最新发表:基于遥感植被指数时序定义的物候事件值得特别关注么?

发布日期:2020-05-14 19:25
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物候事件意义
      物候是对气候变化十分灵敏的生物指示因子,大量的研究通过地面与遥感观测追踪植被物候对气候变暖的响应。地面观测物候通常以关键生育变化时间的形式记录,比如萌芽、展叶、开花、结果等。而遥感观测物候期则通常对应于植被指数曲线上具有一定几何特征的时点,比如拐点、最快变化速率时点、特定百分位时点等。 然而,通过遥感观测到的地表物候期(Land surface phenology)与地面观察的植株物候事件在内涵上通常被认为存在很大的差异。由于遥感像元通常包含多种植被类型并且植被指数曲线需要经过滤波或拟合等平滑预处理,地面上观测到的植物形态上的关键变化在遥感信号上是非常模糊的。二者的差异给理解和验证遥感观测到的物候变化带来困扰。
      本研究重新审视了“良好”物候事件的标准,并认为物候与气候因子之间的关系是物候研究最重要的意义之一。从“气候变化的灵敏指示因子”这一视角出发,我们以物候期的温度敏感性和相关性为标准,评价不同遥感物候指标定义方式的“好坏”,而不是通过与地面观测物候事件的一致性来评价不同遥感物候指标。以中国北方地区的冬小麦种植区为研究区,我们比较了不同阈值的相对阈值法和曲率法得出的冬小麦春季物候期的温度相关性和敏感性。结果表明,植被曲线上不存在一个特定几何意义的时点比起其他时点具有更高的温度敏感性或相关性,也就是说是整条植被指数曲线而不仅仅是其中的特殊点对温度变化产生响应。因此,我们认为在植被指数曲线上并没有一个或几个特定时点值得特别关注。
      为此,本研究通过连续相对阈值定义的时点,研究整段植被指数曲线对温度变化的响应。通过该方式发现植被指数曲线上对季前均温最敏感或最相关的时点(通过相对阈值定义)在空间上表现出良好的纬度梯度。平均而言,纬度每增加一度,与季前均温相关性和敏感性最高的物候阶段阈值分别降低了9.92%和14.69%,即对温度最敏感的物候阶段随纬度的增加在前移。这一结果意味着,传统上仅注几个特殊物候事件可能会错过与季前均温最敏感和相关的物候发育阶段,从而减弱其作为气候变化指示因子的意义。因此,本文认为对于遥感数据而言,分析物候过程对气候变化的响应,相比分析物候事件,更为合适且更有意义。

该研究已发表于最新一期Ecological Indicators 上。  

REF: Chen X., Wang W., Chen J.*, Zhu X.,  Shen M., Gan L., Cao X. (2020). Does any phenological event defined by remote sensing deserve particular attention? An examination of spring phenology of winter wheat in Northern China. Ecological Indicators. 116, 106456.
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