基于MODIS的东北地区自然植被生产力对干旱的响应

于成龙,刘 丹,*

1 中国气象局东北地区生态气象创新开放实验室,哈尔滨 150030 2 黑龙江省气象院士工作站,哈尔滨 150030 3 黑龙江省气象科学研究所,哈尔滨 150030

干旱已成为全球陆地生态系统面临的普遍问题[1],对全球碳、水循环产生重大影响,进而影响人类的生产和生活[2-3]。东北地区干湿分异典型、植被分布独特、自然地理区域相对完整,已成为全球变化和生态地理过程研究的热点地区,该区域生长季干旱的空间分布特征为西重东轻[4],在近50年中半干旱边界总体呈向东和向南扩展的趋势[5],而且在未来30年干旱还有可能逐步严重[6-7]。

遥感和地理信息技术的发展提高了区域或全球尺度干旱事件的监测效率,一些表征干旱的指数也应运而生,如TVDI(温度植被干旱指数,Temperature-Vegetation Dryness Index)、VCI(植被条件指数,Vegetation Condition index)[8]、TCI(温度条件指数,Temperature Condition Index)[9]、VHI(植被健康指数,Vegetation Health Indices)[10]、DSI(干旱敏感性指数,Drought Severity Index)[11]、SPI(标准化降水指数,Standardized Precipitation Index)[12]、PDSI(帕尔默干旱指数,Palmer Drought Severity Index)[13]和后来改进的scPDSI(改进帕默尔干旱指数,Self-calibrating Palmer Drought Severity Index)[13]等,在不同尺度和地域监测干旱均取得了较好效果。目前有许多证据表明,陆地生态系统在受到干旱胁迫时会表现出植物光合作用下降、呼吸代谢降低等适应性状[14-16],但植物的水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)[11]、碳利用效率(Carbon Use Efficiency,CUE)[17]、土壤微生物活动[18-19]的表现却不尽相同,而且区域间的植被类型和环境因素差异较大,结论也会出现差异[20]。

过去的10年是自19世纪80年代以来最温暖的10年[21],为回答在近几十年中最暖10年间东北地区自然植被对干旱如何响应,本研究以东北地区自然植被为研究对象,基于MODIS数据产品、降水数据和scPDSI开展以下研究：①了解2002—2013年东北地区年降水量和干旱的时空分布特征；……