非平稳气候下从土壤湿度到植被的状态依赖型干旱传播

《Scientific Reports》：State-dependent drought propagation from soil moisture to vegetation under a non-stationary climate

　　

摘要

干旱由土壤湿度向植被的传导是一个受生态系统特征和气候影响的复杂过程。生态系统特征与非平稳气候对这一过程的联合效应仍未得到充分理解。本研究通过分析 2000 年至 2025 年期间 ERA5-Land 土壤湿度数据和 MODIS 归一化植被指数（NDVI）数据，研究了伊朗全境干旱传导的动力学特征。估算了森林、草原和农田等特定生态系统的根区土壤湿度，并在平稳和移动基准框架下，通过滞后互相关分析量化了传导动力学。考察了干燥、正常和湿润条件下的状态依赖响应。传导行为在不同生态系统间存在显著差异。农田表现出最强的相关性和最短的观测滞后（r?=?0.138，滞后?=?0 个月），草原表现出中等程度的响应（r?=?0.091，滞后?=?1 个月），而森林则显示出最弱但延迟最久的耦合关系（r?=?0.042，滞后?=?12 个月）。在 10 年移动基准框架下，农田的峰值相关系数从 0.138 增加到 0.254，草原从 0.091 增加到 0.200，森林从 0.042 增加到 0.161，而森林和农田的主要传导滞后时间保持不变。结果表明，干旱传导具有强烈的状态依赖性，演变的气候基准主要改变传导强度而非传导时机。