植被主导陆地和大气之间的水、碳和能量的交换，并为人类社会提供生态系统服务。基于遥感数据的研究表明，自20世纪80年代以来，全球植被变绿一直持续至今。植被变绿不仅是气候和大气变化共同作用的结果，还通过生物地球化学和生物地球物理过程反馈到气候中。
北京大学城市与环境学院朴世龙院士团队在《Nature Reviews Earth & Environment》发表论文“Characteristics, drivers and feedbacks of global greening”，综述了20世纪80年代以来全球植被变绿时空格局的研究进展，讨论了在全球和区域尺度上影响植被变绿的驱动因素，并评估了植被变绿对碳循环、水循环和能量平衡的影响。
研究内容
结果：
（1）全球变绿的特征
基于LAI数据的研究表明，自20世纪80年代以来，全球52%（P<0.05）到59%（P<0.10）的植被区域的生长季LAI呈增加趋势。一些研究利用AVHRR和MODIS数据得出植被变绿出现停滞甚至逆转的结论，这可能与传感器老化和数据处理过程有关。关于其他的一些植被指数，如EVI和NIRv等的相关研究也证明了全球植被变绿的趋势。
从空间分布来看，北半球高纬度地区的植被变绿较为明显，如阿拉斯加北部和加拿大东部等地区。北半球温带地区对全球变绿的贡献较高，约占二分之一，其中中国和印度两国的对全球LAI增加的贡献约占30%。热带地区对全球变绿的贡献约占四分之一。南半球温带地区也存在较为普遍的变绿趋势。
图1 卫星反演的全球植被指数、植被光学厚度、连续日光诱导叶绿素荧光的变化
图2 叶面积指数变化的空间分布格局
（2）全球变绿的驱动因素
当前影响全球植被变绿的因素包括二氧化碳施肥效应、气候变化、氮沉降、土地利用管理。
二氧化碳施肥效应：利用动态全球植被模型（DGVMs）的分析表明，二氧化碳施肥效应是全球植被变绿的主要驱动因素，其贡献占近70%。
气候变化：气候变化，如人为因素导致的温度升高和降水变化，是全球28%的植被区域绿度变化的主要影响因素。但不同区域之间气候变化对植被变绿的影响具有差异性，气候变化对全球植被变绿的贡献只有8%。
土地利用变化：在不同地区，土地利用管理对植被变绿的影响的差异较大。北半球温带地区19%以上的植被地区的绿度变化主要受土地利用变化的影响。
氮沉降：氮沉降的数量、速率和分布对植被变绿造成影响。目前包含氮循环的动态全球植被模型较少，且对相关过程的表征不充分，未来需要优化植被模型中氮循环的相关过程。
图4 生长期LAI平均值变化趋势的归因。a：基于卫星观测（OBS）的1982-2009年LAI的变化趋势，将其归因于CO2（CO2）上升、气候变化（CLI）、氮沉降（NDE）和土地覆盖变化（LCC）。b：不同驱动因素对LAI变化趋势的贡献。c：生长季LAI平均值的主导驱动因素的空间分布
（3）全球变绿的反馈
对碳循环的影响：全球植被变绿增加了陆地碳储量，减缓了气候变暖
对生物地球物理过程的影响：全球变绿通过改变地表生物地球物理性质，对水文循环和气候产生影响。全球植被变绿会加剧全球水循环，导致土壤水分和地表径流的变化，改变水资源的空间分布。另外，全球植被变绿通过改变蒸散发和大气环流影响地表温度。
图7 近期植被变绿对气候系统的生物地球物理反馈
20世纪80年代以来全球植被变绿是进入人类世后生物圈变化最为显著的特征之一。该文章从全球变绿的特征、驱动因素、对气候系统的反馈三方面梳理和综述了关于植被变绿的研究进展。通过对全球植被变绿的进一步探究以及相关观测技术、模型模拟能力的发展，人们在全球植被动态方面取得了重大进展。未来研究需进一步加强遥感对植被的观测能力，并完善地面观测系统以便验证卫星数据。
论文引用
Piao, S., Wang, X., Park, T. et al. Characteristics, drivers and feedbacks of global greening. Nat Rev Earth Environ 1, 14–27 (2020). https://doi.org/10.1038/s43017-019-0001-x
转自：“生态遥感前沿”微信公众号
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