北半球生长季天然植被生长速率决定其绿化程度

作者：阿克苏站   更新时间：2023-10-17

天然植被作为陆地生态系统的重要组成部分，其生长发育对植被绿化进程具有重要影响。以往关于北半球中高纬度地区（NHMHR）的植被生长季绿化研究主要以NDVI的月尺度、季尺度、年尺度动态变化为主，而忽略了植被在生长季各月内的生长速率是否一致，气候因素又如何影响植被生长和衰亡的过程也尚不明确。针对以上问题，中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室陈亚宁研究员团队基于GIMMS NDVI和气象数据集，系统分析了1982-2015年北半球中高纬度地区天然植被生长速率（VNDVI）在生长季各月内的时空变化特征，并阐明了季前气候要素对植被返青期和衰亡期的影响。

结果表明：1982-2015年期间，NHMHR的天然植被的明显绿化现象主要与6月和10月VNDVI的显著增加有关（1.34×10-4/yr和8.21×10-4/yr, p<0.01），且10月植被衰亡速率的减缓，导致了11月VNDVI的显著下降，从而引起植被生长季最后一个月（11月）的落叶量增加。对于不同区域内，季前气温和降水对植被生长季内VNDVI的影响差异性较大，季前温度是导致50°N~70°N的VNDVI变化的原因，而季前降水对北美洲东南部和西亚的VNDVI影响较大，10月温度的显著增加是导致该月植被衰亡速率减缓的主要因素。这些结果将为系统阐明未来植被绿化的机制提供参考。

相关成果以“Greening in the middle and high latitudes in the Northern Hemisphere is determined by changes in the growth rate of natural vegetation during the growing season”为题发表在Ecological Indicators。刘西刚博士为第一作者，陈亚宁为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.111025 

图1. 天然植被VNDVI趋势的年际变化特征. (a)、（b）、（c）分别代表1982-1989、1990-1999、2000-2015年三个时间段内北半球中高纬度地区天然植被的NDVI平均值。（d）中的黑线和蓝线分别代表了1982-2015年的NDVI平均值的差值（7月和3月、7月和11月）。（e）和（f）分别代表了1982-2015年生长季内（4月-11月）VNDVI和NDVI趋势变化。

图2. VNDVI和季前气候因子的空间相关性特征. 右侧图例中，纵轴代表了1982-2015年植被VNDVI变化，横轴则代表了植被VNDVI和气候因子的相关性。其中，绿色（VNDVI>0,R>0）代表季前气候因子变量的增加，促使植被返青期内的生长速率加快。蓝色（VNDVI>0,R<0）代表季前气候因子变量的增加，导致植被返青期内的生长速率减缓。黄色（VNDVI<0,R<0）和红色（VNDVI<0,R>0）分别代表了季前气候因子变量的增加导致了植被在衰亡期内衰亡速率加快和减慢。图中的黑色点区域代表了显著相关（p<0.05）。