物候对全球变暖响应的研究综述_方修琦

第17卷第5期2002年10月

文章编号:100128166(2002) 0520714206

地球科学进展

ADVANCE IN EARTH SCIENCES

Vol. 17 No. 5Oct. , 2002

物候对全球变暖响应的研究综述

方修琦, 余卫红

(北京师范大学资源与环境科学系, 北京 100875)

摘要:近100年来, 尤其是在最近20多年, 全球平均表面温度出现了显著上升, 全球变暖已成为全球关注的重要问题。物候现象与气候等环境因素息息相关, 物候对全球变暖的响应研究正在成为物候研究的一个新的热点领域, NDVI 正日益成为植被对气候响应研究的重要手段。概述了当前物候对全球变暖响应研究的主要进展。基于实地动植物等物候观测和遥感监测的大量研究表明, 近期动植物等物候正发生着显著变化:北半球中高纬度地区植被生长季延长、植物提早开花、昆虫提早出现、鸟类提早产蛋以及冰川退缩、永冻土带融化、江河湖泊结冰推迟而融化提早等, 与气候变暖有密切关系, 是对全球变暖的明显响应。目前国内的许多研究者在物候对气候变暖响应方面做了一些工作, 但与国际研究进展相比, 还有许多研究工作有待于进一步开展。关键词:物候; 全球变暖; 响应

中图分类号:Q14212; X171 文献标识码:A

1 物候对全球变暖的响应) ) ) 物候学

研究领域的拓展和新方法的应用

受环境(气候、水文、土壤) 影响而出现的以年为周期的自然现象, 都是物候现象。它包括各种植物的发芽、展叶、开花、叶变色、落叶等现象, 以及候鸟、昆虫和其他动物的飞来、初鸣、终鸣、离去、冬眠等现象; 还有一些水文气象现象, 如初霜、终霜、结冰、消融、初雪、终雪等。物候学就是研究上述季节性现象同环境的周期性变化之间的相互关系的科学[1,2]。目前物候学研究已成为生态系统的分析和管理的一个方面, 在物候区划、农作物的合理配置、山区垂直分布带土地的合理利用、防止环境污染和三废利用等方面, 正进行着大量的物候学研究工作[3]。

历史上的物候记录是研究过去气候变化的重要证据, 国内外学者在此方面做了大量工作, 其中, 竺可桢的5中国近五千年来气候变迁的初步研究6利用物候资料等历史文献记载重建中国历史时期气候变

化, 可堪称利用物候学方法研究气候变迁的经典[4]。

近几十年所发生的物候现象则为研究全球变暖的影响与响应提供了实证。在过去的100多年里, 全球气候正发生着显著的变化, 全球平均温度在过去的100多年出现显著上升, 到目前已经增加0. 6? 0. 2e

[5]

, 近20年是20世纪最温暖的时期, 20世

[5, 6]

纪可能是过去1000年中增温最大的世纪。世界各国越来越多的研究表明:随着全球气候变暖, 物候正在发生变化, 许多植物和动物通过改变与春天的到来和秋天的开始相关的同步活动以适应变暖而带来更长的生长季。物候变化不仅是生物圈对气候变暖响应的敏感且容易观察到的指示计, 而且也会产生多方面的影响:在生态学方面, 如碳的固定, 氮和水循环, 物种竞争, 害虫与疾病, 鸟类迁徙与繁殖, 以及物种之间的相互作用; 在农业生产方面, 如农作物的适应能力、产量潜力、生长季长度、严寒灾害的风险、害虫和疾病的传染、杀虫剂使用时间和用量,

X 收稿日期:2002203205; 修回日期:[1**********]

*基金项目:教育部骨干教师资助计划/半干旱地区土地资源退化及有效防治途径0; 中国科学院知识创新工程重要方向项目/过去

2000年中国环境变化综合研究0(编号:KZCX2-314) 资助.

作者简介:方修琦(1962-) , 男, 吉林省前郭县人, 教授, 主要从事环境演变、全球变化方向的研究工作. E 2mail:[email protected]. cn

以及食物质量等; 在卫生方面, 如, 花粉季节持续时间以及疾病的分布与人口数量。关于物候对全球变暖的响应研究正成为物候学研究的一个新领域, 也是全球变化研究关注的热点。

物候学的基本研究方法是平行观测法, 即同时观测生物物候现象和气象因子的变化, 以研究其相互关系。进行物候观测和积累较长期的观测资料, 是进行物候学研究的基础。

确定中国北方的生长季节进行了研究, 表明NDVI 作为指示地面生长季节开始和结束的遥感指标, 具有比较稳定的特点。

尽管遥感资料的积累时间只有20多年, 遥感数据的精度和可靠性也正在提高, 但遥感资料在物候对气候变暖响应的研究中已经发挥了重要作用, 成为物候研究的新手段。

传统的物候学研究方法主要是以实地观测为基础的, 即直接定点观测生物物候现象的周年变化。公元前1ka 以前我国就有了物候记载, 之后形成了系统的七十二候的物候历, 利用物候指导安排农时是我国古代悠久的传统; 在欧洲, 古希腊的雅典人就已经编制了农用物候历。现代物候学研究则是建立在规范的物候观测的基础之上的, 按照统一的观测方法组织建立了物候观测网, 对物候现象同时进行观测; 交通工具的发展使观测者可以在短期内(3~5天) 使用汽车等交通工具进行小地区的物候观测; 随着物候资料的丰富和研究的深入, 研究者通过试验来研究物候期受气候等因子影响时的生理机制[3]。在过去20多年中, 遥感技术和电子计算机技术取得了飞速发展, 为物候学研究提供了新的手段。由遥感数据生成的标准化植被指数(NDVI) 能够在很大覆盖范围内相当精确地反映植被的绿度和光合作用强度, 能够较好地反映植被的代谢强度及其季节性变化和年际间变化, 因而该指数被广泛地运用于植被的监测、分类、物候分析、农作物估产, 在全球变化研究中也常常用于计算植被的初级生产力、研究植被与气候变化的关系等方面。借助于遥感手段可以在不同地区连续地获得近20年包括植物生长季节变化在内的观测数据, 它使得研究者能够深入理解区域、大洲甚至全球尺度的植被动态以及超过10年以上的年际变化。

国外有许多研究者[7~

12]

利用NDVI 资料分析

了近20年来植被生长季的变化, 研究表明北半球高纬度地区植被生长季延长了, 并且与不断升高的地表温度有直接关系, 肯定了NDV I 数据适合于物候对气候变化的响应研究。

NDV I 也被用于研究中国植被物候对气候变化的响应。崔海亭等[13]利用NOAA 的NDVI 分析了植被物候节律, 探讨了在气候年、季波动情形下植被的时空变化特征。温刚[14]利用AVHRR 植被指数数据集分析中国东部季风区的物候特征, 展示了地区差异。陈效逑等[15]利用植物物候和遥感资料对

2 植物物候变化对气候变暖的响应

2. 1 植物生长季变化

大多数动植物的生命循环周期是与温度、降水和光照的季节性变化紧密相联的。全球变暖使植物开始和结束生长的日期发生相应的变化。尽管这种变化的时间长度在不同物种、不同地区间是不同的, 但变化的倾向是相同的。

根据地面物候资料, 加拿大西部山杨比半个世纪前提早了26天发芽[16]。1959) 1993年间北美地区春季的生物物候提早了6天[17]

。在欧洲, 1959) 1993年期间, 叶子提早6天发芽, 秋季叶子推迟5天变色, 即春季事件平均提前大约6天, 而秋季事件平均推迟大约5天[18]

。还有研究表明, 欧洲地区的生物物候在1969) 1998年春天提早了8天[19,

20]

。在地中海地区的生态系统中, 现在大多

数常落叶性植物叶子的生长比50年前平均提早了16天, 而落叶时间平均推迟了13天[21]

。对于海洋生态系统而言, 1948) 1995年间北大西洋地区变暖的海水与浮游植物生长季长度和数量都确实有正相关

[22]

。

基于遥感观测的生长季变化研究支持近20年

植物生长季提前, 而结束时间推迟的结论, 至少在北半球高纬度地区如此[7~

12, 23~26]

。北半球高纬度地

区1981) 1991年间植被生长季提早了8天, 而衰落时间推迟了4天[7], 被认为春季温度的增加给高纬度的植被带来了更长的生长季。Zhou 等[11]用ND 2VI 资料分析发现, 目前在40b N 以北欧亚地区植被生长季已经延长了近18天, 春天提早了1个星期, 秋季滞后10天; 北美地区生长季也延长了12天, 生长季的这种变化与气温的变化有很强的对应关系。北京是我国物候观测最长的地区之一, 陈效逑等

[27]

对近50年来北京春季物候的变化分析发现,

近50年来北京春季物候经历了3个周期的早晚振荡, 近10多年来北京的物候异常偏早, 这与北京连续10多年的暖冬和春季偏早一致, 且未来10年春季物候仍将偏早。

2. 2 花期变化

有关花期变化的大量数据也显示了类似的趋势。1952) 2000年地中海地区[21]、1851) 1994年间匈牙利地区

[28]

4 其他自然物候现象对气候变暖的响应

区域分析表明, 春天冰雪消融的提早趋势与在高纬观察到的不断变暖是相一致的。在苔原、冻

土地带和北方生物带上, 冰雪的消融期比上个世纪至少提早了一个星期[41]。自1988) 1994年, 北半球的春季积雪消融的时间明显提前, 这与春季的显著变暖是同步的[42]。在美国的东北部, 现在无霜期开始的时间比20世纪50年代平均早了11天[43]。[40]

、1936) 1998年间美国威斯康星

地区[26]以及1970) 1999年间美国华盛顿地区[29]的花期均提早了大约1个星期。这些观察结果都与在地中海西部地区温度每升高1e 最大花粉浓度的到达时间提前变化6天的模型结果相一致

[30]

。

所有这些植被的物候变化都与温度变化高度一致, 特别是与季节性生活周期事件之前的月份的温度变化一致。在20世纪70年代中期以后, 温度和

物候变化的一致性尤为明显。这种相关不一定包含因果关系。但是, 有关植物物候的现有数据和知识, 包括大量的实验研究

[18, 31]

, 表明所观测到的变化

大多是与不断升高的温度有关。而且, 在大多数站点, 最近一些年霜冻日期数明显减少[5,

21]

, 这就减

小了严寒对嫩叶和花产生破坏的可能性。

3 动物物候变化对气候变暖的响应

3. 1 昆虫与两栖动物的物候变化

动物生活周期也依靠气候。比如, 昆虫对变暖的响应就是更快地度过幼虫阶段, 更早地成虫。过去25年中, 英国的蚜虫在其生活周期的不同阶段提早了3~6天

[32]

; 过去20年, 英国蝴蝶不仅出现的

时间提早而且飞行期延长了; 从1975) 1994年间在荷兰最常见的微鳞翅目昆虫的最大个体数出现时间平均提早了12天

[33]

。在西班牙东北部, 蝴蝶出现

的时间也比1952年提早了11天[21]

。1990) 1999

年间美国纽约州青蛙鸣叫的时间比1900) 1912年

间提早了大约10天[34]。3. 2 鸟类的物候变化

鸟的迁徙和繁殖时间也对温度的变化相当敏感, 所以全球变暖会导致鸟类春季活动更早地开始。研究者对欧洲[35]和美国南部[36]鸟孵卵和筑巢提前趋向的统计意义做了研究。英国的鸟类调查表明, 从1971) 1995年产蛋提早了9天

[37]

。在欧洲, 鸟类提早筑巢部分归因于植物生长的提早, 及由此引起的鸟赖以为食的昆虫的提早生长

[37]

。在美国密

歇根州也观察到了鸟的提早到来, 表明了春季迁徙提前的趋势[38]。在我国, 张丽娟[39]通过对黑龙江省动物物候的观测分析, 发现低温、高温年份家燕初见期明显偏晚、偏早, 初见期、终见期分布与降水分布吻合, 家燕物候期与气温特征有关, 能预示气候变化。

伴随着持续的全球变暖, 温带的许多河流可能不结冰或只是偶尔结冰或局部结冰; 在更冷的地区, 到2050年结冰的季节可能缩短一个月[41]。

由春季提前导致的冰覆盖期的缩短已潜在地影响着生产、生命史和水生生物的繁殖。北极海冰的提前解冻(或推迟冻结) 缩短了某些海洋哺乳动物进食和繁殖的有效时间, 这也可能影响海洋动物健康或改变总的数量。对北美哈得逊湾北极熊的研究表明, 与20世纪70年代中期相比, 哈得逊湾西部的冰解冻要平均提前3个星期。因为冰的提前消融, 现在北极熊没有太多的时间去海冰上捕猎, 它们不得不在猎食小海豹以补足其脂肪之前返回岸上

[44]

。

在温带, 河流和湖泊冰覆盖的减少导致乱流的增加和沉积物的混合, 这可能会干扰某些鱼类的孵卵。另一方面, 春季融冰的提早延长了水生系统的生长期, 因此增加了来年冬季鱼苗的存活率。因为由冰的覆盖导致的光线减弱对某些物种来说是一个主要的限制因素, 所以即使是较短的冰盖也可能改变一些系统中物种的竞争平衡[45]。

5 物种间物候变化的不同步性及其影响

植被物候和鸟类迁徙、海洋动物活动等的变化都表明气候变暖可能导致物种间相互作用的脱节, 比如, 植物和它们的授粉者之间或者在鸟类和它们的植物及昆虫食物供给之间[37]。不仅平均温度的改变而且温度分布型式的改变都会影响、甚至强化这些相互作用, 因为这样的变化可能改变物种间的同步性[46]。例如, 鸟在任何年份都能够通过飞到更北的地方来适应气温的变暖, 但它们赖以生存的植物(或捕获的食物) 可能要花数十年或更长的时间做出相应的调整。不同的物候响应可能改变不同物种间的竞争能力以及它们的生态和保护, 这样导致对群落结构和生态系统功能的不可预见的影响[47]。

在荷兰, 大山雀仍然在同样的时候繁殖, 但它们的食物供给已经提早了, 因为近些年植被生长得早

了[48]。而气候变化对那些从热带过冬区迁徙到温和的繁殖地的鸟类来说是个严重的威胁。植物发芽、开花、结果以及昆虫出现的时间提早看起来增加了鸟类的食物供给, 但研究发现, 相对于提早的植物活动而言, 在萨赫勒地区南部过冬的候鸟春季迁徙到欧洲的时间延迟了[

49]

temperature during the past M i llenni um:In feren ces, Uncertai n 2ties, and Limitations [J].Geophysical Research L etters, 1999, 26(6) :7592762.

[7] Myneni R B, Keeling C D, Tucker C J , et al . Increased plant

growth in the northern high latitudes from 1981to 1991[J].Na 2ture, 1997, 386:6982701.

[8] Tucker C J, Slayback D A, Pinzon J E, et al . Higher northern

latitude photosynthetic and growing season trends from 1982to 1999[J].International Journal of Biom eteorology, 2001, 45:1842190.

[9] Myneni R B, Tucker C J , Keeling C D, et al . Interannual varia 2

。对于这些物种, 当提示

开始春季迁徙的信号与繁殖地的环境变化互不相干时, 其开始春季迁徙的时间可能变得不合时宜, 它们可能在不适当的时候来临, 开辟栖息地并与当地越

冬种群所存活下来的众多个体进行竞争。这很可能部分地解释西欧长距离迁徙候鸟数量下降的原因[50], 虽然短距离候鸟可能更灵活。这对全球气候类型的变化会影响候鸟的观点是一个支持[51]。

6 结语

尽管不同的物种对气候变化的响应不尽相同, 但大量的物候变化都表明了春季提早、生长季延长的现象, 物候已经对过去20多年来的气候变暖发生了显著的响应。目前所观察到的气候增暖程度仅仅是21世纪预计增温的50%或者更低

[5]

, 如果气候

继续变暖, 所发生的物候变化及由此产生的生态学的、农业的以及社会经济学与卫生的等一系列问题值得重视。物候对全球变暖的响应研究正在成为当前国际全球变化研究的一个热点, NDVI 正日益成为植被对气候响应研究的重要手段。目前国内的许多研究者在物候对气候变暖响应方面开展了一些工作, 利用NDVI 进行植被对气候变化响应的研究也有开展, 但与国际研究进展相比, 还有许多研究工作有待于进一步开展。参考文献(Refer ences) :

[1] Zhang Fuchun. Ph enology [M ].Beijing:Meteorology Press,

1985. [张福春. 物候[M].北京:气象出版社, 1985. ]

[2] Zhu Kezhen, Wan M i nwei . Phenology [M ].B ei jing:Scien ce

Press, 1980. [竺可桢, 宛敏渭. 物候学[M ].北京:科学出版社, 1980. ]

[3] 物候学[EB/OL].http://www.ikepu. com. cn/geography/atmo 2

spheric/branch/phenology_total.htm, 2001208216.

[4] Zhu Kezhen. T he prelimi nary study of the climate change of Chi 2

na during the last 5000years [J ].Sciences in China, 1973, 2:1682189. [竺可桢. 中国近五千年来气候变迁初步研究[J].中国科学, 1973, 2:1682189. ]

[5] Intergovernmental Panel on Climate Change. Climate Change

2001:The Sci entific Basis. T hird Asses sment Report of Working Group I[R].Cambridge:Cambridge University Press, 2001. [6] Mann M E, B radley R S, Hughes M K. Northern Hemisph ere

ti on i n satellite 2sensed vegetation index data from 1981to 1991[J].Journal of Geophysical Research, 1998, 103(D6) :614526160.

[10] Shabanov N V, Zhou L, Knyazikhin Y, et al . Analysis of inter 2

annual changes in northern vegetation activity observed i n AVHRR data during 1981to 1994[J].IEEE Transactions on Geoscience Remote Sensing, 2002, 40:1152130.

[11] Zhou L, Tuck er C J, Kaufmann R K, et al . Variations i n

northern vegetation activity inferred from satelli te data of vege 2tation index during 1981to 1999[J].Journal of Geophysical Research, 2001, 106(D17) :[1**********].

[12] Qi Ye. The effect of climate change on vegetation at high lati 2

tudes of the northern H emisphere:a functional analysis[J].Acta Ecologica Sinica, 1999, 19(4) :4742477. [齐晔. 北半球高纬度地区气候变化对植被的影响途径和机制[J ].生态学报, 1999, 19(4) :4742477. ]

[13] Cui Haiti ng, Yan Qiongxue. Study on the seasonal change of

grass land by NOAA AVHRR data [A].In:Xu Xiru ed. The Collection of Study on Environment M onitoring and Crop As 2sess m ent by Remote Sensi ng [C].Beijing:B eiji ng University Press, 1991. 1482156. [崔海亭, 颜琼雪. 利用NOAA AVHRR 资料进行草场植被季节动态研究[A].见:徐希孺主编. 环境监测与作物估产的遥感论文集[C].北京:北京大学出版社, 1991. 1482156. ]

[14] Wen Gang. Season phenology characteristics in East China mon 2

soon region with AVHRR Normalized Difference Vegetation In 2dex data set[J].Journal of Remote Sensing, 1998, 2(4) :2702275. [温刚. 利用AVHRR 植被指数数据集分析中国东部季风区的物候季节特征[J ].遥感学报, 1998, 2(4) :2702275. ]

[15] Chen Xiaoqiu, Tan Zhongjun, Xu Chengxin. Determinating the

growing season in northern China by th e plant phonology and re 2mote sensi ng data[J].Earth Science Frontiers, 2000, 7(Sup 2pl. ) :196. [陈效逑, 谭仲军, 徐成新. 利用植物物候和遥感资料确定中国北方的生长季节[J ].地学前缘, 2000, 7(增刊) :196. ]

[16] Beaubien E G, Freeland H J. Spring phenology trends i n Alber 2

ta, Canada:links to ocean temperature[J].International Journal of B iometeorology, 2000, 44:53259.

[17] Schwartz M D, Reiter B E. Changes in North American spring

[J].Internatinal Journal of Climatology, 2000, 20:9292932.

[18] Menzel A, Fabian P. Growing season extended in Europe[J ].

[36] Brown J L, Li S, Bhagabati N. Long 2term trend toward earlier

breeding in an American bird:a response to global warming? [J].Proceedings of the National Academy of Sciences of USA, 1999, 96:556525569.

[37] Crick H Q, Dudley P C, Glue D E, et al . UK bi rds are laying

eggs earlier[J].Nature, 1997, 388:526.

[38] Root T L. Effects of global climate change on North American

birds and their communities[A].In:Kareiva P M, Kingsolver J G, Huey R B, eds. Biotic Interactions and Global Change[C].Sunderland:Sinauer Associates, 1993. 2802292.

Internatinal Journal of

Nature, 1999, 397:6592659.

[19] Chmielewsky F M , Roetzer T. Response of tree ph enology to

cli mate change acros s Europe[J].Agricultural and Forest Mete 2orology, 2001, 108:1012112.

[20] Ahas R. Long 2term phyto 2, ornitho 2and ichthyophenological

time 2series analyses i n Estonia [J ].Biom eteorology, 1999, 42:1192123.

[21] Pe Ìuelas J, Filella I. Phenology:Responses to a warming world

[J].Science, 2001, 294:7932795.

[22] Reid P C, Edwards M, H unt H G, et al . Phytoplankton change

in the North Atlantic[J].Nature, 1998, 391:546.

[23] Keeli ng C D, Chin J F S, Whorf T P. Increased activity of

northern vegetation inferred from atmospheric CO 2measure 2ments[J].Nature, 1996, 382:1462149.

[24] Col ombo S J. Cli mati c warmi ng and its effect on bud burst and

risk of frost damage to white spruce in Canada [J ].Forest Chronology, 1998, 74:5672577.

[25] Schwartz M D. Green 2wave phenology[J].Nature, 1998, 394:

8392840.

[26] Bradley N L, Leopold A C, Ross J, et al . Phenological changes

reflect climate change in Wisconsin [J ].Proceedings of the Natlional Academy of Sciences of USA, 1999, 96:970129704.

[27] Ch en Xiaoqiu, Zhang Fuchun. Spri ng phonologi cal change in

B eijing in the last 50years and its response to the climatic change[J].Agricultural M eteology, 2001, 22(1) :125. [陈效逑, 张福春. 近50年北京春季物候的变化及其对气候变化的响应[J].中国农业气象. 2001, 22(1) :125. ]

[28] Walkowszky A. changes in phenology of the locust tree(Robinia

pseudoacacia) i n Hungary[J].International Journal of Bi ometeo 2rology, 1998, 41:1552160.

[29] Sh etler S, Abu 2Asab M, Peterson P, et al . Earlier plant flow 2

ering in spring as a response to global warming in the Washington DC area[J].Biodiversity and Conservation , 2001, 10:5972612.

[30] Osborne C P, Chui n e I, Vi n er D, et al . Olive ph enology as a

sensitive indicator of future climatic warming in th e Mediter 2ranean Plant[J].Cell and Environment, 2000, 23:7012710.

[31] Price M V, Waser N M. Effects of experimental warming on

plant reproductive phenology in a s ubalpine meadow[J].Ecolo 2gy, 1998, 79:126121271.

[32] Fleming R A, Tatchell G M, Shifts in the flight periods of

British aphids:a response to climate warming? [A].In:Har 2rington R, Stork N, eds. Insects in a Changing Environment [C].London:Academie Press, 1995. 5052508.

[33] Elli s W N, Donner J H, Kuchlein J H. Recent shifts in distribu 2

tion of microlepidoptera in the Neth erlands[J ].Entomologi sche B eri chten (Amsterdam) , 1997, 57:1192125.

[34] Gibbs J P, Breisch A R. Climate warming an d calling phenology

of frogs near Ithaca, New York, 1900-1999[J].Conservati on Biology, 2001, 15:117521178.

[35] Crick H Q, Sparks T H. Climate change related to egg 2laying

trends[J].Nature, 1999, 399:4232424.

[39] Zhang Lijuan. The analysi s about the an i mal phenology of Hei 2

LongJiang province[J].Natural Sciences Journal of Harbin Nor 2mal University, 1998, 14(5) :1052109. [张丽娟. 黑龙江省动物物候观测分析[J ].哈尔滨师范大学自然科学学报, 1998, 14(5):1052109. ]

[40] Nicholls N, Gruza G V, Jouzel J, et al . Observed climate vari 2

ability and change[J ].In:Houghton J T, Filho L G M, Callan 2der B A, et al . Climate Change 1995:T he Science of Climate Change[C].Cambridge:Cambridge University Press, 1996. 1332192.

[41] Fi tzharris B B. T he cryosphere:changes an d their i mpacts[A].

In:Wats on R T, Zinyowera M C, Moss R H, eds. Climate Change 1995) Impacts, Adaptations, and Mitigation of Climate Change :Scientific 2Technical Analyses [C].Cambridge:Cam 2bridge University Pres s , 1996. 2412265.

[42] Groisman P Ya, Karl T R, Knight R W, et al . Changes of

snow cover, temperature, and the radi ative h eat balance over the Northern H emisphere[J].Journal of Climate, 1994, 7:163321656.

[43] Karl T R, Nicholls N, Gregory J. T he coming cli mate[J].Sci 2

entific American, 1997, 276:78283.

[44] Stirling I, Lunn N J, Iacozza J. Long term trends i n the popula 2

ti on ecol ogy of polar bears in Western H udson B ay in relation to climatic change[J ].Arctic, 1999, 53(3) :2922306.

[45] Arnell N, Bates B, Lang H, et al . Hydrol ogy and freshwater e 2

cology[A].In:Watson R T, Zinyowera M C, Moss R H, eds. Climate Change 1995) Impacts, Adaptations an d M i tigation of Climate Change:Scientifi c 2T echnical Analyses[C].C ambridge:Cambridge Universi ty Press, 1996. 3252363.

[46] Harrington R, Woidwod I, Sparks T. Climate change and

trophic interactions[J].Trends Ecol Evol, 1999, 14(4) :1462150.

[47] Visser M E, van Noordwi jk A J , Tinbergen J M, et al .

Warmer springs lead to mistimed reproduction in Great Tits (Parus major) [J].Proceedings of the Royal Society of London (Seri es B) , 1998, 265:186721870.

[48] Fi tter A H, Fitter R S R, Harris I T B , et al . Relationships be 2

tween first flowering date and temperature in the flora of a locali 2ty in central England[J].Functional Ecology. 1995, 9:55260.

[49] Mason C F. Long 2term trends in th e arrival dates of spring m i 2

grants[J].B ird Study, 1995, 42:1822189.

[50] Both C, Vis ser M E. Adjustment to climate change is con 2

strained by arrival date in a long 2dis tance mi grant bird[J].Na 2ture, 2001, 411:2962298.

[51] Sillet T S, Holmes R T, Sherry T W. Impacts of a global cli 2

mate cycle on population dynamics of a migratory songbird [J ]Science, 2000, 288:204022042.

PROGRESS IN THE STUDIES ON THE PHENOLOGICAL

RESPONDING TO GLOBAL WARMING

FANG Xiu 2qi, YU Wei 2hong

(Depa rtment of Geography, Beijing Nor mal Univer sity , Beijing 100875, China )

Abstr act:The global average surface temperature has increased over the 20th Century evidently, especially in the last 20years of the century. Global warming has been a very important problem of the world. Climate warming is expected to alter seasonal biological phenomena such as plant growth and flowering or animal migra 2tion, which depend on accumulated temperature. These phenological changes are likely to have a wide range of consequences for ecological processes, agriculture, forestry, human health, and the global economy. The study on the phenological responding to global warming is becoming a new hot research point. Remote sensing data validate these ground observations on larger scales. Lots of studies demonstrate that NOAA AVHRR data are well suited for studying the regional impact of the climatic change. T his paper summarized the progresses in the studies of the phenology in responding to global warming. Based on observation on the spot and remote sensing monitoring on plant and animal, it is found that the phenology is changing remarkably. Many plants and animals respond to a longer growing season by changing the timing of activities associated with the arrival of spring and onset of autumn such as flowering, leaf fall, breeding, and migration. Observations on the spot show the leaves of many deciduous plant species now unfold earlier and fall later in the mid 2to high 2latitude area of the northern hemisphere. A large increase in growing season NDVI magnitude and a longer active growing season has also been observed by satellite. Flowering date of many flowers are tending to earlier. Some insects now also appear earlier. T he timing of bird migration and breeding is sensitive to changes in temperature, and global warming would be expected to lead to an earlier onset of those activities in the spring. These changes in plant and animal phenology may lead to a decoupling of species interactions. It is also found the trend toward earlier ice break 2up and snow melting in spring that is consistent with the enhanced warming observed at higher latitudes. All the phenological changes which link to increasing surface temperatures very well, which is an obviously responding to the globe warming. Compared with the international research advance, there are still lots of work to do on the research of phonological response to global warming in China.

Key words:Phenology; Global warming; Response.