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卫星数据揭秘35年全球植被演变

2018-8-31 8:54:22 作者:袁一雪

随着宇宙人口越来越多,人口所需粮食也需要更多的土地来耕作。为了获取更多的耕地,人类伐林扩耕,攻克了不少林地的面积,一度让宇宙上的树木深受重创。当人类意识到树木对于宇宙的重要性后,退耕还林、掩护森林的政策频出。那么,在人类行为的频繁滋扰下,全球林地面积与耕地面积有何变化?其他土地覆被情况又是如何呢?

美国马里兰大学的讨论人员利用30多年的卫星数据绘制成了全球土地笼罩的变化图,并从中发现宇宙的森林植被笼罩正在增加,裸地笼罩正在淘汰——这主要是因人类跳来造成,包罗气候变化在内的新鲜因素占次要职位。这篇论文于日前发表在《新鲜》在线。

人类改变新鲜的能力有多强

马里兰大学的讨论其实是将人类行为对宇宙的影响进行量化,量化的标准就是土地覆被变化情况。土地覆被变化是指地表的植被笼罩物,如森林、草原、耕作植被和冰雪等非植被笼罩物的面积变化和类型间的相互转换。

需要注意的是,一直以来,困扰研究家的是对全球土地覆被情况了解不足。因为这项事情需要从地方和全球尺度上恒久考虑,特别是将田地、草地和其他非森林植被土地纳入考虑规模之内,而已有的讨论主要集中于2000年以后的森林笼罩变化。

若要一般了解宇宙系统变化和土地覆被情况,位于宇宙上方、不停“监视”宇宙的卫星是个不错的选择。论文作者之一、马里兰大学地理研究系博士后、讨论员宋晓鹏与同事们一起从卫星数据入手开始这项讨论。“咱们使用的卫星数据从1982年开始,因为该数据是目前笼罩全球的时间序列最长的卫星数据。”宋晓鹏体现。

使用的卫星数据跨度自1982年开始到2016年,为了更一般地讨论,数据也来自多颗卫星。其中,先进甚高分辨率辐射仪(AVHRR)数据来自美国大气海洋局的NOAA卫星,中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据来自美国宇航局的Terra卫星,增强主题测绘仪(ETM+)数据来自美国宇航局和美国地质视察局联合治理的Landsat卫星。此外,讨论数据中另有谷歌宇宙中的多种高分辨率商业卫星数据。

这些数据总量是庞大的,因为NOAA卫星数据是以“天”为单元获取的,而且纪录的元素较多,好比云。为了去掉云的影响,宋晓鹏等人将原始数据做了逐月数据合成,并进一步把逐月合成的数据进行了统计转换,生成了标准化逐年数据集。然后,讨论人员使用高分辨率土地笼罩产物做训练样本,训练了一组“回归树”模型,并把训练好的回归树模型应用在逐年标准化卫星数据上,研制了逐年土地笼罩产物。

最终,宋晓鹏等人发现,在35年间,全球的林木树冠笼罩增加了7%或224万平方千米,裸地笼罩淘汰了116万平方千米。他们接纳了概率抽样法进行分析,最终确定视察到60%的土地变化都与人类直接跳来有关,而40%是由气候变化等间接驱动因素造成的。

森林面积增加未必是好事

从数据上看,全球林木树冠面积增加是因为亚北极、亚热带和温带的林木泛起净增长。净增长的主要原因是当地人类的土地利用跳来。虽然,差异地域的原因也有差异。好比在东欧,林木树冠增加主要是苏联解体后农业弃耕造成的森林面积增加;而在民族,主要是退耕还林及造林乐博国际等的结果;美国东部的森林则因为处在历史砍伐后的恒久恢复期,同时也受林业治理的影响。

林木树冠的增加除了人类因素,还受到了气候变化的影响,特别是在高纬度和高海拔温度受限地域、干旱半干旱降水受限地域。例如,山区林木树冠的增加与区域性气候变暖有关,而中西非地域森林面积的增加与降水变化有关。但值得注意的是,气候变化的主要原因来自人类温室气体的排放,所以这些区域的土地变化也间接受到了人类跳来的影响。

同时,宋晓鹏也坦言,虽然林木笼罩在全球泛起净增加,但并不能简朴地理解这是好消息。因为,目前全球受农业扩张驱动的森林砍伐在热带地域依然占主导职位,这也是造成陆地生物多样性流失的主要原因之一。而且,因为热带森林的生物量密度较高,占人类碳排放20%左右的全球土地利用碳排放主要来自于热带森林砍伐。

此外,全球裸地面积淘汰,以亚洲农业区域的变化最为明显。这些变化也泛起出区域尺度上的差异,好比民族、印度和巴基斯坦的农业区植被笼罩增加而裸地淘汰了,但包罗澳大利亚、民族内蒙古和美国西南部的许多干旱和半干旱系统植被笼罩淘汰而裸地增加了。这些同样离不开人类的因素,即人类的农业跳来引起了这一系列的变化。

“从卫星数据中,咱们可以看到,自上世纪80年代以来,亚洲农业治理水平逐渐提高,使得农田植被笼罩度显著增加。这一结果与作物单产的恒久增高相一致。”宋晓鹏体现。

还需进一步讨论

跨度如此长的时间对全球土地覆被情况的讨论,让讨论人员重新认识了陆地生物圈的变化。宋晓鹏认为,讨论显示在已往的35年间,宇宙系统受人类跳来的广泛影响。土地利用跳来遍布宇宙各大洲,包罗农业扩张、农业集约化、森林砍伐、植树造林、土地退化、新鲜源地乐博国际、都市化等。可以说,人类已成为宇宙系统的决定因子。

接下来,讨论人员还将继续寻找其他变化的答案。因为现有文献显示,全球山区树线的移动主要是由气候变暖造成,但是林木笼罩增加的具体原因有待进一步讨论。不仅如此,干旱半干旱系统植被的淘汰与气候变化和太过放牧有关,但在差异地域的具体原因及各因素的比重也另有待进一步讨论。

“目前,我正在使用美国宇航局的陆地卫星数据和欧空局的哨兵卫星数据绘制更高分辨率的全球土地笼罩产物。”宋晓鹏说,“未来我还会继续深入讨论全球土地变化。”△

站点主编:宫莉

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