导 言
植被物候（Vegetation Phenology）是表征植被生命周期和季节时间的指标，对地表能量、碳平衡和区域气候有着重要影响。随着全球变暖，青藏高原地区极端气候事件的频率、强度和持续时间不断增加，极大地影响了青藏高原草地物候，已有研究证明了季前极端气候事件对草地春季物候和秋季物候产生不同影响。然而，青藏高原草地生长季长度（the Length of Growing Season, LOS）对不同类型极端气候事件（如极端热、极端冷、极端干旱和极端湿润）的响应机制尚不明确。因此，本研究首先分析了2000-2022年青藏高原草地物候空间分布特征以及年际变化趋势。其次，采用事件一致性分析方法量化草地LOS异常与极端气候事件同时发生的可能性。最后，分析了不同生态区草地LOS对不同强度极端气候的敏感性。该研究加深了我们对不同水热条件下草地与极端气候事件响应关系的理解，为未来气候变化情况下，青藏高原草地生态系统的管理和保护提供参考。
该研究成果近期以“Response of Grassland Growing Season Length to Extreme Climatic Events on the Qinghai-Tibetan Plateau”为题发表于国际期刊Science of the Total Environment杂志（IF = 9.8）。该研究得到国家自然科学基金委三项项目支持（42192580, 42271356, 42171305）
方 法
青藏高原地区位于中国西南部，平均海拔超过4000米，土地覆盖类型主要为草地，所占面积约60%。
图1. 研究区概况
本文基于MCD12Q1 NDVI数据，利用GEE平台提取了青藏高原草地物候关键参数：生长季开始（the Start of Growing Season, SOS）、生长季结束（the End of Growing Season, EOS）和生长季长度（the Length of Growing Season, LOS）。采用Theil-Sen’s Slope 和MK检验方法，分析青藏高原草地物候年际变化趋势。
此外，基于ERA5 日最高气温、日最低气温和日降水量以及土壤水含量数据，利用标准化异常的方法，识别极端气候事件（极端热、极端冷、极端干旱和极端湿润）和草地LOS异常。异常识别计算公式如下：
事件一致性比率（Coincidence Rate, CR）用来描述LOS异常与极端气候事件同时发生的概率，其定义为草地LOS异常与极端气候事件同时发生次数和极端气候事件发生次数的比率。
草地LOS对极端气候平均强度的敏感性计算公式如下：
结 果
结果表明青藏高原草地LOS有明显的空间分布特征，即自西向东草地LOS逐渐延长。这种空间分布特征依赖于当地的水热条件，即气温越高或降水越多的地方，草地LOS越长，相反越短。
图2. 青藏高原草地LOS空间分布特征
此外，青藏高原草地在2000-2022年期间，SOS以0.18天/年提前，EOS以0.1天/年推迟，LOS以0.28天/年延长。
图3. 青藏高原草地物候年际变化趋势, (a) SOS, (b) EOS, (c) LOS
当极端气候事件发生时，青藏高原草地LOS负异常发生的概率要显著高于LOS正异常发生的概率，其中极端干旱事件与草地LOS负异常一致性最高（CR=0.78），极端湿润事件有可能会促进LOS延长。
图4. 青藏高原草地LOS异常与极端气候事件的一致性比率（CR）空间分布
图5. 青藏高原草地LOS异常与极端气候事件的一致性比率
我们发现，草地LOS负异常与极端气候事件的CR依赖于当地的水热条件。草地LOS负异常与极端气候事件的CR在不同气候梯度下表现出显著的变化趋势，即随着生长季平均气温（降水）的升高，极端热（极端湿润）的CR逐渐升高，而随着生长季平均降水的降低，极端干旱的CR升高。
图6. 不同气候梯度LOS负异常与极端气候事件的一致性比率分布, (a) 极端热，(b) 极端冷，(c) 极端湿润，(d) 极端干旱
草地LOS异常与不同极端气候事件的CR表现不同，是因为不同生态区草地对特定的极端气候事件的敏感性不同。我们进一步分析发现，高寒生态系统的草地比温带生态系统的草地对极端气候事件更为敏感，总的来说，草地LOS对极端干旱、极端湿润、极端热和极端冷事件的敏感性绝对值依次递减。
图7. 草地LOS对极端气候事件强度的敏感性
图8. 不同生态区草地LOS对极端气候事件的敏感性
结 论
本研究分析了2000年至2022年青藏高原草地物候空间分布特征和年际变化趋势，并且，通过事件一致性和敏感性分析方法，探究了不同水热条件下，草地LOS对极端气候事件响应。我们的研究为了解极端气候事件对青藏高原草地LOS的影响机制提供了宝贵的见解，特别是有助于理解在不同生态系统和当地水热条件下草地对多种极端气候事件响应。
论文引用信息
引用方式：
Zhong, R., Yan, K*., Gao, S., Yang, K., Zhao, S., Ma, X., Zhu, P., Fan, L., & Yin, G. (2023). Response of grassland growing season length to extreme climatic events on the Qinghai-Tibetan Plateau. Science of The Total Environment, 168488.
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168488
论文作者：
钟润，闫凯*，高思，杨凯，赵爽，马轩龙，朱鹏，樊磊，尹高飞
通讯作者：
闫凯 kaiyan@bnu.edu.cn
基金资助：
National Natural Science Foundation of China Major Program (42192580) and the National Natural Science Foundation of China (42271356 and 42171305).
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