青藏高原植被恢复力加速下降

科技   2024-11-01 18:16   江苏  

由于气候变化、灾害频率增加以及人类活动加剧,全球生态系统抵御外部干扰并从干扰中恢复的能力在逐渐下降,并面临丧失的风险。敏感而脆弱的青藏高原在过去五十年间经历了气候和管理模式的变化,但由于植被恢复力理论和计算方法的局限,目前对青藏高原植被恢复力的空间格局和时间趋势仍没有统一的认识。

为此,南京大学高分辨率遥感实验室引入了基于临界减速的方法,评估了九种植被遥感指标估算青藏高原植被恢复力的可靠性。使用STL方法去除植被时间序列的季节性和长期趋势,计算残差序列的一阶自相关(ac1)和方差(v),估算植被恢复力的理论值,进一步探讨植被恢复力的时空动态及其归因。

首先从数量和质量两个方面定义了表征恢复力估算可靠性的四个指标,结果表明使用月度均值合成的NIRv评估青藏高原植被恢复力的可靠性相对最强(图1)。

 图1 各植被指遥感标估算植被恢复力的可靠性

研究发现,横断山脉、羌塘高原和祁连山东北部的植被恢复力较高,而喜马拉雅山脉、三江源地区和祁连山东部的植被恢复力较低(图2)。

图2 2000–2022年植被恢复力(a)和误差(b)的空间分布

2000–2022年青藏高原21.48%–30.02%的植被恢复力发生了显著变化,显著减少的面积是增加面积的1.16–1.44倍。总体而言,青藏高原植被恢复力显著下降,尤其是2014年以后恢复力下降的速度超过前一时期的两倍(图3)。

图3 不同植被指标估算的恢复力损益比(a)和青藏高原的植被恢复力趋势(b)

研究还发现,植被恢复力变化趋势有很强的空间异质性,并在不同的海拔、植被类型和水热条件下呈现分异规律(图4至5)。

图4 2000–2022年(a)、2014 年之前(b)和2014年之后(c)青藏高原植被恢复力趋势

图5 植被恢复力在海拔高度(a)、植被类型(b)和生态地理分区(c)的空间异质性

这些发现加深了我们对青藏高原植被恢复力的理解,从植被恢复力时空变化的角度阐述了青藏高原生态系统脆弱性,为青藏高原生态保护和修复工作提供了科学参考。

该成果近日以“Accelerated decline in vegetation resilience on the Tibetan Plateau”为题发表于Land Degradation & Development。南京大学地理与海洋科学学院博士生刘岩涛为第一作者,肖鹏峰教授为通讯作者,合作作者为张学良副教授、博士生刘豪和陈思勇,以及硕士生贾语萌。该研究得到国家自然科学基金项目(42171307)和教育部关键地球物质循环前沿科学中心“GeoX”交叉项目资助。

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Yantao Liu, Pengfeng Xiao, Xueliang Zhang, Hao Liu, Siyong Chen, Yumeng JiaAccelerated Decline in Vegetation Resilience on the Tibetan Plateau. Land Degradation & Development.


高分辨率遥感实验室
南京大学地理与海洋科学学院肖鹏峰教授、张学良副教授研究团队,研究方向包括遥感图像语义分割与智能解译、多时相图像分类与变化检测、深度学习遥感建模与应用、积雪遥感识别与参数反演、积雪变化及其气候生态效应。
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