原始研究的文章

前面。地球科学。,17 January 2023
秒。跨学科气候研究
卷11 - 2023 | https://doi.org/10.3389/feart.2023.991176

在应对气候变化的时空动态植被埃塞俄比亚南部的博洛南部族的人,就牧场

Mitiku Adisu Worku ^1、2*,

Gudina Legese Feyisa ²,

Kassahun真正Beketie ²和

伊曼纽尔Garbolino ³

¹环境与气候变化部,埃塞俄比亚公务员大学,埃塞俄比亚的亚的斯亚贝巴
²环境科学中心亚的斯亚贝巴(埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴大学
³Climpact数据科学、法国新星索菲娅

在本文中,我们分析植被的时空动力学及其与气候变量在埃塞俄比亚南部的博洛南部族的人,就牧场。中分辨率成像光谱仪(MODIS)归一化植被指数(NDVI)数据,也就是说,MODIS / TERRA, MOD09Q1为期16天的L3全球250版本6从国家航空和宇宙航行局(NASA)美国地质调查局(USGS)和气候数据从2000年到2018年从美国国家气象局(NMA)埃塞俄比亚是用来确定植被动力学年度和季节性的时间尺度。结果表明,归一化植被指数变化。31和.41点之间,研究区主要是稀疏的植被,特别是灌木和草地。博洛南部族的人,就牧场以前由开放草原,多年生草本和木本植物,和一些纷扰的木本植物。植被NDVI透露贫困增长比植被状态指数(VCI)在2000年至2018年之间,虽然被观察到的时空变化。降雨是高度可变的年度和季节性尺度温度在研究多年。气候变量显著植被的条件决定的,尤其是在生长季节相对于其他时期。归一化植被指数之间的重要的观察有很强的正相关关系,VCI,和气候变量在主(Belg)和短期(默赫)雨季博洛南部族的人,就牧场。这项研究的结果是有益的发展适当的干预政策和可持续牧场管理提供信息。

1介绍

植被动力学控制由自然和人为因素,包括气候变化和变化,放牧压力由于牲畜数量的增加,布什火灾(自然和人为),人口增长和耕地扩张由(逃往et al ., 2014)。气候变化主要是由于地球大气层中温室气体浓度的增加,这是明显的由人类活动引起的,据政府间气候变化专门委员会(联合国政府间气候变化专门委员会,2014)。不同的经济行业,如农业、林业、能源行业(工业、交通、建筑),和很多人一样,是贡献不成比例地增加。农业、林业和其他土地使用(AFOLU)部门的温室气体排放的主要因素在埃塞俄比亚,贡献了近80%的总排放量(埃塞俄比亚的适应气候变化的能力,绿色经济战略(CRGE), 2011年;Worku 2020)。农业实践,包括种植作物和牲畜饲养的主要经济基础形成埃塞俄比亚。这个国家的人口正以惊人的速度增长,这导致了更多的农业用地的需求。这种额外的农业用地被转换从以前的森林和草原地区,通常和山火目前观察到的。

此外,埃塞俄比亚的低地地区由灌木和草地被田园和agropastoral社区居住。这些领域,一方面,过度放牧牲畜的数量巨大,而另一方面,他们是受到木本植物入侵的威胁。因此,它是非常重要的理解植被动态如何应对任何这些因素来解决问题。

有不同的方法用来分析土地覆盖动态。自1970年代以来,许多研究已经使用卫星陆地观测监视和分析地表动态。陆地遥感数据提供一个概要性的观点和时空上下文(顾et al ., 2007;程,Nnadi & Liou, 2015)。地理空间技术获得各种植被指数用于植被动力学的有效分析利用各种图像处理方法(Dutta et al ., 2015)。遥感植被指数是有效的,适合的时空监测植被条件(Rousta et al ., 2020)。根据刘et al。(2020),常用的指标包括监测植被条件,其中,归一化植被指数(NDVI),植被状态指数(VCI)和温度条件指数(TCI) (刘et al ., 2020)。

几项研究已经进行植被的动态使用卫星遥感数据和与气候参数在不同的地区。强调几个论文进行在埃塞俄比亚,Getahun和Shefine(2015)分析了气候变化和植被动态的中北部地区(Gojjam)从2000年到2008年,观察到一个高度变量归一化植被指数和降雨在作物生长季节。Zewdie et al。(2017)还研究了旱地埃塞俄比亚西北部植被变化的长期趋势(Kaftahumera)从2000年到2014年,直到2009年植被显示显著减少趋势。同样的,特et al。(2020)分析了森林植被的长期动力学在埃塞俄比亚的西北低地使用陆地卫星数据从1984年到2014年,发现沉淀为林地植被是一个重要的关键因素,归一化植被指数大大加剧了气候变化。Wedajo et al。(2019)和Melku et al。(2020)进一步研究气候和植被变化之间的联系Dhidhessa河和Gojeb河汇水区。气候变量之间的强相互作用被发现在Dhidhessa和植被绿化,而一个强大的积极的归一化植被指数的增加,这是由于降雨,在Gojeb河流域。

此外,缪尔et al。(2021)研究植被改变利用MODIS卫星数据在整个国家的埃塞俄比亚,观察归一化植被指数下降,最大的变化在旱季和集中在北方半干旱地区。同样的,Measho et al。(2019)指出减少归一化植被指数在57.15%和58.74%的所有像素,分别为年度主要生长季节厄立特里亚的半干旱地区。Fenetahun et al。(2022)最近估计生物质生产和承载能力的年度动态博洛南部族的人,就牧场的埃塞俄比亚南部使用归一化植被指数和实地数据,揭示显著降低生物质生产(R²_邻接的= .67)和NDVI值(R²_邻接的=)从1990年到2019年。因此,大部分的论文进行之前,特别是在类似的环境(Wedajo et al ., 2019;Melku et al ., 2020;特et al ., 2020;Fenetahun et al ., 2022)捕获和应用NDVI数据从先进的高分辨率辐射计(AVHRR)传感器。这源可以扩展数据回到1980年代,因此提供一个足够的长度,但其空间分辨率(8公里8公里)是粗糙的,这使得观察详细的土地覆盖具有挑战性。在这项研究中,我们打算每月分析植被动力学,季节性,每年,从2000年到2018年,使用相对高分辨率(250 x 250)时段遥测MODIS卫星数据。我们也研究植被条件下的反应与当地气候变化在同一时期。除了这几个文件,没有研究已经在该地区进行的,即使信息植被动力学和气候变化之间的联系是至关重要的决策者,从业者,以及更广泛的社区。相信本文的研究结果可能会提供一个基础发展适当的干预政策提供相关信息,在研究区草地资源的可持续管理和类似的环境。

2材料和方法

2.1研究区

博洛南部族的人,就牧场位于该国南部地区,延伸约从3⁰30′N 5⁰25′N纬度和36岁的⁰40′E 39,⁰45“E经度。之间的平均海拔范围是在西方450米和2487米以上平均海平面在中北部和中部地区,如所示图1。研究地区的年平均温度,报道Fenetahun et al。(2022),28°C和33°C之间的变化与季节性变化不大,而估计平均年降雨量为350毫米和900毫米之间(Debela et al ., 2019),后来报道是285毫米和741毫米之间Worku et al。(2022)。接收到的降雨量是降雨分布在这两个时期,即Belg(3月至5月),占近60%,默赫(9月至11月),占总降水量的27%高时空波动(Gemedo et al ., 2006)。在这两者之间Belg和默赫构成一年季节,存在干燥的季节,即这时就2月(12月)Kiremt(6月到8月)(Korecha & Barnston, 2007;暴发户et al ., 2009)。

图1

图1。研究区域的地图位置。

主要landcover类型的博洛南部族的人,就包括灌木地、草地、林地、耕地、接触表面,或裸露的土地。博洛南部族的人,就牧场是由热带稀树大草原植被,不同比例的开放的草地和多年生草本和木本植物(普拉特&据,1977)。主要侵犯伍迪物种包括Senegalis mellifera,Vachellia reficiens,Vachellia oerfota(Coppock 1993;Gemedo et al ., 2006),正在被金合欢和没药物种(Haugen 1992)。此外,在研究区最常见的草地物种包括Chrysopogon aucheri(45%),Eragrostis papposa(30%)和Sporobolus pellucidus(25%),之前报道的Gemedo (2004)和Gemedo et al。(2006)。

人口居住在该地区长期以来只田园,最近开始练习小农业。农业实践的开始是应对与气候相关的风险的一种手段,特别是干旱。该地区是干旱地区,在某些情况下,这个气候事件对社区造成有害影响,牲畜,和农田。

2.2数据类型和来源

月降雨和最大和最小温度数据的站2000 - 2018年期间的博洛南部族的人,就牧场收集来自埃塞俄比亚国家气象局(NMA)计算年度和季节性气候变量考虑。因为站观测不脱离缺失值,网格数据空间分辨率为4公里x 4公里被用来填补的数据空白对降雨和温度。后者数据类型也从NMA获得并通过加强开发国家气候服务(制定)计划与站观测卫星数据集成;因此,使用的数据是完整的和分析。

中分辨率成像光谱仪(MODIS)归一化植被指数(NDVI)数据被用于这项研究。数据存在于不同空间分辨率的250米,500米和1000米。相信数据改善我们了解全球动态过程发生在陆地上,海洋,和低层大气。MODIS是验证的发展发挥着举足轻重的作用,全球互动地球系统模型能够准确预测全球变化(Rousta et al ., 2020)。

因此,MODIS数据产品,MOD13Q1用于归一化植被指数。MODIS-NDVI数据从2000年到2018年被从陆地过程分布式存档下载中心(LP-DAAC),可以从美国地质调查局全球可视化访问查看器(http://earthexplorer.usgs.gov)。

2.3 MODIS植被指数

2.3.1归一化植被指数(NDVI)

归一化植被指数是最常见和有用的指数为研究植被状态。它已经被用于不同的研究在现代(Mushore et al ., 2019)。归一化植被指数的基本概念是基于事实,健康的内部叶肉绿叶高度反映了近红外(NIR)辐射,而叶片叶绿素和其他色素吸收的大部分可见(红色)辐射(Broge &勒布朗,2001)。这个函数的内部叶结构成为逆转不健康或缺水的植物。归一化植被指数的计算方法是使用下面的情商。1(Dutta et al ., 2015):

N D V 我 = \frac{N 我 R - R E D}{N 我 R + R E D}, (1)

在哪里红色的和近红外光谱代表在可见光谱反射率测量(红色)和近红外区域的光谱,分别。因为植物叶片中的色素(叶绿素)强烈吸收可见光(从。4到7μm)用于光合作用和细胞结构的叶子强烈反映近红外光(从7到1.1μm),绿色的叶子植物,影响这些波长的光越多,因此归一化植被指数越高。该参数用于分析植被变化,受到周围环境(王et al ., 2001)。

最近,MODIS数据被广泛应用于以监测植被动力学(顾et al ., 2007;求爱者et al ., 2011;吴et al ., 2015)。在这项研究中,439年从Terra MODIS为期16天的复合图像归一化植被指数与250 m分辨率(MOD09Q1、收集v006)所示表1,2000年至2018年期间被使用从美国宇航局USGS网站下载申请提取和探索分析准备样品(AppEEARS)软件(https://lpdaacsvc.cr.usgs.gov.appeears)(Didan 2015)。

表1

表1。规范的MODIS NDVI产品用于本研究。

利用MODIS数据的主要优势是高时间分辨率(可用性的日常图像)和合成图像技术,使密集的创建或从最高质量像素16天的复合材料,也就是说,自由大气云层和阴影等效果。MODIS数据的缺点是温和的几何分辨率(250或500)和一个事实,即数据是2000年的,所以我们没有数据二十多年(租借&科瓦奇,2018;Rousta et al ., 2020)。

标准的NDVI值−1和+ 1之间。然而,MODIS数据的归一化植被指数范围被乘以比例因子的标准化1/10,000。,,因此,各种不同的土地覆盖类型的归一化植被指数量表测定在这项研究中。每年和季节性平均NDVI被获得,和相应的地图生产的博洛南部族的人,就牧场。NDVI值分为五类,如图所示表2。

表2

表2。归一化植被指数和土地覆盖分类和/或干旱与本研究相关。

2.3.2植被状态指数(VCI)

有几个NDVI-based植被指数与植被条件提出了监控(杨et al ., 2011)。VCI比较当前的NDVI值的范围观察往年同期。它表示为一个百分比,给一个想法的观测值位于之间的极端值(最小和最大)。因此,VCI包含实时的和历史的归一化植被指数的相关信息。使用VCI的公式来计算方程(2)在0到100之间的数字,结果小VCI值表明糟糕的植被生长和更高程度的植被干燥(Kogan 1990;1995年,一个;b),表明规模表3。因此,给出的公式计算VCI,和应用Kogan (1990),Kogan et al。(2004),Ghaleb et al。(2015),魏et al。(2021),是

V C 我 = \frac{({N D V 我}_{我} - {N D V 我}_{最小值})}{({N D V 我}_{马克斯} - {N D V 我}_{最小值})} \times One hundred., (2)

在哪里归一化植被指数_我的NDVI值像素在一个指定的时期,然后呢归一化植被指数_马克斯和归一化植被指数_最小值分别是最大和最小的NDVI值,在指定的时间内。

表3

表3。VCI分类。

VCI评估NDVI变化信号通过时间由于天气原因,减少地理的影响(Kogan 1990)或生态系统(Kogan 1995 c)变量,包括气候、土壤、植被类型、地形。较低和较高的VCI值表明好和坏植被状态条件下,分别。

2.4相关分析

在这项研究中,皮尔森相关系数(r)是为了确定线性应用协会之间的植被指数(NDVI和VCI)和基于年度和季节性的气候变量在95%水平的信心。皮尔森相关系数(r)是由

r = \frac{\sum_{我 = 1}^{n} (x 我 - \bar{x}) (y 我 - \bar{y})}{\sqrt{\sum_{我 = 1}^{n} {(x 我 - \bar{x})}^{2} {(y 我 - \bar{y})}^{2}}}, (3)

在哪里n是观测的数量;x和y是变量;和 $\bar{x}$ 和 $\bar{y}$ 分别的手段。相关系数(r)−1和+ 1之间的值,值的+ 1表示一个完美的正相关,而−1表示一个完美的负相关,值为0表示没有相关性。在目前的研究中,我们分类的相关性分为几类:非常弱的正/负相关(0±.19);弱的正/负相关(±。2±点);温和的正/负相关(±。4±.59);强大的正/负相关(±。6到±.79);和很强的正/负相关(≥±。8)。

总的来说,在这项研究中,空间和非空间数据从不同的来源都是为了分析动力学用于植被和植被的生长与气候变量之间的联系,尤其是降雨和温度。因此,vegetation-based指数和气候变量的相关性是看到的,和他们的意义也在本研究中进行了测试。方法论的框架应用于本文示图2。

图2

图2。这项研究的方法论的框架。

3的结果

3.1年时间归一化植被指数的变化,VCI,和气候变量

平均NDVI值博洛南部族的人,就在整个过程中,牧场是36表4)。之间的平均值不同。31年2000年和2007年,当它是最小的,在2003年和2013 .41点,显示最高的NDVI值(图3一)。结果显示,研究区被稀疏的植被覆盖,而主要植被类型是灌木和草地。对于VCI, NDVI-based植被指数,研究区表现出意味着VCI的价值40.65% (表4),这意味着正常的植被状况。然而,一些年(包括2000、2001、2005、2007、2008、2009和2016年)显示,光干燥的植被。在2009年显示更好的植被条件比前面的时期。一个相对贫穷的植被条件(VCI = 30%)在2007年被发现,而恰恰相反,一个更好的植被条件博洛南部族的人,就在2013年可观察到牧场,如图所示图3 b。

表4

表4。植被指数的年际和年度平均值和气候变量(2000 - 2018)。

图3

图3。年平均变化(一)归一化植被指数,(B)VCI,(C)降雨,(D)温度(2000 - 2018)。

平均年降雨量517.40毫米的研究中观察到的区域研究多年,在2000年发现最干燥(366.22毫米)和2011最潮湿的,平均降雨量接近720毫米。因此,2011收到了降雨量相当于两倍的干旱年(2000)(图3 c)。与降雨,温度由低层次的变化特征博洛南部族的人,就牧场在研究期间,平均为22.36°C和一系列1.03°C。因此,或多或少类似的温度条件已经胜过了研究区和后期观察细微的变化,如图所示图3 d。

3.2归一化植被指数的年际时间变化,VCI,和气候变量

表4提供季节性的总结所有变量被认为是在这项研究中。对于归一化植被指数,其平均值是较小的期间Kiremt(6月到8月)为0.32,紧随其后这时就(2月12月),归一化植被指数等于.35点。中值变得相对更好的期间Belg(3月至5月),这是主要的雨季,当该参数= 0.42。VCI,其他指数表明,植被条件特点是温和干燥期间(光)Kiremt(VCI = 36.35%),而在剩下的赛季,看起来正常的和更好的Belg。

气候变量,特别是降雨和温度,也看到在季节尺度博洛南部族的人,就牧场。Belg是最潮湿的季节平均降雨量233毫米,紧随其后的是吗默赫209毫米,有利于植被绿色在这季节。另一方面,Kiremt和这时就季节是最干燥的季节,平均降水量观测是36毫米和39毫米,分别。降雨是季节性的基础上高度可变,最为潮湿和干燥的季节之间的偏差是197毫米。与降雨量、平均温度的季节性变化较小。的这时就季节是温暖(23.7°C),紧随其后Belg(22.22°C),而Kiremt相对冷却器(21.33°C)比其他季节。季节性温度极端值之间的偏差博洛南部族的人,就牧场为2.37°C,这是远远高于年度偏差。

归一化植被指数的季节性趋势,VCI,也描述了气候变量图4一。归一化植被指数的变化从一年到另一:Belg归一化植被指数是最高的,其次是默赫归一化植被指数。记住一些异常年,期间的归一化植被指数Kiremt在其他季节低于该参数。的BelgVCI是比其他季节,紧随其后默赫,而Kiremt相对表现出较小的VCI值(图4 b)。虽然默赫降雨量超过了Belg在一些年,总之,Belg降雨量最高的博洛南部族的人,就牧场(图4 c)。然而,平均降雨期间Kiremt和这时就在研究区仍在所有单独的年最低。最后,所示图4 d,平均温度趋势这时就研究了年最高,其次是吗Belg。在整个研究期间,平均温度在Kiremt是最低的与其他季节相比,这意味着季节性温度变化。

图4

图4。季节性的归一化植被指数(一),VCI(B)、降雨(C),和温度(D)从2000年到2018年。

3.3空间年度和归一化植被指数的年际变化和气候变量

3.3.1年度NDVI变化

图5显示了归一化植被指数的年度空间变化从2000年到2018年,研究区。土地覆盖是分为五类:地表水,贫瘠的土地,稀疏的植被(灌木和草地),温和的植被,茂密的植被。研究区域的西部极端地区(“咀嚼Bahir湖,”埃塞俄比亚裂谷的南部扩展)的特点是其较低的植被(归一化植被指数< 1。)在整个时期。归一化植被指数的第二个最低水平(。1。2)在西南地区在肯尼亚边境附近,尤其是在2000年,2005年,2007年,2009年,2014年、2016年和2017年。另一方面,茂密的植被只存在于一些口袋或偏远地区,可以看到图5。该地区主要覆盖着稀疏的植被,特别是灌木和草地,在几乎所有的年。然而,在一些年,包括2003年,2004年,2012年,2013年,到2018年,绿色植被增加,该地区的地区满是温和的植被,在均值归一化植被指数范围。4和6之间。

图5

图5。年平均NDVI变化博洛南部族的人,就牧场从2000年到2018年。

3.3.2季节性(干态和湿态)归一化植被指数变化

平均NDVI地图两个旱季,也就是说,这时就2月(12月)Kiremt(6月到8月),为整个生产时期。的这时就季节的特点是低NDVI,正如所料,由于研究区域和整个地区的埃塞俄比亚,除了小区域在东北部地区,本赛季期间保持干燥。几年,包括2003年、2007年、2012年和2016年(图6),显示绿色植被,植被类型观察这些年没有一种木本而是临时(草本)植物持续几个月。占主导地位的土地覆盖类型是灌木和草地等领域的研究。类似于一年一度的情况下,西部和西南地区的特点是水的特性,以及在贫瘠的土地这时就的季节。在Kiremt,该地区的特点是归一化植被指数很低,尤其是在西部和西南部地区,几乎在一个固定的模式。还有几年(2003和2018)期间稀疏和温和的植被主要区域(图6 b)。

图6

图6。从2001年到2018年旱季NDVI变化:(一)这时就;(B)Kiremt。

在潮湿的季节,特别是Belg(3月至5月),该地区收到的降雨,增加和植被绿化,除了一些地区极端的西部和西南部地区,如所示图7。主导性的绿色植被覆盖整个牧场不会持续太久,开始逐渐消失,在该地区降雨强度降低。这些植物是草本植物,开始干的时候雨停吧。一个类似的绿色植被,但较小的水平,在研究区其他短雨季期间,默赫(9月至11月)。在默赫季节,中度到茂密的植被主要是观察到的大部分年,下雨后收到在这个国家的一部分,作为中观察到图7 b。因此,气候变量确定植被的条件可以是新鲜或干燥在一个特定的地区。

图7

图7。雨季NDVI变化从2000年到2018年:(一)Belg;(B)默赫。

3.3.3气候变化

平均年降雨量变化明显研究地区,东北地区接受更好的降雨(超过800毫米),而西南地区干旱,每年只有300毫米收到在肯尼亚边境附近(图8)。其余的地方获得平均降雨量。关于年平均温度、东南和西南地区比北方暖和,中北部,东北部地区(图8 b)。因此,温度范围约5.7°C之间指出这些极端温度区博洛南部族的人,就牧场。总的来说,每年降雨量和温度不同空间尺度研究年博洛南部族的人,就牧场,但变异性较高程度的降雨。

图8

图8。空间变异性的年平均降雨量(一)和温度(B):空间地图制作是逆距离加权插值技术的结果来自数据源点(站)对降水和温度。

降雨也不同在一年内从一季到下一个。的Belg降雨主要落在东北和西北地区(> 300 mm),滴向西南(∼130毫米)。然而,在最短的降雨季节,默赫雨,大部分发生在东北地区。因此,获得了相对过剩的降雨在东北地区Belg和默赫季节。这时就在该地区是最干燥的季节,在整个国家,以及该地区只有一个最低季节性降水发生在西北地区。相反,Kiremt降雨(6月至8月)发生在东北和减少向南,西南和东南。然而,在这个特殊的季节,这个国家的大部分地区,除了研究地区和东北地区的埃塞俄比亚、获得最大降雨。

与降雨量、温度的空间分布在所有的季节里显示相似。中北部,北部和东北部地区的特点是平均最低温度,和西南部和东南部地区最大的特征温度。低级的可变性是观察到的地方这时就比其余的季节,温暖所示图9。

图9

图9。降雨的空间变异性(一)和温度(B)在不同的季节。

3.4植被指数和气候之间的关系变量

我们测试了归一化植被指数之间的相关性和VCI的两个重要的气候变量,即。、降雨和温度,using Pearson’s correlation coefficient, and the significance was tested at the 95% confidence level. The results revealed that the mean annual rainfall has a weak positive correlation both with NDVI and VCI, whereas the mean annual temperature has a moderate positive correlation with the NDVI and a weak positive correlation with the VCI. In both cases, the correlation was not statistically significant (p价值>0.05)。季节性的,这时就降雨与植被指数弱正相关,Kiremt降雨量有很弱的正相关。因为这时就和Kiremt季节被确定为旱季,绿色植被和归一化植被指数和VCI值的增加并没有预期的研究领域。然而,潮湿的季节,Belg和默赫有强烈的正相关,与归一化植被指数和VCI统计学意义(p值< 0.05),如所示表5。这意味着博洛南部族的人,就牧场的特点是大量的植被绿色只有在雨季期间,当一个不观察更好的植被条件干旱时期接管。

表5

表5。归一化植被指数之间的相关性,VCI,气候变量(1)降雨;B)温度)。

再次相关系数表明,植被指数有中度正相关Kiremt温度和一个非常弱的正相关关系这时就季节温度,这表明与降雨特征极为相似。温度在Belg和默赫显著相关(p值< 0.05)和归一化植被指数和VCI,显示在所有情况下中等正相关(表5)。植被指数之间的关联程度和气候变量是降雨比气温高,这表明降雨量决定植被绿色超过温度博洛南部族的人,就牧场。

4讨论

博洛南部族的人,就牧场是一个地区的特征归一化植被指数很低,这意味着植被条件差。稀疏的植被,特别是灌木和草地,覆盖该地区的大部分地区,而茂密的植被有更好的NDVI值都是局限于一些口袋地区无法访问人类干扰。NDVI值变化在时间和空间尺度上的牧场,博洛南部族的人,就和几年的特点是更好的植被条件,而另一些人则更糟。附近的VCI,与归一化植被指数,表现出正常情况下只有几年期间发现轻微的干燥。另一方面,均显示相似的识别时间的干燥和绿色植被条件。在最近进行的一项研究Fenetahun et al。(2022)生物质生产和NDVI值从1990年到2019年下降和观察到的生物质生产没有良好的状态在埃塞俄比亚南部的博洛南部族的人,就牧场。Kourouma et al。(2021)在埃塞俄比亚发现重叠年严重的干燥条件,对农作物有着重要的影响。Measho et al。(2019)还观察到一个降低边坡的归一化植被指数年度和季节性时间尺度在厄立特里亚的半干旱地区,而Melkamu (2019)观察到在植被动态变化从1986年到2016年在所有季节Andassa蓝色尼罗河流域的分水岭,埃塞俄比亚。

博洛南部族的人,就牧场的特点是四个不同的季节,每3个月的时间。NDVI地图准备基于季节性分布研究中观察到的区域。这时就和Kiremt研究地区的旱季,这些季节的NDVI值低于年度平均水平。在干燥的季节里,该地区的特点是以来可怜的植被缺乏降雨和土壤水分缺乏负责穷人植被通常观察到。西方极端的博洛南部族的人,就牧场的特点是它的归一化植被指数非常低,即。,水的比例特性(Chew-Bahir)和肯尼亚边境附近主要是西南地区发现的任何类型的植被(因此裸露的土壤)的年。这个结果是一致的缪尔et al。(2021)观察累积的归一化植被指数下降,最大的变化在旱季在埃塞俄比亚北部的干旱地区。的结果Getahun和Shefine (2015)符合当前的发现,气候变化是非常常见的在短暂的雨季和继续影响植被条件Gojjam(埃塞俄比亚的中北部地区)。

博洛南部族的人,就牧场的特点是温和的植被条件下,特别是在Belg,主要的雨季。大部分的草本植被类型和季节性的植物开始干燥时,雨停了。默赫是另一个赛季第二次当植被条件看起来更好。绿色的程度在这段时间比低Belg。然而,在多雨的时期,每年的NDVI变化是观察到的地方,随着降雨的强度和分布在研究区。Getahun和Shefine (2015)观察到一个高度变量归一化植被指数和降雨量在Gojjam生长季节期间,类似于目前的研究。特et al。(2020)发现高时空动力学的林地植被在西北地区半干旱地区的埃塞俄比亚。此外,Kalisa et al。(2019)指出更高的季节性变化的归一化植被指数在短期与长期在非洲东部雨季在1982年至2015年之间,这支持我们发现在当前的研究中。

博洛南部族的人,就牧场的植被条件下,基于VCI在不同季节,表示Kiremt季节已经温和干燥,虽然有在正常条件下的植被在余下的赛季。虽然期间的归一化植被指数这时就低于平均水平,VCI在同一赛季表现出一个高于平均水平的植被条件。两个指数表明,类似的自然植被的雨季和旱季期间研究区域。

降雨量不足得到博洛南部族的人,就牧场,主要分布在两个湿季。这决定了该地区植被生长的条件,尽管内部变化之间存在不同的地理位置。总的来说,平均年降雨量在博洛南部族的人,就收到牧场是最大的东北地区,其次是西北地区,和减少每年向西南地区。接收相对更好的降雨的地区连接的山麓高地在北方,和地形对气候的影响变量是最重要之一的埃塞俄比亚,以及其他因素。季节性的,期间收到的降雨Belg遵循类似的模式的年降雨量,但默赫降雨主要集中在东北地区。植被绿色普遍观察到在这潮湿的季节在大多数年研究。应该注意的是,在这样的季节里,观察到的绿色植被草本植物,多雨的时期后,和这些植物覆盖大部分地区开始死亡时获得的降雨量开始减少。归一化植被指数的增加被观察到的降水增加支持台湾的北部县(蔡&杨,2016)。Measho et al。(2019)进一步观察生长季节归一化植被指数之间存在显著的正相关和厄立特里亚的沉淀在半干旱地区从2000年到2017年。相同特征观察在埃塞俄比亚(Liou & Mulualem, 2019),在宁夏,中国(他et al ., 2020年),2002年至2019年在内蒙古(郝et al ., 2021)。

温度、不同降雨较少变量博洛南部族的人,就牧场。年平均温度观测到或多或少类似于期间观察到的Belg和默赫。然而,相对来说,这时就和Kiremt季节的极端温度条件下,这时就是最热的季节Kiremt最酷的季节。每年平均温度范围是最低的中北部地区,增加向东南部和西南部地区。这些地区都具有低海拔和缺乏植被,这可能有助于温暖的条件的。原因是植被调节的温暖的温度通过封存碳。只有细微的不同,季节温度的空间分布类似于年度模式博洛南部族的人,就牧场。因此,植被的反应对温度波动并不高,不像在这半干旱地区降雨。郝et al。(2021)观察到植物生长在干燥的地区是由降水和太阳辐射超过其他气候因素。此外,据他et al。(2020),植被对气候变量的敏感性显著的季节性变化。

我们发现一个积极的MODIS植被指数之间的相关性和气候变量在这个研究。弱相关观察之间的归一化植被指数和VCI在每年降雨量,在干燥的季节。相反,这些指数之间存在显著正相关,雨季。因此,在这项研究中,归一化植被指数和VCI是强烈影响Belg和默赫降雨,影响是显著的。特et al。(2020)观测降水作为林地植被的重要因素和归一化植被指数的正相关。此外,有很强的正相关关系被发现之间的归一化植被指数和季节性降雨在大多数年份从2000年至2008年(Getahun & Shefine, 2015)。类似的观察已经由几个作者在各自研究(江et al ., 2019;Kalisa et al ., 2019;Wedajo et al ., 2019;Zhang et al ., 2020)。

年平均温度适度与归一化植被指数相关但弱与VCI(无统计学意义)。这两个Belg和默赫温度与归一化植被指数和VCI中度相关。在这种情况下,温度的影响程度Belg和默赫超过平均NDVI和VCI是温和的。在这项研究中,Kiremt发现温度显著影响研究区植被条件超过降雨量。缪尔et al。(2021)指出,较大的温度上的归一化植被指数的影响,这是符合当前的研究中,特别是在Belg和默赫。相比,负温度和归一化植被指数之间的相关性被发现在Gojjam (Getahun & Shefine, 2015)、尼日利亚(Igbawua et al ., 2016),在埃塞俄比亚的Dhidhessa流域(Wedajo et al ., 2019)。另一方面,Zewdie et al。(2017)和Melku et al。(2020)埃塞俄比亚西北部下降模式相关联的植被动力学和Omo-Gibe Gojeb河流域盆地,埃塞俄比亚,分别与人类活动的越来越大的压力,除了自然因素的影响。

5的结论

本研究进行了分析在时空尺度上植被动力学及其与气候的关系变量在埃塞俄比亚南部的博洛南部族的人,就牧场。归一化植被指数和VCI显示,博洛南部族的人,就牧场被稀疏的植被,特别是灌木和草地,在整个研究期间。植被条件(新鲜或干燥)变化从一个区域到另一个在整个研究区域,它是高度受气候变化的影响和改变。气候变量的归一化植被指数和VCI紧密相关,特别是在生长季节,即Belg和默赫。在生长季节,降雨量和温度密切相关的归一化植被指数和VCI(显著),而在这时就和Kiremt相关系数表现出弱到中度协会(不重要)。因此,植被动力学博洛南部族的人,就牧场的强烈受气候变化的影响。这项研究的结果提供了一个明确的气候变化对植被的影响条件下年度和季节性时间表。因此,适当的干预的结果是有利于发展的政策和提供信息与研究区可持续牧场管理有关。

数据可用性声明

数据分析在这项研究中受到以下许可证/限制:气象数据用于支持本研究的发现可以从相应的作者。请求访问这些数据集应该指向adismite2011@gmail.com。

作者的贡献

MW概念化的纸,也参与了文献综述,数据收集、分析和论文写作。女朋友和KB参与文献综述,数据分析和论文写作。如参与了文献综述和论文写作。所有作者阅读和批准最终的手稿出版。

确认

作者感谢国家气象机构(NMA)埃塞俄比亚提供在本研究中使用的数据。我们还要感谢埃塞俄比亚公务员大学和亚的斯亚贝巴大学教育的支持。我们感谢编辑和三个评论者建设性的评论,增强我们的手稿质量。

的利益冲突

作者如受雇于Climpact数据的科学。

其余作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

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缩写

AppEEARS,申请提取和探索分析准备样品;DJF, 12月,1月和2月;环流,6月,7月和8月;LPDAAC陆地过程分布式存档中心;老妈,3月,4月,5月,毫米毫米;MODIS,温和的成像光谱仪;归一化植被指数NDVI,;近红外光谱、近红外;NMA,国家气象局; SON, September, October, and November; VCI, vegetation condition index; °C, degrees centigrade.

引用

Broge: H。,Leblanc, E. (2001). Comparing prediction power and stability of broadband and hyperspectral vegetation indices for estimation of green leaf area index and canopy chlorophyll density.远程参议员包围。76年,156 - 172。doi: 10.1016 / s0034 - 4257 (00) 00197 - 8