中国内蒙古额尔古纳市观测气候变量及其对植被动态影响的反馈机制研究

《Scientific Reports》：Investigation on the observational climate variables and the feedback of vegetation dynamics at Ergun City, Inner Mongolia, China

　　

摘要

在这项研究中，我们比较了1982年至2016年间实地测量的地面气候变量与多年标准化植被指数（NDVI）数据集，利用时间序列分析、相关性分析和主成分分析（PCA）来描述中国内蒙古额尔古纳地区的气候变化及植被与气候之间的相互作用。为了揭示气候与植被关系中的时间滞后效应，我们构建了向量自回归（VAR）模型，并进行了脉冲响应分析和因果关系分析。研究发现，过去几十年的区域气候变化主要表现为气候变暖和降水减少。其中，区域气候变暖主要是由夏季温度升高引起的，而非北半球普遍报道的冬季温度升高。各气候变量之间存在高度相关性。PCA分析表明，第一主成分反映了与温度相关的变量，第二主成分反映了与湿度相关的变量；而在季节尺度上，夏季和冬季的主成分分别为湿度和温度。VAR分析显示，降水量对NDVI的影响大于温度。NDVI对湿度的反馈作用显著，而对温度的反馈作用不显著。与多元线性回归方法相比，VAR模型在预测NDVI方面表现更优。本研究充分考虑了气候系统中的共线性和时间滞后效应，深入探讨了气候与植被之间的关系。气候与植被之间的因果关系表明，NDVI对气候变率具有反馈作用，同时植被在缓解和调节区域气候方面发挥着重要的生态功能。