4月22日是世界地球日，今年的主題是“我們的能源，我們的地球”。

植被是地球的“綠色肺葉”，更是可再生能源的重要載體。如何精準監測和評估全球植被動態，成為生態研究和可持續發展的重要課題。

植被遙感技術通過光譜、雷達、熱紅外等多維感知手段，構建精準、高效、全天候的地球植被生態監測網，能夠揭開植物生長的奧秘。中國科學院空天信息創新研究院在相關研究中取得系列進展。

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植被遙感的“望聞問切”

植被遙感通過解析植被的光譜、結構和溫度特征，實現對其健康狀況的全面“診斷”。

植被的光譜特征與植被冠層結構、葉片色素含量等因素密切相關。借助植被的光譜特征，科研人員可以評估植被的健康狀況和環境適應能力，為植被建立健康評分標準——植被指數，簡單快速地反映植被的生長狀態。植被指數值越高，表示長勢越好，值越低，表示長勢越差。

▲植被特征光譜反映植被生長狀況

激光雷達可穿透植被冠層，通過點云數據獲取植被高度、密度等三維結構信息。例如，單一草地層的雷達回波波形僅有單峰，而復雜林灌草結構則呈現多峰波形。

激光雷達信號穿透植被冠層的能力極大地拓展了科研人員對森林生態系統的認知維度和研究深度。

▲激光雷達反映波形不同森林結構

熱紅外遙感如同植被的“體溫計”，可以幫助監測植被的溫度變化。

在干旱條件下，植被的蒸騰作用減弱，植被溫度相對較高；在潮濕條件下，植被的蒸騰作用增強，植被溫度相對較低。因此，通過監測植被的溫度變化，科研人員可以判斷植被的含水狀況，進而評估植被的干旱程度。

▲不同干旱條件下植被的熱紅外溫度

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全球生態治理的“中國答卷”

科研人員通過植被遙感監測發現，2001年以來，得益于有效的生態系統保護和修復工程，我國陸地生態系統在較大范圍內呈有序恢復、向好發展態勢，森林面積持續增長，全國范圍內植被生長狀況改善區域面積占比達69.63%。

植被遙感監測成果證實了科學的生態系統保護與修復工程是陸地生態系統有序恢復的有效措施。

中國生態系統保護與修復工程取得的成果為全球森林可持續管理提供了可借鑒的經驗和范例。

▲2001年-2022年中國分區域生態系統質量變化率空間分布（審圖號：GS京（2023）2500號）

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助力全球可持續發展

在應對全球氣候變化方面，厄爾尼諾-南方濤動事件頻繁發生，極端天氣事件導致極端干旱和火災等頻發，使植被生態系統顯著改變。植被遙感能夠實現大范圍植被生長變化的實時監測，為生態系統服務功能、土地利用評估優化等提供重要依據。

基于遙感葉面積指數，科研人員發現，1982年—2020年歐亞草地呈現顯著“變綠”趨勢。空天院研究顯示，澳大利亞厄爾尼諾事件引發干旱，導致植被生長明顯退化，且面積、強度不斷增強；拉尼娜事件通常帶來豐富降水，使澳大利亞顯著變綠。

這些動態監測揭示了地球脈動與植被生態系統響應的緊密關聯，為可持續發展的氣候行動、陸地生態保護目標提供科學支撐。

▲澳大利亞2010年至2020年植被變化在拉尼娜事件發生時期和厄爾尼諾事件發生時期對比（VGI：植被生長狀況指數；FVC：植被覆蓋度）

植被遙感能夠“掃描”地球的綠色呼吸節律，擴展認知生態的維度，以“上帝視角”守護著地球的每一抹綠色，幫助人類繪制可持續發展路徑，為世界地球日倡導的“人與自然能源共生”提供著堅實的科學支撐。

論文鏈接：

1.Wang, C., Li, J., Liu, Q., Huete, A., Li, L., Dong, Y., & Zhao, J. (2022). Eastern‐Pacific and Central‐Pacific Types of ENSO Elicit Diverse Responses of Vegetation in the West Pacific Region. Geophysical Research Letters, 49, e2021GL096666

2. Liu, C., Li, J., Liu, Q., Gao, J., Mumtaz, F., Dong, Y., Wang, C., Gu, C., & Zhao, J. (2023). Combined influence of ENSO and North Atlantic Oscillation (NAO) on Eurasian Steppe during 1982–2018. Science of the Total Environment, 164735

3. Mumtaz, F., Li, J., Liu, Q., Arshad, A., Dong, Y., Liu, C., Zhao, J., Bashir, B., Gu, C., & Wang, X. (2023). Spatio-temporal dynamics of land use transitions associated with human activities over Eurasian Steppe: Evidence from improved residual analysis. Science of the Total Environment, 905, 16694

4. 顧行發，李閩榕，徐東華等著，《遙感監測綠皮書·中國可持續發展遙感監測報告(2023)》，2023.12，社會科學文獻出版社

作者：李靜 董亞冬 趙靜

來源：中國科學院空天信息創新研究院

責任編輯：曹旸