森林生态系统可以通过生物物理机制（如改变地表反照率、蒸散发、粗糙度等）对区域气候以及水循环过程产生重要调节作用。目前，已有大量观测与模型研究关注森林对温度的调节作用，然而森林对云与降水影响的观测和研究仍然不多。针对这一问题，太平洋在线会员官方网地理科学学部傅伯杰院士团队与荷兰瓦戈宁根大学、美国伊利诺伊大学香槟分校、英国利兹大学、曼彻斯特大学、瑞士苏黎世联邦理工等单位合作，通过全球高时空分辨率遥感资料，揭示了全球森林对云量这一重要的气候和生态水文循环参量的影响。
研究结果发现森林对云量的影响在空间上具有异质性。相对于非森林地区，大多温带和北方森林会带来云量增加，而亚马逊、非洲中部和美国东南部等地区森林会带来云量减少（图1）。分析还发现2000-2018间全球毁林热点地区的森林退化导致了相反的云量变化。例如亚马逊(+0.78%)、印度尼西亚(+1.19%) 和美国东南部(+0.09%)等毁林热点地区造成云量增加，而东西伯利亚毁林地区则造成云量减少(-0.20%)。森林对云量的不同效应主要来自于森林相关的对流过程。机制解析发现森林的云量增强效应通常出现在显热较大的森林上，而云量减少效应发生在显热较小的森林上（图2）。森林通常具有较高蒸散发，为云的形成提供了充足的水汽供应，同时森林的显热增强可促进对流和抬升运动，有利于云的形成。而森林的云量减小效应则是由于森林（更冷、更湿）和周边非森林（更暖、更干燥）之间的热量差异产生中尺度环流，上升气流在显热增强的非森林上引发对流云，而下沉分支在显热较弱的森林上抑制了云的发展。
图1 基于 2002-2018年MODIS数据的全球森林对夏季云量的潜在影响及其（b）纬向分布格局。图（b）将云量增强（红色）和云量减少（蓝色）的效应进行了区分，数字显示两者的全球百分比。
图2 森林对云量的不同影响机制：（a）森林增加云量，（b）森林减少云量
这一研究成果为森林覆被变化的局地气候影响提供了新的观测证据，有助于提高对森林-云相互作用机制的理解，而后者在地球系统模式中仍然存在很大的不确定性。该研究成果也对植被的生态水文效应研究以及基于自然的解决方案应对气候变化提供了新的支持。
该研究成果以题为“Contrasting impacts of forests on cloud cover based on satellite observations”的论文，2022年2月3日在线发表在Nature Communications。太平洋在线会员官方网地理科学学部陆地表层系统科学与可持续发展研究院博士后徐茹为第一作者，李琰副教授为通讯作者。
上述研究工作得到了国家重点研发计划全球变化及应对重点专项项目（2017YFA0604700）项目的资助。
相关论文信息： Xu, R., Li, Y., Teuling, A.J., Zhao, L., Spracklen, D. V, Garcia-Carreras, L., Meier, R., Chen, L., Zheng, Y., Lin, H., Fu, B., 2022. Contrasting impacts of forests on cloud cover based on satellite observations. Nat. Commun. 13, 670. https://doi.org/10.1038/s41467-022-28161-7