青藏高原植被物候时空特征与驱动分析

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近年来,遥感物候观测因具有多时相、覆盖范围广、空间连续、时间序列较长等特点,已成为揭示植被动态对全球气候变化响应与反馈的重要手段。本文基于MOD09A1遥感数据计算了EVI,采用双重逻辑函数滤波(DL滤波)方法重建了青藏高原2001~2016年生长季的时间序列EVI,利用动态阈值法提取出植被物候(返青期SOG、枯黄期EOG、生长季长度LOG),分析了青藏高原植被物候和植被生长季始末期EVI的时空变化特征,探讨了青藏高原植被物候对气候变化的响应关系。主要结论如下:(1)2001~2016年青藏高原植被SOG呈提前趋势,提前率为1.68d/10a;植被EOG呈微弱提前趋势,提前率较SOG小,为0.53d/10a;LOG呈轻微的延长趋势,延长率为0.14d/10a。SOG主要发生在第110~170天之间,由东南向西北,随着水热条件的恶化和地形的抬升,SOG逐渐推迟。EOG空间分布自东南向西北逐渐提前,主要集中在第240~300天之间,青海省整体迟于西藏自治区。LOG也随着海拔的升高,自东南向西北逐渐延长,主要集中在90~170天期间,青海省LOG整体长于西藏自治区。(2)青藏高原植被物候的海拔依赖性较强,在海拔2500~5000m之间,每升高1000m,SOG推迟9.8天,EOG提前4.6天,LOG则缩短14天。近16年来,物候变化率值随着海拔的增加表现为由负变正:SOG随着海拔的升高,提前趋势由快变慢,4500m后延迟趋势由慢变快;EOG在3400m时由提前变为推迟;LOG在3000m处由缩短变为逐渐延长,延长幅度逐渐变大。(3)2001~2016年青藏高原植被生长季始期EVI年际变化(1.3%/10a)呈波动上升趋势,且上升趋势高于生长季末期EVI(0.3%/10a)。自东南向西北EVI逐渐减少,青海省植被EVI整体高于西藏自治区,且植被覆盖度随着海拔的升高逐渐降低。青藏高原研究区植被生长季始末期EVI变化空间分布差异明显,整体上植被退化的区域面积较少,基本不变和轻微改善的区域占比大。(4)青藏高原植被生长季始期EVI与第110~170天期间的气温和第94~154天期间的降水相关性最强,气温影响显著,几乎覆盖整个研究区域,降水主要影响西藏西南部和青海西南部。青藏高原植被生长季末期EVI与第240~300天期间的气温和降水相关性最强,气温的影响分布广泛,而降水的影响相对集中,分布在西藏中部、西南部以及青海东部地区。植被SOG对气温的响应相对较快,滞后0~15天,而对降水的响应滞后15~30天;EOG受气温和降水的共同影响,响应较快,滞后时间约为0~15天。(5)青藏高原植被SOG受气候因子驱动的区域占总面积的20.47%。其中受气温和降水强驱动为0.4%,气温驱动为5.9%,降水驱动为10.4%,气温和降水弱驱动为3.77%。植被EOG受气候因子驱动的区域分布与植被SOG相似,占总面积的21.88%,其中受气温和降水强驱动为0.36%,气温驱动为7.18%,降水驱动为10.62%,气温和降水弱驱动为3.72%。整体而言,青藏高原79%以上地区植被SOG表现为非气温、降水驱动,而78%以上地区植被EOG表现为非气温、降水驱动。
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