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在西非干旱地区，气候变化对生态系统影响显著，为探究植被对气候变化的响应，研究人员以邦蒂奥利自然保护区（BNR）为对象，结合多种数据与 GAM 模型开展研究。结果表明植被呈下降趋势，与温度升高、降雨减少有关。该研究为保护区管理提供依据，助力实现 SDG 13 和 15。
在广袤的地球生态系统中，干旱地区生态系统就像脆弱的 “生态孤岛”，对气候变化极为敏感。随着全球气候的持续变化，干旱地区的植被正面临着前所未有的挑战。西非干旱地区作为众多珍稀植物的家园，在全球生物多样性版图中占据着重要地位，然而，这里的植被却因气候变化陷入危机。以往研究虽关注到气候变化对植被的影响，但在具体保护区内，缺乏对植被 - 气候相互作用在时空维度上的深入剖析，也缺少整合气候数据与卫星植被指数评估长期动态的研究框架，这使得制定有效的保护区生态保护策略困难重重。为解开这些谜团，来自多机构的研究人员对西非布基纳法索的邦蒂奥利自然保护区（BNR）展开研究，相关成果发表于《Environmental Challenges》。
研究人员为深入探究植被与气候之间的复杂关系，采用了多种关键技术方法。在数据获取方面，利用美国地质调查局（USGS）提供的 Landsat 系列卫星影像（包括 Landsat 4、5、7、8），通过谷歌地球引擎（GEE）平台获取数据，这些影像提供了高分辨率的地表信息，时间跨度从 1993 年至 2023 年，为长期趋势分析奠定基础。同时，从 CHELSA（地球陆地表面高分辨率气候学数据）版本 2.1 获取气候数据，包括月平均温度和降水量，其高空间分辨率（30 弧秒，约 1km）的数据有助于精确分析气候因素对植被的影响。在数据分析阶段，运用广义相加模型（GAM）在 R 软件中进行分析。该模型能有效捕捉植被指数（如归一化植被指数 NDVI）与气候变量（温度、降水）之间的非线性关系，为研究植被对气候变化的响应提供了有力工具 。
研究结果如下：
- 气候动态：1993 - 2023 年，BNR 的降雨和温度变化明显。降雨呈现季节性变化，且年降雨量总体下降了 7.230mm；温度虽相对稳定，但有逐渐变暖的趋势，年平均温度升高了 0.447°C 。例如，2019 年降雨量最高，2021 年温度最高。同时，温度异常多为正值，反映出长期变暖趋势，而降雨异常波动较大，部分月份降雨变化显著。
- 植被动态：1993 - 2023 年，植被覆盖持续下降。NDVI 和 FVC 数据显示，植被绿色度逐渐降低，1993 年 NDVI 最高值为 0.727，到 2023 年降至 0.664，平均年 NDVI 也从 1998 年的 0.421 下降到 2023 年的 0.355。空间上，1993 年的茂密植被到 2023 年在保护区中部和东部区域变得稀疏，表明植被长期退化。
- 植被对气候动态的响应：GAM 分析表明，30 年间 NDVI 显著下降（R2 = 0.954，偏差解释 = 0.935） 。降雨与 NDVI 呈正相关，在 250 - 300mm 时植被响应达到峰值，之后趋于平稳；温度方面，NDVI 在 28°C 左右达到峰值，超过此温度植被状况下降。此外，季节性变化对植被分布有显著影响，雨季月份对植被有积极作用，而旱季部分月份影响不明显。通过对年度数据的分析发现，植被呈下降趋势，降雨和温度对植被格局有重要影响，但在空间尺度上，二者不能完全解释植被的空间分布模式。
在研究结论与讨论部分，研究明确了气候变化对 BNR 植被的显著影响。温度升高和降雨减少导致植被指数每年下降 0.051 ± 0.043，这与全球其他干旱地区的研究结果相似，表明植被对气候变化的响应具有普遍性。同时，研究也指出，除气候变化外，人为压力（如非法土地利用、伐木等）也对植被造成威胁，二者共同作用降低了西非干旱地区自然生态系统的恢复力。这一研究成果对保护区的可持续管理意义重大，为实现可持续发展目标（SDG 13 和 15）提供了科学依据。例如，通过了解植被对气候变化的响应，管理者可以制定针对性的保护策略，引入适应气候变化的植物物种，增强生态系统的韧性。然而，研究也存在一定局限性，如 CHELSA 数据缺乏不确定性信息，GAM 模型在处理数据异常值和外推预测方面存在不足。未来研究可进一步探索气候变化与人为压力的综合影响，为保护区管理提供更全面的科学支持。
