【导语】
近日，中国科学院大气物理研究所丹利研究员团队在地球科学领域顶级期刊《AGU Advances》上发表题为“Why Hydrological Memory Dominates in Low‐Latitude Highlands: A Mechanistic Shift in Ecosystem Response to Extremes”的研究论文。该研究聚焦中国西南低纬高原，揭示了前期土壤湿度（即“水文记忆”）决定了生态系统应对复合极端气候事件的响应模式。鉴于该研究在理解陆地-大气相互作用方面的独特视角和重要启示，该论文被执行主编Kristina Vrouwenvelder选为“Editor’s Pick”（编辑精选文章）进行重点推介。
图1. 论文入选《AGU Advances》Editor's Pick（编辑精选），并获得期刊首页重点推介。
【正文】
随着全球变暖，高温与干旱复合极端事件的频率不断增加，准确预测陆地生态系统对此类事件的响应是地球系统科学面临的重大挑战。中国西南低纬高原地区地形复杂、生态脆弱，对气候变化极为敏感。
该研究利用“自然实验”的方法，对比分析了发生在低纬高原地区的两次典型极端事件：2010年的“世纪干旱”与2019年的极端高温热浪。研究发现，尽管这两次事件都伴随着类似的大尺度大气环流异常，但生态系统的响应机制却截然不同。
研究结果表明：
1.2010年干旱期间： 严重的土壤水分亏缺导致生态系统陷入传统的“水分限制”模式，光合作用受到强烈抑制，生产力大幅下降。
2.2019年热浪期间： 尽管气温极高，但得益于前期降水带来的充足土壤湿度（即“水文记忆”），生态系统展现出惊人的韧性。前期充足的水分不仅缓冲了高温压力，甚至使生态系统转为“能量驱动”模式，促进了植被的生长。
图2. 低纬高原生态系统在不同水热状态下的响应差异。图中红色点代表2010年干旱事件，显示在土壤水分亏缺下生态系统生产力（GPP）大幅下降；蓝色点代表2019年热浪事件，显示在充足前期“水文记忆”支撑下，生态系统对高温表现出显著韧性甚至正增长。
该研究提出了“水文记忆”作为非线性调节开关的新机制：前期土壤湿度状态决定了生态系统是将高温视为“压力”还是“资源”。这一发现挑战了传统模型中往往静态处理植被与干旱指标（如VPD）关系的假设，强调了在地球系统模型中纳入“状态依赖性”机制对于降低气候预测不确定性的重要性。
图3. 结构方程模型（SEM）揭示的机制转换。量化分析表明，2010年生态系统完全受“水文效应”主导（水分限制），而2019年则转变为由“热效应”主导（能量驱动），前期土壤湿度是触发这一机制转换的关键开关。
《AGU Advances》编辑在推荐语中评价道，该研究深刻揭示了先前的土壤湿度水平如何作为“水文记忆”，在生态系统应对变化的响应中发挥关键作用。
该论文第一作者为大气物理研究所博士后潘玮，通讯作者为丹利研究员。研究得到了国家自然科学基金（42141017）和国家重点研发计划（2023YFF0805501）的共同资助。
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