兰州大学科研团队发现卫星遥感归一化植被指数低估了过去30年青藏高原高寒草地植被生长的变化

近30年来，快速的气候变暖和降水变化显著改变了青藏高原高寒草地植被生长的季节动态，从而对高寒生态系统生产、生态功能以及牧民的生计产生了重要影响，受到人们的广泛关注。

卫星遥感归一化植被指数（NDVI）是研究植被物候动态的重要手段，越来越多地应用于揭示植被生长对气候变化的响应。然而，由于缺乏长期野外观测的证据，卫星遥感NDVI数据在“捕捉”植被物候长期变化方面的效率仍待进一步探讨。同时，气候变化常常导致植被组成的变化，这种改变是否会影响卫星遥感NDVI数据对植被物候监测的效率尚不清楚。

基于此，兰州大学生态学创新研究院汪浩课题组，与草地农业生态系统国家重点实验室贺金生团队、北京大学城市与环境学院、中科院西北高原生物研究所等单位合作，依托于青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站，通过对1982-2014年高寒草地植物生物量季节动态的长期监测，评估了基于NDVI数据的遥感物候变化与基于生物量动态的地面观测物候变化之间的匹配性。

研究发现，全球生态模拟与制图研究组（GIMMS）的NDVI数据能够“捕捉”到过去33年中地面观测的生长物候的整体提前，但未探测到2000-2014年期间的变化；而中分辨率成像光谱仪（MODIS）的NDVI数据则与地面观测较为一致，在2000年后也显示出物候的提前趋势。然而，这两类卫星遥感NDVI数据所指示的生长物候提前幅度均小于地面观测。进一步分析发现，草地物种组成的长期变化（禾草丰度增加、杂类草丰度降低）能够减弱遥感物候的提前幅度，但不影响地面观测物候的提前幅度。这些发现表明，卫星遥感NDVI数据所指示的生长物候对气候变化的响应异于地面观测，部分原因是由于植物群落组成长期变化的影响。

该研究成果于2021年8月25日以《卫星遥感归一化植被指数低估了过去30年青藏高原高寒草地植被生长的变化》（Satellite-derived NDVI underestimates the advancement of alpine vegetation growth over the past three decades）为题在线发表于《生态学》（Ecology）上（doi: 10.1002/ecy.3518）。

草地农业生态系统国家重点实验室、生态学创新研究院汪浩青年研究员为论文第一兼通讯作者，贺金生教授、苏黎世大学Bernhard Schmid教授、中科院西北高原生物研究所曹广民研究员、兰州大学资源与环境学院毕健副教授和马轩龙青年研究员、兰州大学草地农业科技学院梁天刚教授和冯琦胜博士等为论文共同作者。该研究得到了国家自然科学基金青年科学基金项目和重点项目以及兰州大学科研启动经费项目等资助。

汪浩研究组一直从事陆地生态系统植被生长对全球气候变化的响应研究。课题组近年的成果还发表在《生态学快报》(Ecology Letters, 2020, 23: 701-710）、《全球生态与生物地理》(Global Ecology and Biogeography, 2021, 30: 950-960）等国际重要刊物上。

图1. 海北站高寒草地观测场的地理位置（A）和景观图片（B）。用于植物生物量季节动态长期监测的固定区域用黄色方框圈出。

图2. 遥感物候变化与地面观测物候变化的不匹配（A）及其潜在的生物学机制（B）。