摘要
研究目的
生态韧性是生态系统抵御干扰并维持其功能的核心指标，对于实现可持续发展目标（SDGs）具有重要的科学意义。然而，现有的生态韧性研究受到静态数据和测量方法的限制，这些因素阻碍了对全球陆地生态韧性时空动态及其非线性驱动机制的系统和准确描述。本研究旨在通过提出一种基于卫星遥感观测得到的叶面积指数（LAI）数据的改进生态韧性评估方法来填补这一研究空白，探索全球陆地生态韧性的时空模式、驱动因素及未来变化，从而为生态韧性评估的理论框架做出贡献，并为生态恢复和修复提供实用工具。
研究范围
研究范围为全球陆地生态系统（采用栅格尺度进行评估）。
研究时间范围
历史时期：2001–2021年；未来情景：基于第六阶段耦合模型比较项目（CMIP6）的多情景数据。
主要研究对象
本研究关注全球陆地生态系统整体，使用叶面积指数（LAI）作为状态变量来表征生态系统状况。
研究方法
本研究提出了一种结合关键减缓理论（critical slowing down theory）和凸模型方法（convex model approach）的生态韧性评估方法。利用LAI作为状态变量来量化全球陆地生态韧性，并采用极端梯度提升（XGBoost）算法分析影响生态韧性的因素的非线性响应。未来全球生态韧性的变化基于第六阶段耦合模型比较项目（CMIP6）的多情景数据进行模拟。
研究结果
综合分析显示，全球生态韧性存在显著的区域异质性和时空动态性。高生态韧性区域主要分布在低纬度湿润地带。2001年至2021年间，全球生态韧性整体呈上升趋势。影响生态韧性的主要因素包括潜在蒸散量、植被覆盖度和温度，这些因素均表现出显著的阈值效应。未来情景模拟表明，低碳路径有助于减轻生态韧性的丧失。在SSP1-2.6情景下，脆弱地区的生态韧性达到最高值3.97。
主要结论
本研究在三个方面为生态韧性评估的理论框架做出了贡献：（1）能够准确识别生态脆弱区域（表现为抵抗力弱）和生态退化区域（表现为韧性下降）；（2）明确了全球陆地生态韧性的空间变化模式；（3）为生态恢复和修复提供了实用工具。通过揭示全球陆地生态韧性的空间差异，这种系统化的方法为有针对性的生态恢复和适应性管理奠定了科学基础。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
数据可用性声明
数据可在公开可访问的存储库中获取。本研究中的LAI数据可在全球变化研究数据出版与存储库（Global Change Research Data Publishing & Repository）中找到，链接为：https://www.geodoi.ac.cn/doi.aspx?Id=3403。K?ppen–Geiger气候分类数据可在GLoH2O平台获取，链接为：https://www.gloh2o.org/koppen/。MODIS IGBP土地覆盖植被数据可在NASA地球观测数据（NASA Earth Observation Data）中获取，链接为：https://www.earthdata.nasa.gov/data/catalog/lpcloud-mcd12c1-061。气象数据可在Climatic Research Unit的高分辨率网格数据集中获取，链接为：https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/hrg/。NDVI数据可在Zenodo平台获取，链接为：https://zenodo.org/records/8253971。STWSI数据可在国家青藏高原科学数据中心获取，链接为：https://data.tpdc.ac.cn/zh-hans/data/756329ac-ebdc-4bf2-bf76-0134470307e8。不同情境下的CMIP6 LAI数据可在地球系统模型评估项目（Earth System Model Evaluation Project）中获取，链接为：https://esgf-node.llnl.gov/projects/cmip6/。
