多年冻土区是对气候变化最敏感的地区之一。随着全球变暖,蒙古高原多年冻土退化加剧,多年冻土区植被生态系统受到严重威胁。面对这一挑战,了解气候变化下蒙古高原不同冻土退化阶段的植被变化至关重要。本文基于多年冻土分布图,依据“空间代替时间”的理念,划分了不同的多年冻土带,探讨了2014-2023年多年冻土退化不同阶段植被对气候变化的响应。研究结果表明:(1)研究区NDVI值呈下降趋势,下降所占面积比例依次为零星多年冻土区>孤岛和稀疏多年冻土区>连续和不连续多年冻土区。(2)不同类型多年冻土区植被生长的主控因子不同,气温是孤岛和稀疏多年冻土区(r=–0.736)以及零星多年冻土区(r=–0.522)植被生长的主控因子,降水是连续和不连续多年冻土区(r=–0.498)植被生长的主控因子。(3)在不同的多年冻土退化阶段,NDVI对气候变化的响应各不相同。在多年冻土退化初期,地表温度和气温升高有利于植被生长,增加植被覆盖,降水量的增加则会阻碍植被生长;随着多年冻土退化,地表温度和气温升高会阻碍植被生长,降水量的增加则会促进植被生长。
基于1km的MODIS地表温度产品(MOD11A1和MYD11A1),使用地表冻结数模型反演2003-2019年蒙古高原多年冻土分布。在此基础上,提出了一种将识别冻土分布的逻辑值转化为定量计算多年冻土变化率的方法,分析蒙古高原多年冻土时空变化特征及其影响因素。主要结果表明:蒙古高原多年冻土面积约57.07×10~4km2;空间上,105°E以东多年冻土退化程度大于以西地区;相较其他土地覆盖类型,森林和草甸草原下的多年冻土退化更显著;时间上,多年冻土随纬度和海拔变化呈现明显差异,其中500~2500m范围多年冻土变化尤为显著;影响因子对多年冻土面积影响的方差贡献度排序为:NDVI>雪盖>雪深>表层土壤水>降水>冬季太阳辐射,表明靠近活动层顶部的植被、雪盖和雪深对多年冻土分布影响最大,且多年冻土面积减少显著的区域与植被NDVI显著上升区域及105°E以东积雪大面积融化甚至消失的区域具有一致性。