2000—2021年青藏高原生長季植被敏感性的時空變異

陳甲豪,吳 凱,胡中民,楊 涵

海南大學生態與環境學院,?？?570228

青藏高原是全球平均海拔最高、面積最大的高原,素有“世界屋脊”和“地球第三極”之稱[1]。衛星遙感已經觀察到自20世紀80年代以來青藏高原植被有持續綠化的趨勢[2],植被控制著青藏高原生態系統中的能量、水熱以及碳循環,對全球氣候產生反饋作用[3—4]。然而,氣候的持續變化使得青藏高原植被經受更多的外部擾動,最近研究顯示接近臨界閾值的系統對外部擾動的反應更敏感,青藏高原作為亞洲乃至北半球氣候變化的“放大器”[5],全球氣候變暖可能會對其脆弱生態系統的結構和功能產生深遠的影響,因此量化青藏高原生態系統對氣候響應的敏感性具有重要意義。

近年來,生態系統敏感性已成為氣候變化領域的研究熱點,對于如何定量研究植被的氣候敏感性,學者們提出了不同的方法,如使用數學模型[6—10]或通過構建敏感性指標[11—13]來評估生態系統敏感性,目前相關研究結果顯示敏感性在區域尺度以及不同植物群落類型之間具有高度空間異質性。然而以往對植被生態系統敏感性研究多集中在植被對平均氣候的變化響應,而不是氣候變量的方差[14],最近有學者提出了一種綜合性植被敏感性指數(Vegetation Sensitivity Index,VSI)[15],基于遙感植被指數和氣候變量數據,可量化植被生產力對3個氣候變量(氣溫,水分可利用性和光照)變化的響應,VSI已成為評估生態系統敏感性的一種有效方法,已被應用在評估中亞[16]、中國[8]和內蒙古[17]等地區陸地生態系統的敏感性。

目前已經有學者基于VSI探究了青藏高原生態系統對氣候變化的敏感性,研究發現青藏高原的敏感性存在空間異質性[18—19],且在不同生態系統間也存在差異,高寒草地對溫度和輻射的響應更敏感,并且隨著海拔梯度的增加而增加[20]。還有研究顯示放牧等人類活動與VSI顯著相關,指出未來對生態系統敏感性的評估不應忽視人為干擾[21]。然而,上述關于青藏高原敏感性的研究多集中于VSI的空間分布,雖然已經有研究在季節尺度[22]分析了生態系統敏感性,但目前針對青藏高原VSI時間變異性方面的研究仍十分稀少,而VSI的動態變化研究可以幫助人們更好地理解在氣候變暖背景下植被敏感性的時間變化情況。

因此,本研究基于VSI指標,使用2000—2021年青藏高原生長季植被和氣候變量時間序列數據,首先探究了22年里青藏高原生態系統敏感性的空間格局及其氣候驅動因素。其次將2000—2021年劃分為3個時期:2000—2006年、2007—2013年以及2014—2021年,以此探究青藏高原VSI的時間動態變化,并使用地表覆蓋數據揭示了青藏高原不同時期內各植被類型的VSI差異。本研究有助于理解青藏高原生態系統敏感性的時空變化,并為青藏高原生態系統敏感性的動態評估提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區域

本文研究區為青藏高原,地理位置界于北緯26°00′—39°47′,東經73°19′—104°47′之間,占全國總面積的23%,平均海拔超過4000m[23]。冬季漫長而夏季多雨是青藏高原的氣候特點。全球氣候變暖使得高原寒帶和亞寒帶北移、溫帶區擴大。青藏高原60%以上的面積被高山荒漠草原、高山草原和高山草甸覆蓋(圖1),其它植被類型包括耕地、灌木、針葉林和闊葉林。近些年來青藏高原生態系統總體趨向于變好,而局部變差。

圖1 青藏高原地表覆蓋類型Fig.1 Land cover types of the Qinghai-Tibet Plateau

1.2 數據來源及預處理

植被指數是反映地表植被生長和覆蓋、生物量大小和植被種類的間接指標,為了評估青藏高原植被對氣候變化的響應,我們使用了MOD13C1植被指數產品(https://ladsweb.nascom.nasa.gov/)。該數據集提供全球增強型植被指數(Enhanced Vegetation Index,EVI)數據,空間分辨率為0.05°×0.05°,時間分辨率為15 d。本文對2000—2021年青藏高原EVI逐半月數據采用最大值合成法(Maximum Value Composites,MVC)獲取月尺度的EVI數據,MVC可以減少云覆蓋、大氣、太陽高度角等因素的影響。青藏高原的生長季較短且生長季開始和結束時間不斷發生變化[24],研究中的時間段選擇了6—8月,同時剔除了EVI小于0.05或溫度小于0℃的數據,以此確定青藏高原植被生長季。

ERA5是第五代歐洲中期天氣預報中心(European Centre for Medium—Range Weather Forecasts,ECMWF)大氣再分析全球氣候數據集,具有時間范圍跨度長、時空分辨率高的優點。本文選取2000—2021年2 m大氣溫度、降水和太陽短波輻射數據,以青藏高原EVI為參照使用最鄰近值法將3個氣候變量重采樣至EVI空間網格。

地表覆蓋類型數據來源于科學數據銀行(https://www.scidb.cn/),青藏高原高山草原地圖[25]是利用2010年MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,中分辨率成像光譜儀)影像制作的,空間分辨率為500 m,時間分辨率為8 d。該數據集從歸一化植被指數時間序列中提取高山草原的物候指標,使用支持向量機和多步驟分類算法對高山草甸,高山草原和高山荒漠進行分類。實驗中將其重采樣至EVI空間網格,過程如下:逐像元統計位于EVI網格內地表覆蓋類型像元的數量和對應的類型,選取出現頻率最大的類型賦值給對應EVI網格,得到重采樣后研究區的地表覆蓋類型(圖1)。實驗中僅考慮植被區域,因此下面分析中僅考慮了高山荒漠、高山草原、高山草甸、耕地、灌木叢、針葉林和闊葉林這七種植被類型。

1.3 研究方法

VSI是Seddon等[15]于2016年提出的一種新的綜合性指標,用于定量評估生態系統對氣候變化的相對響應程度,揭示對氣候變化響應敏感的區域分布。VSI是通過氣候權重和氣候敏感性進行計算的,在月尺度上探究了植被生產力對3個氣候變量(氣溫,水的可用性和太陽輻射)的響應。在去除EVI和氣候變量的季節性趨勢并標準化(Z分數)后,敏感性是由EVI與3個氣候變量方差的比值確定的,而權重是通過多元線性回歸系數量化的,同時回歸分析中考慮了植被的記憶效應,將一個月滯后的EVI時序數據作為第四個變量。由于3個氣候要素間存在互相關關系,使用主成分分析法篩選了累計貢獻度>95%的主成分,將其作為自變量與EVI數據放入多元線性回歸模型中進行分析,其中僅考慮了顯著的回歸系數(P<0.05),以此消除氣候變量間的共線性問題,最后根據得分系數矩陣將各主成分返回到原3個氣候變量。關鍵公式如下:

EVIt=α×TEMt+β×PREt+γ×SSDt+δ×EVIt-1+ε

(1)

式中,EVIt、TEMt、PREt和SSDt是去趨勢并標準化后的EVI、溫度、降水和太陽輻射時間序列,EVIt-1是滯后一個月的EVI時間序列,α、β、γ和δ分別是TEMt、PREt、SSDt和EVIt-1的回歸系數,ε是殘差。根據α、β、γ的絕對值占三者總和的比例得到計算VSI時各氣候變量的權重大小。

氣候敏感性定義為去趨勢后的EVI方差與每個氣候變量方差比值,并進一步通過對數函數處理得到的,將3個氣候敏感性乘以對應權重并求和得到VSI,并將其數值歸一化至1—100,VSI 數值越大,表示植被對氣候變化的響應越敏感。公式如下:

VSI=TEMα×TEMsens+PREβ×PREsens+SSDγ×SSDsens

(2)

式中,TEMα、PREβ和SSDγ分別為溫度、降水和太陽輻射的氣候權重,來自公式(1),TEMsens、PREsens和 SSDsens是EVI 對每個氣候變量的敏感性,即方差比值。

為了探究青藏高原EVI對氣溫、降雨和太陽輻射敏感性的年內變化,基于以往關于青藏高原物候的相關研究,建立了3個時間段:2000—2006年、2007—2013年以及2014—2021年,分別記作P1、P2和P3。時間斷點選擇原因如下:有研究發現青藏高原植被返青期在2000—2006年間呈推遲趨勢[26],而植被返青期被視為青藏高原陸地生態系統對全球氣候變化的敏感指標之一[27],由此確定2006年作為斷點之一。其次我們對2007—2021時間段進行二等分以確保3個研究時段的可比性。

因為VSI指標可能對選擇的時間序列長度存在敏感性,為了確保論文實驗結果的穩健性,我們對原分段的時間序列前后各縮短和延長了1年進行VSI計算,并與原VSI結果進行對比。結果顯示時間序列長度縮短與延長一年的VSI結果與原VSI結果間空間分布一致性高(本文未添加顯示),且相關性較高(表1),因此VSI對時間序列長度的敏感性相對較低,確保了實驗結果的穩健性。

表1 時間序列長度縮短/延長一年的VSI結果與原分段VSI結果的皮爾森相關系數Table 1 Pearson′s correlation coefficients between VSI values estimated from original segmented time-series and those derived from periods that were shorten or extended by one year

2 結果

2.1 2000—2021年青藏高原植被敏感性及其氣候驅動因素

2000—2021年青藏高原生長季VSI的空間分布如圖2所示,VSI表現出較高的空間異質性,表明青藏高原生長季植被對氣候變化的響應有明顯的區域差異。對氣候變化響應高度敏感的區域(VSI較高)主要出現在青藏高原南部、東北部和中部的部分地區。相比之下,西北部地區的VSI較低,表明在當前氣候多變的背景下西北部的植被對氣候變化相對不敏感。

圖2 2000—2021年青藏高原生長季VSI、氣候權重及氣候敏感性的空間分布Fig.2 Spatial distribution of VSI,weights,and sensitivities over the Qinghai-Tibet Plateau during the growing season from 2000 to 2021VSI:植被敏感性指數Vegetation sensitivity index

2000—2021年3個氣候變量權重的空間分布展示了溫度作為決定青藏高原大部分地區VSI的氣候因素,占研究區總面積的55.89%,主要集中在中部和南部區域。降水和太陽輻射共同影響青藏高原東北和西南地區的VSI,其中降水和太陽輻射起主導作用的區域分別占青藏高原總面積的19.24%和24.87%。

植被對3個氣候變量(溫度、降水和太陽輻射)敏感性在青藏高原存在明顯的空間格局,其中青藏高原西部的植被對太陽輻射變化較敏感,而東部地區植被主要對溫度和降水變化敏感。相比之下,青藏高原南部的森林對溫度和太陽輻射變化的響應更敏感。

為了進一步探討青藏高原植被對氣候變化敏感性的空間格局,根據2.2節中選取的七種地表覆蓋類型對青藏高原VSI以及VSI計算中的氣候權重和氣候敏感性進行分類,如圖3所示。其中植被敏感性在不同植被類型間存在明顯差異。相對于高山荒漠和高山草原,高山草甸、耕地、灌木和森林類型的VSI較高,對氣候變化的響應更加敏感。溫度對每個植被類型 VSI 的影響普遍高于降水和太陽輻射,尤其在高山草甸、灌木叢和針葉林植被類型中,溫度權重遠高于降水和輻射。而對于高山草原、高山草甸、耕地、灌木叢和闊葉林來說,太陽輻射的權重高于降水。圖3中展示了各植被類型的氣候敏感性(即方差比值),其中高山草原、高山草甸、耕地和灌木叢對溫度變化的敏感性較低,而高山草甸、針葉林和闊葉林顯示出對溫度變化的高敏感性。高山荒漠、高山草原、耕地和灌木叢植被類型對降水和輻射變化的敏感性高于溫度。闊葉林對輻射變化的敏感性高于降水,而其他六種植被類型均顯示出對降水變化的敏感性高于太陽輻射。

圖3 青藏高原不同植被類型的VSI,氣候權重及氣候敏感性Fig.3 VSI,weights,and sensitivities of different vegetation types on the Qinghai-Tibet Plateau

2.2 3個時期內VSI及其驅動力分析

圖4顯示3個時期內VSI的空間分布格局差異較大,2000—2006年(P1時期)青藏高原南部和東北部地區的VSI值較高,在中部地區也存在VSI高值區域,但面積相對較小,青藏高原其他地區的VSI數值普遍較低。相比較而言,2007—2013年(P2時期)青藏高原中部地區植被的VSI數值大幅度下降,但青藏高原南部地區VSI仍然相對較高,且數值普遍大于70。2014—2021年(P3時期)VSI高值仍然集中分布在青藏高原東南以及中部地區,且呈零散的空間分布格局。在VSI低值區間(VSI<20)內,P2時期的VSI數值比P1、P3時期高,而在VSI>25范圍內,P2時期的VSI普遍小于P1和P3時期。相較P1和P2時期,P3時期在VSI低值區(VSI<25)數量較少,而在VSI高值區(VSI>25)數量較多,這說明與P1和P2時期的VSI相比,VSI在P3時期數值明顯升高。

圖4 青藏高原3個時期生長季內VSI的空間分布及對應直方圖Fig.4 Spatial distribution of VSI over the Qinghai-Tibet Plateau in the three periods and it′s corresponding histograms

為了探究不同區域內哪個氣候因素對青藏高原VSI影響最大,對每個實驗像元內的3個氣候權重進行排序比較大小,在像元中標記出對應權重絕對值最大的氣候因子,得到圖5。實驗結果顯示青藏高原生長季植被對氣候響應的權重在P1—P3時期存在顯著差異,其中氣溫是主導3個時期VSI變化最重要的氣候變量,3個時期內占總像元數量的百分比均在40%以上,降雨和輻射在P1和P3時期內對VSI的影響差異不大。值得注意的是,P2時期溫度為最大權重的像元數量占比為61.34%,對VSI的影響超過了P1(58.15%)和P3(40.47%)時期。

圖5 青藏高原3個時期內最大氣候權重的空間分布及氣候敏感性的RGB合成圖Fig.5 Spatial distribution of the most important climate factor to dominate the vegetation growth over the Qinghai-Tibet Plateau in the three periods,and Red,Green,and Bule (RGB) composite of the vegetation sensitivity in response to variability of the three climate factors

空間分布上,在P1時期內,降水對青藏高原北部地區(占總面積18.57%)VSI的影響較大,太陽輻射對青藏高原東北和南部地區(占總面積23.28%)的VSI有較大影響,氣溫則主導著青藏高原中部和西部大部分區域(占總面積58.15%)的VSI變化。P2時期內,氣溫在青藏高原大部分地區(占總面積61.34%)對VSI的影響比降雨和太陽輻射大,而以太陽輻射和降水為主導因素的區域在青藏高原呈零散分布的空間格局。P3時期內,太陽輻射主要控制著青藏高原西部和東部地區(占總面積23.89%)的VSI變化,降水則主要控制著北部地區(占總面積26.46%)的VSI變化,以氣溫為主要氣候要素的像元零散分布在青藏高原各地,相較而言,在中部和南部地區有相對集中的空間分布。

圖5展示了3個時期內青藏高原生長季植被對溫度、降水和太陽輻射響應的敏感性(即方差比),總的來說,在P1和P3時期內,青藏高原西部地區植被對太陽輻射的響應敏感,而在P2時期內,僅在西北部小范圍地區植被對太陽輻射的變化敏感。

2.3 青藏高原VSI時間變異性

圖6展示了青藏高原VSI的時間變化情況,為了確保3個時期VSI數值的可比性,對3個時期VSI整體拉伸至0—100,最后P2減P1時期VSI,P3減P2時期VSI作差得到圖6。其中P1到P2時期,VSI增加和減少的區域分別占青藏高原總面積的50.54%和49.46%,南部地區VSI明顯增加而北部和中部地區的VSI呈下降態勢。相較于P2時期,P3時期青藏高原VSI增加和減少的區域分別占青藏高原總面積的59.43%和40.57%,其中西南地區的VSI呈下降態勢,而中部和北部地區VSI呈現明顯增加的態勢。

圖6 青藏高原3個時期VSI差值的空間分布Fig.6 Spatial distribution of the differences for VSI in the three periods over the Qinghai-Tibet Plateau

為進一步探究VSI在P1—P33個時期內持續增加和減少的變化情況,研究中根據VSI差值圖(圖6),判斷差值的正負號標記出增加與減少的區域,得到每個網格上VSI在3個時期內的動態變化,并根據2.2節中選取的七種植被覆蓋類型對該動態變化劃分得到圖7和表2。結果顯示青藏高原不同植被類型在3個時期內的VSI有明顯變化,總體來看,青藏高原VSI持續增加的區域占總面積的18.39%而持續減少的區域占總面積的10.09%。青藏高原54.52%地區的VSI在P1—P3時期有先增后減或先減后增的差異變化。

圖7 P1—P3時期青藏高原VSI變化情況Fig.7 Variation of VSI over the Qinghai-Tibet Plateau in three periods

植被類型Vegetation typeP2減P1時期VSI差值Differences for VSI in P1—P2 periodP3減P2時期VSI差值Differences for VSI in P2—P3 periodVSI增加/%VSI減少/%變化情況VSI增加/%VSI減少/%變化情況高山荒漠Alpine deserts2.612.99基本不變3.262.28增加 高山草原Alpine grasslands15.1917.12減少 20.7810.90增加 高山草甸Alpine meadows13.1913.45基本不變16.0510.03增加 耕地Crop0.460.22增加 0.320.35基本不變灌木叢Shrubs7.114.78增加 6.225.45增加 針葉林Needleleaf forest3.061.46增加 2.142.29減少 闊葉林Broadleaf forest1.980.69增加 0.931.68減少

P1—P2時期高山荒漠和高山草甸VSI差值的均值和中值接近0,表2顯示高山荒漠和高山草甸的VSI在P1—P2時期減少的像元數量與增加的像元數相持平,這表明P1—P2時期這些植被類型的VSI呈基本穩定不變的態勢。其中耕地、灌木叢、針葉林和闊葉林VSI差值的均值和中值均大于0,結合表2可以看到,VSI增加的像元數明顯多于減少的像元數,這表明對應像元的VSI一般呈增加態勢。在P2—P3時期內,可以看到高山草原和高山草甸對應箱線圖VSI差值的均值與中值明顯大于0,同時表2顯示了高山荒漠、高山草原、高山草甸和灌木叢VSI增加像元數多于減少像元數,尤其是高山草原和高山草甸,VSI增加像元數分別占總像元數的20.78%和16.05%,遠高于對應VSI減少像元的數量占比(分別為10.90%和10.03%),這表明相應VSI值在P2—P3時期呈現明顯上升的態勢。與之相反,耕地、灌木叢、針葉林和闊葉林VSI差值的均值和中值小于0,且由表2可知對應VSI減少像元數多于增加的像元數,表明了P2—P3時期這些植被類型的VSI呈減小態勢。

3 討論

本研究表明2000—2021年青藏高原生長季VSI存在明顯的空間變異性,青藏高原東南部VSI較高而西北部較低,青藏高原植被受到高海拔和復雜環境因素的影響,對溫度,降水和太陽輻射等多種氣候驅動力響應敏感[28—29],同時我們發現VSI的空間分布與植被類型密切相關,這與現有研究結果相符合[18]。與高山荒漠、高山草原和高山草甸相比,本文結果顯示青藏高原東南部地區灌木和森林對氣候變化的響應更敏感,溫度是該地區VSI變化主要的氣候驅動因素。降水控制著東北部草原和草甸等低矮植被對VSI變化,而在西北部地區,太陽輻射是對VSI影響最大的氣候變量,以上結論也已在相關文獻中得到證實[8]。在全球氣候變化背景下,青藏高原整體變得更加溫暖濕潤[30],溫度是在水分充足的條件下驅動植被生長的重要因素[31—33],因此對青藏高原生長季VSI的影響最大。然而在相對干旱的區域,升溫加速地表水分蒸發,對植被生長產生負面影響,而降水通過提高水分供應促進了生長季植被生長[31],使得草原和草甸生態系統對降水顯示出較強的敏感性。

另外,我們發現青藏高原生長季VSI及其氣候驅動力的時間變異性較高,之前研究顯示植被對氣候變化的響應是動態、非線性的[28],在青藏高原溫度升高且蒸散增加的環境下,水分對植被生長的影響愈發明顯,其在調節植被敏感性和維持生態系統穩定性方面逐漸發揮更大的作用[34],這也導致2000—2021年降水在青藏高原北部高山荒漠、高山草原和高山草甸的VSI呈現出上升的趨勢。而對于青藏高原南部地區,有研究[35]指出溫度的升高加速了植被蒸騰從而影響其光合作用,導致該地區P1—P2時期內植被對太陽輻射變化的響應變強(圖5),VSI呈現升高態勢。降水的持續增加促進了土壤水分和養分的運轉,在一定程度上緩解了溫度升高給植被帶來的負面影響,這可能是青藏高原南部地區VSI呈現下降態勢的原因之一。值得注意的是,本文數據選擇6—8月作為植被生長季,近20年里青藏高原生長季開始時間提前而結束時間逐漸推遲[24],生長季中植被的光合作用增強,對光照條件的需求增多,這可能是導致P2—P3時期青藏高原西部植被對太陽輻射變化敏感性逐漸增高的原因。

2000—2021年青藏高原VSI呈現西北部升高而東南部下降的態勢,我們將VSI在P2—P3時間段內升高區域的像元按數值由小到大排序,選出后50%的像元,以此劃分出VSI升高幅度較大的區域,以此探明目前青藏高原需要重點關注的植被敏感性升高區域,如圖8所示,可以看到目前需要重點關注青藏高原北方部分地區。此外,我們發現高山草原和高山草甸占青藏高原全部升高區域面積的70%,說明相比于森林等其他陸地生態系統,青藏高原草地生態系統對氣候變化的響應呈增加態勢?？紤]到青藏高原氣候多變,植被敏感性的持續增加可能會加劇青藏高原草地退化的風險[19],這也是目前相關學者和研究需要重點關注的問題。本文研究結果基于青藏高原生態系統敏感性的歷史與現狀,探究了青藏高原陸地生態系統對氣候變化敏感性的時間變異性,旨在為青藏高原生態系統敏感區域的動態監測提供參考。

圖8 基于VSI探究青藏高原目前需要重點關注的敏感區域Fig.8 Senstive areas of the Qinghai-Tibet Plateau that are needed to be paid attention in recent years based on the VSI metric

本文有兩個不足之處,一是我們研究中并未考慮人類活動。人類活動對青藏高原植被的影響已經得到證實,有研究使用殘差分析量化了氣候變化以外的因素(人類活動、二氧化碳以及氮沉降等)對植被變化的相應貢獻[36]。本文研究將植被的變化均歸因于氣候變化,這可能無法有效解釋青藏高原部分地區,例如中部三江源自然保護區、東北部以及南部地區植被對氣候變化的異常響應,圍封、放牧及保護區建立等人類活動會造成植被狀態的變化甚至土地利用類型的改變。二是研究中將2000—2021年分為3個時期研究青藏高原生長季VSI的時間變異性。由于研究中只考慮了青藏高原生長季,可用樣本量相對較少,為了確保每個時間段內用于多元線性回歸的樣本量足夠多且數量相近,文中將22年近似三等分為7年、7年和8年(樣本量一般>20)。如果分段過多,會造成樣本量相對較少,可能導致多元線性回歸結果不準確。此外,表1中縮短和延長時間序列長度情況下P1和P2時期VSI結果之間存在一定的變化,尤其是青藏高原西部VSI的空間分布存在相對較大的差異,這表明以2006年為斷點可以較好的體現VSI在前后兩個時間段的變化態勢,與本文研究VSI時間變異性的目標相符合。雖然已經有研究使用15年滑動窗口探討了VSI的時間變化趨勢[8],然而15年滑動窗口時間跨度過大,難以準確量化VSI的時間變異性,且青藏高原地區因其地勢高和生長季短的特點,可用的時間序列樣本較少,滑動窗口的應用會受到樣本量的限制導致VSI估算結果不準確,進而影響最終的結論。如何選擇合適的滑動窗口大小,解決時間窗口內樣本量過少的問題,是下一步研究的方向。

4 結論

(1)2000—2021年青藏高原陸地生態系統在生長季內VSI存在較高的空間異質性,東南部灌木和森林VSI數值較高,而西北部高山荒漠、高山草原和高山草甸的VSI較低。

(2)溫度主導著青藏高原55.89%地區的VSI變化,主要集中在東南部的灌木和森林地區。降水起主導作用的區域占總面積的19.24%,主要集中在東北高山草甸地區,而太陽輻射則主導青藏高原24.87%西南地區大部分高山草原的VSI變化。

(3)P1(2000—2006年)、P2(2007—2013年)和P3(2014—2021年)時期內青藏高原VSI的時間變異性較高,青藏高原18.39%像元內VSI呈持續增加而10.09%像元內VSI呈持續減少態勢。高山荒漠、高山草原和高山草甸的VSI在P1—P2時期基本不變而在P2—P3時期呈現上升態勢,與之相比,灌木和森林的VSI呈先增長后下降的態勢。

(4)3個時期內主導青藏高原VSI變化的氣候變量具有較強的時空異質性,其中溫度為主導因子的像元數量在P1—P2時期基本一致而在P3時期明顯減少,其占比分別為P1(58.15%),P2(61.34%)和P3(49.47%),降水為主導因子的像元數量在P1(18.57%)和P2(18.47%)時期內基本不變但在P3(26.64%)時期內明顯增加,與溫度和降水相比,以輻射為主導氣候要素的像元數量占比在3個時期內基本不變。

總體而言,青藏高原高山草原和高山草甸生態系統對氣候變化的響應呈增加態勢,在青藏高原氣候多變的背景下,VSI的持續增加可能會加劇青藏高原草地退化的風險,未來應給予更多關注。