极端气候事件背景下的树木死亡早期预警研究
编号:120
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更新:2025-09-10 15:11:26 浏览:22次
口头报告
摘要
近几十年来,干旱和热浪引起的树木死亡也被广泛报道,但“变绿”一直是全球植被变化的主要趋势。这种看似矛盾的现象提出了一个重要的科学问题:树木死亡在不同时间和空间尺度上如何影响全球“变绿”?为了解答这一问题,我们利用Google Earth Engine遥感大数据平台,分析了三个卫星 (Landsat,30 m;MODIS,250 m;GIMMS,8 km) 的生长季NDVI (NDVIGS) 数据集。这些卫星数据覆盖了全球1,303个实测站点,而这些站点记录了因严重干旱或热浪引发的树木死亡事件。研究发现,树木死亡事件在年际时间尺度上对植被绿度有独特但局部的影响,然而这些影响被广泛和长期的“变绿”掩盖。具体而言,尽管在树木死亡年份NDVIGS的异常值 (ΔNDVI) 为负值,但在较粗的空间分辨率 (250 m和8 km)下,这种负面影响会减弱。值得注意的是,在30 m分辨率下,由树木死亡引起的NDVIGS减少 (|ΔNDVI|) 与当地植物物种丰富度和森林高度呈负相关;而地形异质性是影响不同空间尺度下ΔNDVI差异的主要因素。在持续十年或更长时间的时间尺度上,“变绿”始终在所有空间分辨率上占据主导地位。这些发现强调了在探究气候变化对森林生产力影响时,需要综合考虑时空尺度的重要性。该研究成果以第一作者发表于Nature子刊《Nature Ecology & Evolution》。
另外,树木死亡后森林的恢复力是如何变化的仍是一个悬而未决的科学问题。为了解答这一问题,我们对全球1,600个实测站点的1,699个树木死亡事件后的森林恢复情况进行了深入评估,重点关注绿度 (NDVI) 和冠层含水量 (NDII)。我们利用 Google Earth Engine 遥感大数据平台,分析了来自这些地点的158,427幅Landsat表面反射率图像,以评估树木死亡后NDVI和NDII恢复到原始状态所需的时间 (恢复时间,RT)。研究结果表明,全球森林恢复速率在过去几十年中呈下降趋势,尤其自20世纪90年代以来,此趋势更加明显。进一步分析潜在机制发现,这一恢复速率的降低主要与气温上升和降水减少有关,而树木死亡的严重程度对恢复力降低的影响相对较小。此外,全球分析还表明,森林冠层水分的恢复明显滞后于绿度恢复,这意味着仅依赖绿度指数评估森林恢复速率可能高估其恢复能力。这些发现突显了森林生态系统在未来气候变暖背景下的脆弱性,同时强调了从多维生理角度监测森林恢复的重要性。该研究成果以第一作者发表于Nature子刊《Nature Plants》。
基于以上研究,我们目前试图构建树木死亡早期预警模型,识别未来树木死亡的高风险区域,为科学预防树木死亡、加强森林可持续管理、促进森林健康生长提供重要的科学依据和技术支持,进而为应对全球气候变化、维护生态安全及实现可持续发展目标做出积极贡献。
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