Spatio-temporal variability of vegetation phenology and its drivers at global scale

Resum

La fenologia estudia el moment d'esdeveniments periòdics del cicle de vida a plantes i animals, així com els canvis estacionals climàtics que afecten aquests esdeveniments. En les darreres dècades, l'escalfament global ha provocat canvis en les fenofases i ha allargat la temporada de creixement fotosintètic. Aquests canvis a la fenologia tenen un impacte en el cicle de l'aigua i del carboni; l'absorció de carboni dels ecosistemes terrestres ha augmentat, eliminant part del carboni atmosfèric. No obstant, les respostes futures de la fenologia de la vegetació a l'escalfament són incertes, cosa que planteja qüestions sobre la capacitat de la vegetació per compensar les emissions de carboni atmosfèric. L'objectiu principal va ser caracteritzar la variabilitat espacial i temporal de la fenologia i vincular aquesta variabilitat als factors climàtics en un context d'escalfament global. La tesi se centra en l'augment de les temperatures i els factors climàtics que afecten la fenologia. Els dos primers capítols tracten l'estimació de la fenologia. Al Capítol 1, proposem un nou mètode per estimar la fenologia en plataformes basades en el núvol que es pot aplicar a sèries temporals sense processament previ. Al Capítol 2, presentem mapes a 10 metres de resolució i a escala continental, emfatitzant la importància de la resolució espacial. Els capítols 3 a 5 cobreixen l'impacte de tres factors climàtics, temperatura, llum i disponibilitat d'aigua. Al Capítol 3, els resultats suggereixen que els sòls congelats restringeixen l'activitat de la vegetació, que reprèn la fotosíntesi poc temps després del desglaç del terra. El Capítol 4 assenyala les limitacions climàtiques a la fenologia, en particular la limitació de la radiació a les regions temperades i fredes de l'hemisferi nord. Aquests resultats suggereixen que l'inici de la temporada de creixement encara pot avançar, encara que a un ritme més lent, mentre que la radiació frena la fotosíntesi a la tardor, evitant que el final de temporada s'endarrereixi més amb l'escalfament global en el futur. El Capítol 5 estudia l'ocurrència d'onades de calor i sequeres, que fa avançar el final de la temporada de creixement. En aquest capítol, mostrem evidència del despreniment prematur de fulles utilitzant dades satel·litàries de resolució de 10 metres, i vinculem aquest fenomen amb altes temperatures i aridesa. Aquests resultats revelen que el despreniment primerenc de fulles és més recurrent i generalitzat del que es pensava anteriorment. El darrer capítol és un compendi de tècniques i coneixements adquirits en capítols anteriors. Modelem la fenologia estimada amb la tècnica descrita al Capítol 1 i usant un model basat en els factors climàtics estudiats als Capítols 3-5. Analitzem les limitacions climàtiques a la fenologia a escala global utilitzant una nova tècnica que explica la relació entre la fluorescència induïda pel sol i els factors climàtics en un model d'aprenentatge automàtic. Els resultats de la tesi demostren diferents restriccions espacials de temperatura, llum i disponibilitat d'aigua al principi i al final de la temporada de creixement, cosa que suggereix que la fenologia de la vegetació respondrà de manera diferent a l'escalfament climàtic futur segons la ubicació i el tipus de vegetació. En algunes regions, és possible que l'augment de les temperatures no es tradueixi en una prolongació de la temporada de creixement degut a les limitacions de radiació i aigua.

Data del Ajut	9 de set. 2022
Idioma original	Anglès
Supervisor	Josep Peñuelas Reixach (Director/a) & Ten Aleixandre Verger (Director/a)