青海三江源区高寒植被地表反照率变化及其辐射温度效应

摘要

地表反照率是影响地表辐射收支与能量平衡的重要地表物理参数,是区域和全球气候变化研究中的一个关键要素。以三江源为案例区,基于2001—2018年生长季(6—8月)中分辨率成像光谱仪(MODIS)地表反照率(MCD43C3)产品,以及同期气候和植被指数数据,应用随机森林回归算法量化植被和气候对地表反照率时空变化的影响分析了土地利用/覆被变化导致的地表辐射特性参数(地表反照率)的改变引起的辐射温度效应。结果表明:三江源区域生长季地表反照率在空间上呈自东南向西北递增的特征,其均值为(0.163±0.027),集中分布在0.12—0.18。长江源园区、黄河源园区以及澜沧江源园区地表反照率差异较大,分别是(0.177±0.036)、(0.153±0.037)和(0.156±0.002)。从年际变化来看,研究区地表反照率以每10年(0.152±0.763)%速率不显著下降(P=0.47),但其变化趋势存在明显空间分异,其中显著减少(增加)的区域占8.4%(1.9%),长江源园区、黄河源园区以及澜沧江源园区以不同速率下降,分别为每10年下降(0.078±0.900)%、(0.215±0.740)%、(0.152±0.450)%。三江源地表反照率时空变化受气候和植被因子双重影响,而植被因子是主导因子。在气候因子中,最高气温对地表反照率年际变化的影响最大,其次是降水,影响最小的是最低气温。生长季地表反照率变化的辐射温度效应总体上表现为辐射增温效应,值为(0.11±0.42)℃,空间上既有增温效应,也有降温效应。植被覆盖度、地表反照率与辐射温度效应间为正反馈,生长季草地覆盖度增加(降低),地表反照率减少(增加)引起辐射温增(降温)效应。统计分析表明高寒退化植被恢复对区域地表反照率影响引起了辐射增温效应,需对该问题予以更多关注,建议开展进一步的观测和模拟研究,以更深入地揭示高寒草地生物地球物理过程和机制。