蘭州大學科研團隊發現衞星遙感歸一化植被指數低估了過去30年青藏高原高寒草地植被生長的變化

日期: 2021-09-09 閲讀: 來源: 關鍵詞:

近30年來,快速的氣候變暖和降水變化顯著改變了青藏高原高寒草地植被生長的季節動態,從而對高寒生態系統生產、生態功能以及牧民的生計產生了重要影響,受到人們的廣泛關注。

衞星遙感歸一化植被指數(NDVI)是研究植被物候動態的重要手段,越來越多地應用於揭示植被生長對氣候變化的響應。然而,由於缺乏長期野外觀測的證據,衞星遙感NDVI數據在“捕捉”植被物候長期變化方面的效率仍待進一步探討。同時,氣候變化常常導致植被組成的變化,這種改變是否會影響衞星遙感NDVI數據對植被物候監測的效率尚不清楚。

基於此,蘭州大學生態學創新研究院汪浩課題組,與草地農業生態系統國家重點實驗室賀金生團隊、北京大學城市與環境學院、中科院西北高原生物研究所等單位合作,依託於青海海北高寒草地生態系統國家野外科學觀測研究站,通過對1982-2014年高寒草地植物生物量季節動態的長期監測,評估了基於NDVI數據的遙感物候變化與基於生物量動態的地面觀測物候變化之間的匹配性。

研究發現,全球生態模擬與製圖研究組(GIMMS)的NDVI數據能夠“捕捉”到過去33年中地面觀測的生長物候的整體提前,但未探測到2000-2014年期間的變化;而中分辨率成像光譜儀(MODIS)的NDVI數據則與地面觀測較為一致,在2000年後也顯示出物候的提前趨勢。然而,這兩類衞星遙感NDVI數據所指示的生長物候提前幅度均小於地面觀測。進一步分析發現,草地物種組成的長期變化(禾草丰度增加、雜類草丰度降低)能夠減弱遙感物候的提前幅度,但不影響地面觀測物候的提前幅度。這些發現表明,衞星遙感NDVI數據所指示的生長物候對氣候變化的響應異於地面觀測,部分原因是由於植物羣落組成長期變化的影響。

該研究成果於2021年8月25日以《衞星遙感歸一化植被指數低估了過去30年青藏高原高寒草地植被生長的變化》(Satellite-derived NDVI underestimates the advancement of alpine vegetation growth over the past three decades)為題在線發表於《生態學》(Ecology)上(doi: 10.1002/ecy.3518)。

草地農業生態系統國家重點實驗室、生態學創新研究院汪浩青年研究員為論文第一兼通訊作者,賀金生教授、蘇黎世大學Bernhard Schmid教授、中科院西北高原生物研究所曹廣民研究員、蘭州大學資源與環境學院畢健副教授和馬軒龍青年研究員、蘭州大學草地農業科技學院梁天剛教授和馮琦勝博士等為論文共同作者。該研究得到了國家自然科學基金青年科學基金項目和重點項目以及蘭州大學科研啓動經費項目等資助。

汪浩研究組一直從事陸地生態系統植被生長對全球氣候變化的響應研究。課題組近年的成果還發表在《生態學快報》(Ecology Letters, 2020, 23: 701-710)、《全球生態與生物地理》(Global Ecology and Biogeography, 2021, 30: 950-960)等國際重要刊物上。

圖1. 海北站高寒草地觀測場的地理位置(A)和景觀圖片(B)。用於植物生物量季節動態長期監測的固定區域用黃色方框圈出。

圖2. 遙感物候變化與地面觀測物候變化的不匹配(A)及其潛在的生物學機制(B)。

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編輯:劉烜均
責任編輯:許文豔

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