GRL | 基于植被结构和生理指数的森林物候分析

导读

全球森林覆盖面积大约占到陆地面积的30%，同时森林生态系统对于缓解大气CO2浓度上升起到不可忽视的作用。森林生长具有显著的季节变化特征，因此森林物候的变化对于森林碳汇的研究以及陆地生态系统模型的发展都有重要的意义。目前卫星遥感数据广泛应用于森林物候监测以及森林物候对于气候变化的响应，而使用的遥感产品主要分为两类：（1）植被结构指数，比如normalized difference vegetation index (NDVI)等；（2）植被生理指数，比如表示叶绿素/胡萝卜素变化的chlorophyll/carotenoid index (CCI)。但是这两种指数在表示植被的物候变化的区别的研究还很少，因此本文作者利用站点通量数据评估了植被结构和生理指数对于森林物候变化的监测效果。

原文信息

正文

作者基于33个常绿针叶林和18个落叶阔叶林站点的GPP观测数据，研究了植被结构的3个指数 (NDVI, EVI, and NIRv)以及植被生理1个指数（CCI） 在表征森林物候方面的区别。

图1. 落叶阔叶林生长季开始和结束时间

对于落叶阔叶林而言，生长季开始时间的结果表明，NIRv的效果最好，其次是EVI和CCI，而对于生长季开始时间的结果表明，CCI的结果最接近观测，而表征植被结构的NDVI, EVI, and NIRv效果都不太好。对于落叶阔叶林，通常是林下的植被先生长，然后才是树木开始生长。相比于观测，NDVI表示的生长季开始时间都早于观测，主要是因为NDVI对于林下植被的变化非常敏感，而EVI和NIRv对于背景的敏感性较低。

图2. 常绿针叶林生长季开始和结束时间

对于常绿针叶林而言，不管是生长季开始时间还是生长季结束时间，NDVI, EVI和NIRv的效果都不太好，而CCI的结果更加接近观测的结果。CCI可以从植被生理的角度监测植被物候，相比于结构指数具有较为明显的优势，特别是对于常绿针叶林这种结构的季节变化不明显的植被类型。