识别出生物气候变化的“热点区域”，即季节性变量和极端事件变量均发生显著变化的区域，如斯堪的纳维亚山脉、格陵兰岛海岸线、加拿大高北极群岛和中西伯利亚。

研究表明，北极已进入生物气候极端事件的新纪元。许多北极生态系统正面临前所未有的天气条件，生物体可能尚未适应这些新条件，这很可能对寒冷生态系统造成严重后果。本研究为理解气候变化如何影响寒冷地区生态系统和生物功能提供了基准，有助于解释观测到的生物多样性变化趋势并预测未来北极生态系统的变化。