《Trees, Forests and People》：Structural and Seasonal Vegetation Changes in a Dryland Forest in Eastern Sudan across Pre-Conflict and Conflict-Displacement Periods
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冲突相关的人口流离失所可能对脆弱的旱地森林施加额外压力，但其对森林变化的贡献难以与先前存在的人为和气候驱动因素区分。本研究评估了2019年至2025年间苏丹东部Wad Al-Bashir森林（WABF）的结构性与季节性植被变化。利用Sentinel-2影像和线
冲突相关的人口流离失所可能对脆弱的旱地森林施加额外压力，但其对森林变化的贡献难以与先前存在的人为和气候驱动因素区分。本研究评估了2019年至2025年间苏丹东部Wad Al-Bashir森林（WABF）的结构性与季节性植被变化。利用Sentinel-2影像和线性光谱混合分析（LSMA）量化了光合植被（PV）、非光合植被（NPV）和裸土（BS），同时利用MODIS NDVI表征了四个干扰类别的峰值季节植被动态。基于PV变化的研究特异性相对结构退化指数（RDI）表征了相对结构变化的空间格局。PV从2019年的2,896.6公顷下降至2025年的968.3公顷，而BS从183.2公顷增加至1,769.0公顷。约75%的森林面积被归类为相对严重结构退化。MODIS分析显示，各干扰类别的植被动态随时间存在显著差异，其中健康森林区域的峰值季节NDVI从2022年的0.763下降至2025年的0.401。2018–2025年雨季降雨量仍高于1991–2020年气候平均值，尽管总量在2019年后总体下降，2024年出现暂时性增加。2023年的Sentinel-2观测数据获取于2023年4月冲突爆发之前，表明结构退化在冲突前已明显存在。至2025年进一步恶化。流离失所可能对先前存在的资源利用、放牧和农业扩张施加了额外压力，但其独立贡献无法确定。集成的LSMA-MODIS框架为异质性旱地森林的结构性与季节性植被变化提供了互补证据。
一、研究背景与问题
旱地森林在干旱和半干旱地区提供着至关重要的生态与社会经济功能，包括维持生物多样性、调节碳储存、保护土壤，以及为数百万人的生计提供薪柴、饲料、木材和其他生态系统服务。然而，这些生态系统本质上十分脆弱，因为其生物生产力受到有限且高度波动的降雨制约，且从干扰中恢复的速度往往缓慢。因此，即使人类压力适度增加，也可能导致持续的生态退化。
在众多旱地地区，农业扩张、牲畜放牧、薪柴采集、木炭生产和其他形式的资源开采已使森林退化加剧。与完全森林转化不同，退化可能在剩余森林覆盖内渐进发生，涉及植被结构和组成的变化，这些变化难以通过传统土地覆盖分类加以检测。在异质性旱地森林中，不同植被和土壤组分可能共存于同一像元内，季节性变化也可能掩盖长期趋势，这使得准确监测退化面临重大挑战。
苏丹占据非洲旱地带的大片区域，其森林和林地对农村社区是重要的自然资源。然而，数十年来这些生态系统一直承受着土地利用变化和资源开采的持续压力。自2023年4月以来，武装冲突通过人口流离失所和既有生计系统的瓦解引入了额外的潜在压力来源。然而，冲突相关流离失所对观测到的森林退化的贡献程度仍难以与先前存在的土地利用压力、气候变率和其他局部驱动因素区分开来。
尽管冲突与森林退化之间的关联日益受到关注，但关于森林结构组成变化如何与旱地景观中冲突相关人口流离失所时期在时间上相关联的经验证据仍然有限。大多数先前研究主要关注森林损失或土地覆盖变化，对剩余森林覆盖内植被与裸露土壤比例组成的渐进变化或季节性植被动态的洞察有限。因此，需要更详细的森林状况评估，以识别可能在完全森林清除显现之前发生的变化。将亚像元植被组成信息与卫星衍生的季节性植被动态相结合，为检测渐进结构变化同时表征植被状况的时间变异提供了机会。
Wad Al-Bashir森林（WABF）为检验这些过程提供了合适的案例，因为它位于苏丹东部，长期人为压力与大量冲突相关人口流离失所并存。重要的是，用于结构分析的2023年Sentinel-2观测数据获取于2023年2月至3月，早于2023年4月冲突爆发。因此，2023年观测到的结构变化不能解释为冲突后效应。这一时间序列使研究能够区分冲突前已发生的退化与2025年才显现的变化，同时冲突时期提供了可能发生额外人为压力的背景。
二、研究内容与结论
本研究解决了三个相关问题：（1）2019年至2025年间WABF的结构组成如何变化？（2）此期间结构退化发生在何处且相对幅度如何？（3）2019-2025年间，包括从冲突前到冲突时期的过渡，各干扰类别的季节性植被动态有何差异？为回答这些问题，研究人员集成了Sentinel-2 LSMA、MODIS MOD13Q1峰值季节NDVI和CHIRPS雨季降雨数据。研究旨在检测和表征森林变化，而非将变化归因于单一驱动因素。
三、主要技术方法
研究人员使用了三条互补的技术路径。第一条路径利用Sentinel-2 Level-2A地表反射率影像和线性光谱混合分析（LSMA），估算单个像元内光合植被（PV）、非光合植被（NPV）和裸土（BS）的分数丰度，采用四个端元（PV、NPV、BS和阴影）的约束解混模型。第二条路径利用MODIS MOD13Q1 NDVI时间序列，从四个代表性干扰类别（健康森林、牧民生营区、耕作区和砍伐区）的20个采样多边形中提取NDVI值，重建季节性轨迹。第三条路径利用CHIRPS v2.0日降水数据评估雨季降雨距平，提供气候背景。研究基于PV变化定义了研究特异性相对结构退化指数（RDI），并采用多边形级线性混合效应模型进行统计分析。
四、研究结果
4.1 结构组成的时间变化
LSMA分析结果显示，WABF的PV面积从2019年的2,896.6公顷大幅下降至2025年的968.3公顷，而BS面积从183.2公顷增加至1,769.0公顷。NPV也发生了相应变化。这一趋势表明森林结构组成发生了显著转变，活植被减少而裸露土壤增加，反映出渐进式结构退化过程。
4.2 相对结构退化的空间分布
基于RDI的分析显示，约75%的森林面积被归类为相对严重结构退化。RDI作为PV的逆线性变换，较高值表示PV丰度较低，即更强的相对结构变化信号。ΔRDI（2025年与2019年RDI之差）的空间分布揭示了结构退化的异质性格局。
4.3 季节性植被动态
MODIS NDVI分析显示，各干扰类别间的植被动态随时间存在显著差异。健康森林区域的峰值季节NDVI从2022年的0.763显著下降至2025年的0.401，表明即使在相对健康区域也出现了明显的季节性绿化衰退。不同干扰类别对季节性植被动态的响应存在差异。
4.4 降雨背景
2018–2025年雨季降雨量仍高于1991–2020年气候平均值，尽管总量在2019年后总体下降，2024年出现暂时性增加。这表明观测到的植被退化不能简单归因于降雨不足，因为降雨条件总体仍处于或高于气候平均水平。
五、讨论与结论
2023年的Sentinel-2观测数据获取于2023年4月冲突爆发之前，表明结构退化在冲突前已明显存在，因此2023年观测到的结构变化不能解释为冲突后效应。至2025年进一步恶化。流离失所可能对先前存在的资源利用、放牧和农业扩张施加了额外压力，但其独立贡献无法确定。研究强调，冲突相关流离失所可能代表对森林的潜在间接压力，而非直接可观测的退化原因。在受流离失所影响的景观中，对薪柴、放牧资源、农业用地和建筑材料需求的增加可能与先前存在的资源利用压力相互作用。
研究结论指出，集成的LSMA-MODIS框架为异质性旱地森林的结构性与季节性植被变化提供了互补证据。该框架能够检测在完全森林清除之前发生的渐进结构变化，同时表征季节性植被动态，为旱地森林退化的监测提供了更全面的方法。研究聚焦于检测和表征森林变化，而非将变化归因于单一驱动因素，这为理解冲突背景下旱地森林退化的复杂性提供了重要视角。
