青藏高原被称为亚洲水塔和地球“第三极”,是全球变化研究的热点区域。土地覆盖对了解植被与全球气候变化的相互作用至关重要,而已有的土地覆盖产品在青藏高原存在分类体系不完善、分类结果不准确的问题,限制了对青藏高原全球气候变化响应的深入理解。
在全球范围内,山地生态系统因其复杂的地形特征,如坡向、坡度和海拔,导致了显著的植被分布差异。这些植被模式不仅是研究山地生态系统的重要内容,也为理解全球生物圈碳、水和能量循环提供了关键信息。本文旨在填补全球尺度上地形对植被模式影响的空白,通过对不同地形要素的系统量化评估,帮助更好地预测和管理山地生态系统。
研究基于Sentinel-2卫星影像计算的两种植被指标,即最大植被绿度(VImax)和季节性绿度振幅(VIamp),在全球尺度上分析了坡向、坡度和海拔等地形因素对植被模式的影响。结果显示,在干旱和极地气候区,坡向导致植被绿度的显著差异;在高纬度地区,坡度影响更大,较陡的坡度通常会限制植被绿度。而在全球43.1%的山地区域中,海拔对植被分布的影响最为明显。
文章的数据方法如下:
数据来源:采用全球10米分辨率的Sentinel-2影像,以确保高精度的植被信息提取。
数据处理:使用NASA的数值高程模型(NA SADEM)计算坡向、坡度和起伏度,并结合不同地形特征进行多变量植被模式分析,确定不同地形因素的主导作用。
文章的重要图表:
图1. 全球坡向植被绿度不对称性分布:图示不同气候区中坡向对植被绿度的影响程度。干旱地区的北向坡通常比南向坡更绿。
图2. 全球海拔对植被不对称性分布:高海拔地区(如青藏高原和安第斯山脉)中,植被绿度随海拔的变化趋势显著。
图3. 坡度对植被绿度的影响:图示了高坡度区域植被绿度较低的分布模式,特别在高纬度山区如阿拉斯加和西伯利亚地区。
图4. 全球植被类型不对称分布:该图显示了在不同坡向、坡度和海拔条件下,植被类型的变化趋势,以及相应区域的植被类型特征。
本研究通过全球尺度上的系统分析,揭示了山地地形特征对植被模式的显著影响。坡向在干旱和极地气候区对植被绿度的影响最大,这些区域中北向坡面往往绿度更高。而坡度的影响在高纬度区域尤为显著,通常在这些区域内,陡坡的植被绿度较低。此外,海拔在全球43.1%的山地区域中被认定为对植被模式影响最显著的因素。研究还指出,25.9%的山地格网中,坡向主导了植被模式变化,而坡度则主导了31%的山地区域。这些发现为后续生态系统模型的地形参数化提供了关键的参考依据,有助于提高对山地生态系统功能和全球变化影响的预测精度。