一、文章引言
量化植被对干旱的响应并评估其脆弱性对于减轻极端干旱事件的不利影响至关重要。在中国北方,植被对干旱累积效应和滞后效应的响应尚不清楚,不同植被类型的干旱敏感性尚未得到很好的认识。其中,累积效应是指之前的气候因子随着时间的推移对当前植被状态的累积影响,滞后效应是指过去特定气候条件对当前植被状态的延迟影响。
二、研究方法
该文基于归一化植被指数(NDVI)和标准化降水蒸散指数(SPEI),利用Spearman秩相关分析研究了1982—2022年植被对气象干旱的响应。分析了干旱对不同植被类型(草地、森林、农田和荒漠)的累积效应和滞后效应及其干旱敏感性。
三、研究结果
1)中国北方植被类型受累积效应的影响大于滞后效应。其中,62.1%和17.5%的植被地分别受到累积效应和滞后效应的积极影响(p<0.05)。
2)干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区平均累积时间(分别为12.7、13.6、17.5和19.0个月)和平均滞后时间(分别为13.1、14.2、11.8和14.2个月)均呈增加趋势。
3)植被对干旱的响应不仅在干旱地区,而且在中国北方某些潮湿地区,特别是潮湿环境中的森林,对干旱的响应也非常敏感。
图1.研究区域。(a)中国北方土地覆盖类型。(b)森林和农田的分类型。
图2.干旱对植被类型的累积效应和滞后效应研究框架。(a)累积效应量化。(b)滞后效应量化。(c)干旱敏感性的定义。(d)不同干旱梯度对干旱敏感性统计分析。
图3.干旱对中国北方植被类型的累积效应。(a)多尺度SPEI与NDVI最大相关系数的空间变异性。(b)干旱累积时间在植被类型上的空间变异性。(a)和(b)中以白色填充无植被(NDVI < 0.1)和变化区域。(a)中的圆点表示结果显著(p < 0.05)。
图4. 4种植被类型累积效应的梯度格局。只有显著性(p<0.05)和正向结果才用于分析。误差条和点分别表示一个标准差和平均值
图5.干旱对植被类型的滞后效应。(a)1月SPEI与NDVI最大相关系数的空间变异性。(b)干旱滞后时间对植被类型的空间变异性。(c)-(f)四种植被类型的滞后效应格局。(a)和(b)中以白色填充无植被(NDVI<0.1)和变化区域。(a)中的圆点表示结果显著(p<0.05)。(c)-(f)中只有显著(p<0.05)和正向结果才用于分析。误差条和点分别表示一个标准差和平均值。
图6.植被类型干旱敏感性的空间格局。(a)干旱敏感性的空间变异性。(b)不同生物气候区五个级别的干旱敏感性面积百分比。(c)不同生物气候区域干旱敏感性的统计特征。(c)中白点表示平均值,y轴标签与(b)相同。
图7. 植被类型的干旱敏感区分5个等级。
图8.沿干旱梯度,森林亚类型(a-c)和耕地亚类型(d-e)的干旱敏感性。