吳林霖，王思遠(yuǎn)，馬元旭，楊瑞霞，官云蘭，海凱，劉衛(wèi)華

1.東華理工大學(xué) 測繪工程學(xué)院,南昌 330013;

2.中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院 數(shù)字地球重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100094

1 引 言

植被對全球碳氧平衡、水循環(huán)以及水土保持起著重要的作用，是構(gòu)成全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)（Elvidge 和Chen，1995；Rasmussen，1997；Tucker 等，1986）。作為陸地水文循環(huán)的重要組成部分，植被分布格局與時(shí)空演化同樣影響地表能量收支、轉(zhuǎn)換和分配（Cao 和Woodward，1998；Wu等，2017；Zoran 等，2016）。遙感衛(wèi)星對地表的長期觀測為不同時(shí)空尺度下植被變化的監(jiān)測提供了數(shù)據(jù)源（Huete，2016），歸一化差值植被指數(shù)NDVI對植被稀疏區(qū)域較敏感（王怡和檀艷靜，2014；Testa 等，2014），其空間分布能反映植被覆蓋情況（Chu 等，2019），被廣泛應(yīng)用于區(qū)域或全球尺度的植被監(jiān)測等相關(guān)研究（Piao 等，2011）。

氣候是影響植被生長的關(guān)鍵要素，植被活動及年際間的變化都受到氣候變化影響，尤其在全球變暖的大背景下（Chen 等，2020；馬明國等，2006；王長耀 等，2009；李琳和李宜垠，2021）。降水與溫度是驅(qū)動植被變化的重要?dú)夂蛞蜃樱疅釛l件的差異會對植被生理機(jī)能和分布密度產(chǎn)生重要的影響，進(jìn)而使得植被結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化（He等，2015；范澤孟 等，2019；李琳和李宜垠，2021）。氣溫升高能夠增強(qiáng)植被光合作用，如北半球中、高緯度地區(qū)（Zhou 等，2003）；降雨是土壤水分的主要來源，它能改變土壤通氣條件，增加土壤濕度，且降水季節(jié)模式的差異會產(chǎn)生時(shí)間延遲（He 等，2015；Jiapaer 等，2015）。監(jiān)測植被動態(tài)并分析其對氣候變化的響應(yīng)是研究全球氣候變化的常用方法（Yin 等，2016；Zhu 等，2019），例 如Tang 等（2017） 使 用SPOT VEGETATION?NDVI數(shù)據(jù)驗(yàn)證了石羊河流域植被在氣候變化下的時(shí)間響應(yīng)；Quetin和Swann（2017）在全球尺度上研究氣候變化的梯度上升趨勢對植被的影響，并結(jié)合氣候因子與NDVI 建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头治霾煌瑲夂蜃兓轮脖坏拿舾行?；Kang 等（2014）利用地理加權(quán)回歸模型探究NDVI 與降水之間相關(guān)性的空間格局；白淑英等（2012）應(yīng)用GIMMS NDVI 數(shù)據(jù)結(jié)合地形特征分析長江流域植被對降水與氣溫的滯后效應(yīng)；高江波等（2019）以GIMMS NDVI 數(shù)據(jù)和地理加權(quán)回歸方法綜合探究多種氣候因子與植被時(shí)空分布動態(tài)規(guī)律之間的關(guān)系。

中亞地區(qū)連接著歐洲與東亞，是歐亞大陸的重要樞紐，同時(shí)也是“一帶一路”的重要區(qū)段。該地區(qū)地理?xiàng)l件復(fù)雜、植被稀疏、土壤水分含量低，包含全球最大的非地帶性干旱區(qū)，其生態(tài)環(huán)境也較為脆弱，對氣候變化十分敏感（Cowan，2007）。近百年來，中亞地區(qū)呈現(xiàn)明顯的氣候變暖趨勢，且季風(fēng)邊緣區(qū)的干暖化最為顯著，氣候變化存在地域差異性（Chen 等，2009；Wang 等，2010）。植被生態(tài)系統(tǒng)常處于季節(jié)性或間歇性的水資源缺乏狀態(tài)，極易受到氣候變化的影響（Liu 和Piao，2013）。目前已有不少學(xué)者開展中亞地區(qū)植被生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)研究，Yin等（2016）應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)以及最小二乘原理分析了中亞地區(qū)植被的動態(tài)變化及其對氣候變化的相關(guān)性，并從地形、生態(tài)體系角度探討降水、氣溫對植被變化的影響；Propastin 等（2008） 基于GIMMS NDVI數(shù)據(jù)分析中亞地區(qū)年際、季際的植被變化情況及其與降水、氣溫的相關(guān)關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)氣溫升高是春季NDVI 變化的主要影響因素；Kong 等（2017）研究北半球生長季植被對氣候變化存在的季節(jié)性響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)里海地區(qū)夏季植被的褐變主要受到水分脅迫的影響；Lamchin 等（2018）應(yīng)用GIMMS NDVI 數(shù)據(jù)與CRU 氣象數(shù)據(jù)開展對中亞地區(qū)長時(shí)間序列的相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)蒸散發(fā)和氣溫的升高通常伴隨著植被綠度和降水的減少，并認(rèn)為氣溫是哈薩克斯坦植被綠度變化的主導(dǎo)因子。前人對中亞地區(qū)的研究多關(guān)注于植被空間格局以及氣候變化對植被生長趨勢的影響，選用的數(shù)據(jù)多強(qiáng)調(diào)長時(shí)間序列上的變化情況，空間分辨率上可以繼續(xù)更新；植被對氣候變化的響應(yīng)機(jī)制和時(shí)滯效應(yīng)仍需探討，且區(qū)域典型植被對氣候因子的敏感性以及時(shí)間響應(yīng)存在的區(qū)域差異性還需進(jìn)一步明確。

鑒于此，本文應(yīng)用2000年—2013年的MODIS?NDVI 數(shù)據(jù)分析植被的時(shí)空動態(tài)變化，結(jié)合全球高分辨率氣候再分析數(shù)據(jù)在像元尺度上進(jìn)行相關(guān)分析和滯后分析；同時(shí)，在不同典型植被和生態(tài)分區(qū)的基礎(chǔ)上了解NDVI 與氣候因子的響應(yīng)機(jī)制和空間差異性。本文的研究目標(biāo)包括：（1）中亞地區(qū)NDVI、氣候因子的變化狀況；（2）NDVI與氣候因子的相關(guān)關(guān)系；（3）NDVI對氣候因子的時(shí)滯效應(yīng)；（4）典型植被類型與生態(tài)分區(qū)NDVI對氣候因子的響應(yīng)差異。了解長期氣候變化對中亞地區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)存在的潛在影響以及探究中亞地區(qū)不同典型植被的響應(yīng)機(jī)制，對干旱區(qū)植被生態(tài)系統(tǒng)在全球氣候變化下的響應(yīng)有著重要的意義，并為不同典型植被應(yīng)對極端氣候的生態(tài)環(huán)境保護(hù)等工作提供信息支持。

2 研究數(shù)據(jù)與方法

2.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)包括吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦、土庫曼斯坦、烏茲別克斯坦、哈薩克斯坦、阿富汗和中國新疆維吾爾自治區(qū)，經(jīng)緯度為20°—60°N，40°—100°E。該區(qū)域深處歐亞大陸腹地，總體地勢呈東南高、西北低；東南方向?yàn)楹０?000 m 以上的阿爾泰山、天山、帕米爾高原和興都庫什山脈，其中帕米爾高原為中亞的制高點(diǎn)，西部為圖蘭平原和里海沿岸平原，北部為哈薩克丘陵（de Beurs等，2015）。中亞地區(qū)是溫帶沙漠、草原的大陸性氣候，降雨稀少，年降水量在300 mm 以下，受地中海氣候的影響，冬春季降水量大于夏秋季的降水量，并且自東向西逐漸減少（von Wehrden 等，2010；Cowan，2007；Buslov 等，2007）。溫度變化強(qiáng)烈，晝夜溫差可達(dá)20—30 ℃，夏季平均氣溫從北到南在20 ℃和30 ℃之間，冬季中亞地區(qū)的平均氣溫低于0 ℃，從北部到南部氣溫由零下20 ℃到2 ℃過渡，但南部的土庫曼斯坦和烏茲別克斯坦的冬季平均氣溫在5 ℃左右（Lioubimtseva 和Henebry，2009）。中亞地區(qū)年平均蒸散發(fā)量為介于190—352 mm之間，蒸散發(fā)量較高的區(qū)域集中于中亞北部和東部以及帕米爾高原區(qū)域，中部次之，西部最低（阮宏威和于靜潔，2019）。沙漠、草原和裸地覆蓋了大部分區(qū)域，中亞北部有一個(gè)廣泛的過渡地帶，包括半沙漠、灌木叢、草地和森林，灌溉農(nóng)業(yè)主要分布在河流沿岸；半荒漠和草原地區(qū)主要為牧場，雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)則分布北部的濕潤地區(qū)（Chen等，2019）。

2.2 研究數(shù)據(jù)及預(yù)處理

NDVI 數(shù)據(jù)選用來源于Level?1 and Atmosphere Archive & Distribution System Distributed Active Archive Center （LAADS DAAC）的MODIS NDVI 16 d合成產(chǎn)品MOD13A2，該數(shù)據(jù)集經(jīng)過輻射校正、幾何精糾正等預(yù)處理，空間分辨率為1 km，時(shí)間分辨率為16 d。本研究時(shí)間跨度為2000 年2 月—2013 年12 月，使用MODIS Reprojection Tool（MRT）軟件對MODIS?NDVI 數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，并轉(zhuǎn)換為Albers 等面積圓錐投影，再由ArcGIS 裁剪出研究區(qū)范圍的影像。采用最大值合成法計(jì)算月值植被指數(shù)，進(jìn)一步消除大氣、云、太陽高度角等因素的影響（Holben，1986），并且對2003 年1—4 月的NDVI 條帶缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)。NDVI 值小于0.1 的區(qū)域植被覆蓋較稀疏，本文選取NDVI值大于0.1的區(qū)域進(jìn)行后續(xù)計(jì)算，去除土壤因素對研究結(jié)果的影響（Piao 等，2006），最后利用Savitzky?Golay 濾波方法對NDVI 數(shù)據(jù)集降噪，減少云、雪等噪聲的影響，構(gòu)建高質(zhì)量的NDVI 時(shí)間序列數(shù)據(jù)（Chen等，2004；邊金虎等，2010）。本文以兩種時(shí)間間隔建立數(shù)據(jù)集：（1）以16 d 為間隔建立16 dNDVI數(shù)據(jù)集用于滯后分析的計(jì)算；（2）以月為間隔建立月值NDVI數(shù)據(jù)集用于相關(guān)分析計(jì)算。

氣象數(shù)據(jù)為CHELSA （Climatologies at High Resolution for the Earth’s Land Surface Areas）1.2 版本氣候再分析數(shù)據(jù)集，具有30"的空間分辨率，提供由1979 年—2013 年的長時(shí)間序列數(shù)據(jù)集，坐標(biāo)系統(tǒng)為WGS?84，數(shù)據(jù)格式為TIFF 格式（Karger等，2017）。本文選用2000 年—2013 年的月降水?dāng)?shù)據(jù)集（月累計(jì)降水）和月平均氣溫?cái)?shù)據(jù)集，重采樣為1 km空間分辨率以匹配NDVI數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行拼接、裁剪，投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為Albers等面積圓錐投影。

本文以全球陸地生態(tài)分區(qū)數(shù)據(jù)為地理單元（Olson 等，2001），通過統(tǒng)計(jì)不同生態(tài)分區(qū)的結(jié)果來探討植被對氣候的響應(yīng)模式，生態(tài)分區(qū)具體類別及空間分布如表1 和圖1（b）所示。土地利用/覆蓋數(shù)據(jù)為歐洲空間局（European Space Agency）制備的CCI?LC地表覆蓋類型產(chǎn)品，數(shù)據(jù)具有300 m空間分辨率；對該數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪及投影轉(zhuǎn)換后，將其重采樣為1 km 空間分辨率以匹配MODIS?NDVI數(shù)據(jù)?？紤]到土地利用變化對研究結(jié)果的影響，使用2005年和2010年CCI?LC數(shù)據(jù)分別提取2000年—2008 年、2009 年—2013 年間的典型植被類型。本文選取7類中亞地區(qū)主要的土地利用/覆蓋類型作為典型植被類型，詳細(xì)描述及空間分布見表2 及圖1（a）。

表2 中亞地區(qū)主要土地利用/覆蓋類型Table 2 Land cover/use class of Central Asia

圖1 中亞地區(qū)土地利用/覆蓋類型及生態(tài)分區(qū)Fig.1 Land use/cover and terrestrial ecoregion of Central Asia

表1 中亞陸地生態(tài)分區(qū)Table 1 Terrestrial ecoregion of Central Asia

2.3 研究方法

2.3.1 回歸分析

應(yīng)用最小二乘原理在像元尺度上計(jì)算2000年—2013年NDVI、降水和溫度像元與時(shí)間的線性擬合參數(shù)，并以斜率正負(fù)值表示變化趨勢，斜率正值表示上升趨勢，斜率負(fù)值表示下降趨勢，顯著性水平為p<0.05。斜率計(jì)算公式如下（索玉霞等，2009）：

式中，slope為單個(gè)像元回歸方程的斜率；N為時(shí)間序列數(shù)據(jù)集時(shí)長（N=14）；i為第1—N年的年序號；xi為第i年NDVI 年平均值或降水/溫度的年平均值。

2.3.2 時(shí)間序列相關(guān)性分析

計(jì)算月平均NDVI 時(shí)間序列數(shù)據(jù)集與對應(yīng)月降水/月平均氣溫?cái)?shù)據(jù)集之間的線性皮爾遜相關(guān)系數(shù)，以相關(guān)系數(shù)的大小來衡量NDVI 對降水/溫度之間的線性相關(guān)性強(qiáng)弱（Jiang 等，2017；Tang 等，2017），計(jì)算公式見式（2）?？紤]到不同植被類型對降水、溫度的響應(yīng)存在的差異，利用CCI?LC 數(shù)據(jù)提取不同典型植被類型NDVI 對氣候因子的相關(guān)關(guān)系，進(jìn)一步分析其對氣候因子的相關(guān)性。

式中，r為皮爾遜相關(guān)系數(shù)；x，y分別為NDVI 和氣候因子（降水/氣溫）時(shí)間序列數(shù)據(jù)集；N為元素個(gè)數(shù)；xk和yk分別為x和y的第k個(gè)元素；xˉ和yˉ分別表示x和y的平均值。

滯后分析采用時(shí)滯互相關(guān)的方法，計(jì)算NDVI數(shù)據(jù)集與對應(yīng)氣候數(shù)據(jù)集之間的互相關(guān)系數(shù)。溫度與冰雪覆蓋、融雪時(shí)間等關(guān)系緊密，進(jìn)行相關(guān)分析時(shí)考慮了全時(shí)間段的溫度變化對植被活動的影響；春季降雨量對后續(xù)季節(jié)的植被生長具有一定影響，滯后分析同樣使用全時(shí)間段的NDVI 數(shù)據(jù)集參與計(jì)算。參考Gessner 等（2013）的時(shí)滯分析方法并采用兩種方式分析植被時(shí)滯響應(yīng)：（1）以16 d 為時(shí)間間隔，以累積16 d 滯后0—96 d 來分析滯后時(shí)長，以滯后0 d 累積16—96 d 來分析累積時(shí)長；（2）為便于分析涵蓋0—96 d 的不同植被類型的時(shí)滯響應(yīng)結(jié)果，以月為時(shí)間間隔（1—3 個(gè)月）在像元尺度上求出對應(yīng)共9 種組合的互相關(guān)系數(shù)，其中累積時(shí)長取累積時(shí)段的平均值參與計(jì)算。計(jì)算公式如下：

式中，x，y分別表示NDVI 與氣候因子（降水/氣溫）時(shí)間序列數(shù)據(jù)集，N為x，y的元素個(gè)數(shù)，L為時(shí)滯距離，Pxy（L）表示時(shí)滯距離為L時(shí)x與y的互相關(guān)系數(shù)，xk和yk分別為x和y的第k個(gè)元素，xˉ和yˉ分別表示x和y的平均值。

2.3.3 顯著性檢驗(yàn)

在進(jìn)行回歸分析與相關(guān)分析前，應(yīng)用假設(shè)檢驗(yàn)來檢驗(yàn)氣候因子、NDVI 于時(shí)間序列上的顯著性以及氣候因子與NDVI 之間的顯著性，剔除線性關(guān)系不顯著的像元。采用T檢驗(yàn)方法，以氣候因子時(shí)間序列與對應(yīng)NDVI 時(shí)間序列進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，顯著性水平為p<0.05，計(jì)算公式如式（5）所示。

式中，T為檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，xi和yi分別為參與計(jì)算的數(shù)據(jù)集x和y的第i個(gè)元素，N和M分別為數(shù)據(jù)集x和y的元素個(gè)數(shù)，xˉ和yˉ分別為數(shù)據(jù)集x和y的平均值。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 NDVI和氣候因子空間格局分析

3.1.1 NDVI空間分布格局

植被指數(shù)可用于檢測地表覆蓋的變化，且NDVI 的空間分布通常能反映一定的植被覆蓋情況（Chu 等，2019；陳云浩 等，2002）。通過逐像元計(jì)算2000 年—2013 年間的NDVI 年均值及其線性擬合參數(shù)了解植被分布狀況及變化趨勢（圖2）。中亞地區(qū)植被較稀疏，NDVI 值普遍偏低，總體呈現(xiàn)出高海拔向低海拔減小趨勢，NDVI 值較高的像元集中在山區(qū)以及河流、湖泊沿岸，比如天山、額爾齊斯河沿岸、帕米爾高原西部、哈薩克斯坦北部草原帶、齋桑泊以及喀布爾河流域。2000年—2013 年間，哈薩克斯坦分布有大量下降趨勢的像元，集中在北部、南部的草原帶，烏茲別克斯坦北部、土庫曼斯坦南部的NDVI 同樣呈下降趨勢；新疆塔里木盆地邊緣、準(zhǔn)噶爾盆地區(qū)域的NDVI 顯著上升。施雅風(fēng)等（2003）的研究報(bào)道，新疆冰川消融量、平均年徑流量均有顯著增加，且新疆西部、北部、南部及和田附近的植被有明顯改善，氣候變化及人為因素對植被的改善具有決定性作用，同時(shí)Zhao 等（2011）的研究發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間的推移，塔克拉瑪干沙漠一些地區(qū)已經(jīng)顯示出綠化的趨勢；阿富汗南部、土庫曼斯坦中部植被均呈顯著上升。植被總體趨勢與Xu 等（2017）對歐亞大陸植被生長趨勢的結(jié)果基本一致，該研究發(fā)現(xiàn)在1982 年—2013 年間阿富汗、東亞地區(qū)處于生長季的植被存在較大范圍上升趨勢的像元聚類，烏茲別克斯坦北部和哈薩克斯坦北部則分布有下降趨勢的像元聚類。此外，Jiang 等（2017）發(fā)現(xiàn)在喀喇昆侖山脈、克孜勒庫姆沙漠、烏斯秋爾特高原和阿姆河濕地三角洲的植被退化比其他地區(qū)更為嚴(yán)重。

圖2 2000年—2013年間NDVI空間分布格局及變化趨勢Fig.2 The spatial pattern and trend of NDVI in period of 2000—2013

3.1.2 降水/溫度空間分布格局

圖3 為2000 年—2013 年間年平均月降水/溫度的空間格局和變化趨勢。總體而言，2000 年—2013 年間降水/溫度的變化趨勢及分布狀況具有空間異質(zhì)性。其中，圖3（a）和3（b）顯示降水空間分布呈現(xiàn)由中亞東部到西部遞減，且隨著海拔降低，降水量隨之減??；下降趨勢的像元集中在與里海接壤區(qū)域、哈薩克斯坦北部的烏拉爾河沿岸平原以及東北部的哈薩克丘陵區(qū)域、土庫曼斯坦南部的卡拉庫姆運(yùn)河沿岸、烏茲別克斯坦與咸海接壤區(qū)域、吉爾吉斯斯坦以及新疆東部；降水量上升趨勢顯著的像元集中在阿富汗東部、塔吉克斯坦以及哈薩克斯坦巴爾喀什湖南部區(qū)域。Lioubimtseva 和Henebry（2009）發(fā)現(xiàn)自1960 年以來，里海和咸海的降水量明顯下降，但哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦和土庫曼斯坦的主要綠洲（如烏爾甘奇（Urganch）、布哈拉（Bokhara）、托什干河（Taushgan）、穆爾加布河（Murgab）、捷詹河（Tedjen）和阿什哈巴德（Ashgabat））附近出現(xiàn)了降雨量上升的趨勢，這一現(xiàn)象可能與人類活動引起的當(dāng)?shù)貧夂蜃兓嘘P(guān)。

圖3（c）和3（d）表明，溫度分布在空間上由西部到東部遞減，新疆則是由中部向外部遞減。年平均溫度呈下降趨勢的像元集中在阿富汗中部、新疆的塔里木盆地、哈薩克斯坦的巴爾喀什湖沿岸、額爾齊斯河流域以及咸海流域；溫度上升趨勢明顯的像元集中在南疆昆侖山脈區(qū)域、里海接壤區(qū)域以及哈薩克斯坦西北部的烏拉爾河沿岸平原。大量研究表明，近十幾年來中亞在全球變暖的影響下存在顯著的氣候變化，主要表現(xiàn)在大多數(shù)地區(qū)的降水減少和溫度升高（de Beurs 等，2015；Lioubimtseva 等，2005；Lioubimtseva，2015；Xu 等，2016；Syed 等，2006）。

圖3 2000年—2013年間年平均月降水/溫度的空間格局和變化趨勢Fig.3 The spatial pattern and variation trend of the mean annual precipitation/temperature in period of 2000—2013

3.1.3 NDVI/氣候因子的年際及季際變化

通過統(tǒng)計(jì)NDVI、降水、溫度在不同年份不同季節(jié)的平均值來了解植被/氣候的年際變化和季節(jié)變化，參考殷剛等（2017）對中亞四季的劃分，以春（3—5 月）、夏（6—8 月）、秋（9—11 月）、冬（12—次年2 月）分別統(tǒng)計(jì)NDVI/氣候因子的平均值，結(jié)果如圖4所示。中亞地區(qū)春季降雨量高的年份對應(yīng)的溫度偏低；夏季持續(xù)高溫且降水量年際波動較大；秋季溫度比春季稍低且降水年際變化大；冬季氣溫均低于0 ℃，但降水偏高，NDVI存在隨溫度變化而變化的趨勢，其他季節(jié)未發(fā)現(xiàn)相同規(guī)律。Zhou 等（2015）的研究發(fā)現(xiàn)中亞干旱區(qū)溫度升高可能會導(dǎo)致植被顯著增加，但Jiang 等（2017）的研究報(bào)道氣溫的長期升高會抑制不同類型植被的光合作用，使得夏季植被的綠化率下降，且春季和夏季降水對旱作作物有較強(qiáng)的影響。結(jié)合年際/季際NDVI/氣候因子的變化情況發(fā)現(xiàn)NDVI在2003 年冬季存在明顯增幅、2008 年各季節(jié)均明顯下降，且在夏季降幅更為明顯，這可能與2008 年夏季干旱有關(guān)。相關(guān)研究同樣證實(shí)了這點(diǎn)，Xu 等（2016）的研究表明中亞地區(qū)于2003 年為特濕潤年份，2006年、2008年、2010年為干旱年份；Guo 等（2018）的研究報(bào)道中亞2000 年、2001 年、2002 年、2005 年、2007 年、2008 年間均發(fā)生過干旱事件，持續(xù)時(shí)長在4—9 個(gè)月，其中2008 年的干旱由4月持續(xù)到8月。

圖4 年際、季際植被/氣候因子的變化情況Fig.4 Inter?annual and seasonal variation of NDVI and climate variable

3.1.4 不同生態(tài)分區(qū)的NDVI/氣候因子變化

通過計(jì)算5 類生態(tài)分區(qū)13 年間NDVI 和氣候因子的平均值得到圖5，了解不同生態(tài)分區(qū)的變化情況。不同生態(tài)分區(qū)的NDVI 和氣候因子差異顯著，但在時(shí)間尺度上的變化幅度較小。高寒草甸區(qū)年平均降雨量高、年平均溫度最低，在0 ℃上下波動，NDVI 值在0.2 上下浮動；荒漠區(qū)氣候干旱、降雨稀少、植被稀疏，年平均氣溫最高，多年月平均降水量和NDVI 年平均值最低，平均降雨量都在20 mm 以下。草原區(qū)與森林區(qū)多年平均降雨量和年平均NDVI 普遍偏高，年平均溫度草原區(qū)稍低，植被覆蓋和降水條件較好。

圖5 2000年—2013年生態(tài)分區(qū)年平均降水/溫度/NDVIFig.5 The annual mean precipitation/temperature/NDVI of terrestrial ecoregion in period of 2000—2013

3.2 NDVI變化與氣候因子的相關(guān)性

3.2.1 NDVI變化與降水/溫度的相關(guān)性分析

根據(jù)時(shí)間序列相關(guān)性分析，計(jì)算2000 年—2013 年間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)平均值得到圖6。如圖6（a）所示，中亞地區(qū)NDVI 對降水主要存在顯著正相關(guān)關(guān)系，正相關(guān)的像元分布在海拔較高的地區(qū)，如新疆北部的天山山區(qū)、哈薩克斯坦北部的大草原與雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)過渡帶及哈薩克丘陵區(qū)域；少量分布于新疆南部昆侖山脈以及哈薩克斯坦南部、烏茲別克斯坦南部、阿富汗北部與帕米爾高原相接區(qū)域；殷剛等（2017）同樣發(fā)現(xiàn)在中亞中海拔山區(qū)NDVI 與降水呈顯著正相關(guān)。該區(qū)域植被所需的水分主要由自然降雨提供，降雨量較高且溫度相對適中，水熱條件相對較好，主要為草原、灌叢等根系較淺的植被類型，受降水影響較大（Jiang 等，2017）。負(fù)相關(guān)的像元主要分布在中亞南部、中部相對濕潤的地區(qū)以及河流、湖泊沿岸，比如土庫曼斯坦的卡拉庫姆運(yùn)河沿岸、與烏茲別克斯坦交界的阿姆河沿岸、阿富汗南部的阿爾甘達(dá)卜河和喀布爾河沿岸以及哈薩克斯坦的錫爾河沿岸；天山西段區(qū)域、帕米爾高原區(qū)域、興都庫什山脈區(qū)域以及哈薩克斯坦與天山接壤區(qū)域的NDVI 對降水呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，該地區(qū)年平均降雨量高但氣溫偏低，過多的降雨導(dǎo)致溫度急劇下降、土壤水分過于飽和抑或是云量增加減少了入射輻射量，減弱植被的光合作用進(jìn)而抑制了植被的生長，使得植被與降水呈負(fù)相關(guān)（宋怡和馬明國，2008）。

圖6 2000年—2013年NDVI與氣候因子的平均皮爾遜相關(guān)系數(shù)Fig.6 The average of Pearson correlation coefficient between NDVI and climate variables in 2000—2013

不同地域的荒漠/半荒漠區(qū)NDVI對降水的相關(guān)性差異十分明顯，土庫曼斯坦南部與阿富汗接壤區(qū)域、哈薩克斯坦中部及新疆塔里木盆地邊緣的荒漠/半荒漠區(qū)NDVI 與降水呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，而哈薩克斯坦西部與烏茲別克斯坦接壤區(qū)域、新疆東北部和烏茲別克斯坦中部的荒漠/半荒漠地區(qū)NDVI 對降水的相關(guān)性較低，且新疆準(zhǔn)噶爾盆地區(qū)域NDVI 與降水呈輕微負(fù)相關(guān)關(guān)系。Camberlin 等（2007）的研究同樣發(fā)現(xiàn)于非洲干旱區(qū)（年降雨量<150/200 mm）的NDVI 與降水存在極低的相關(guān)性，且認(rèn)為該結(jié)果與低植被覆蓋度或是缺乏植被覆蓋有關(guān)，結(jié)合圖2（b）NDVI 年平均值的空間分布發(fā)現(xiàn)相關(guān)性較低的荒漠/半荒漠區(qū)的NDVI 值偏低，低NDVI 值區(qū)域受裸土影響大、信噪比低且可能因?yàn)榇髿庑?yīng)存在一定偏差。極度干旱區(qū)植被與降水的相關(guān)性即使呈低相關(guān)/負(fù)相關(guān)也不能排除其對降雨的敏感性，其他脅迫因素仍有待發(fā)現(xiàn)（Gessner 等，2013）。

如圖6（b）所示，中亞地區(qū)總體上的NDVI與溫度的線性相關(guān)性顯示為東部、北部較濕潤地區(qū)相關(guān)關(guān)系顯著，西部干旱與半干旱地區(qū)相關(guān)性較低，少部分為負(fù)相關(guān)。相對干旱的中亞西部地區(qū)，溫度升高會增加蒸散發(fā)量使得水分虧缺更為嚴(yán)重，而相對濕潤的地區(qū)，氣溫的升高能夠促進(jìn)植物的光合作用，對植被生長起著正向作用（Epstein 等，1997；Bai 等，2019），Zhu等（2019）的研究同樣發(fā)現(xiàn)在中國北方的干旱/半干旱區(qū)，溫度對NDVI的正向影響隨著干旱程度的增加而減小。對植被光合作用而言，濕潤區(qū)域水分相對充足，溫度則成為植被生長的限制因子（索玉霞等，2009；宋怡和馬明國，2008）。新疆大部分地區(qū)NDVI 對溫度存在較高的正相關(guān)關(guān)系，準(zhǔn)噶爾盆地及帕米爾高原北端分布少量低相關(guān)性的像元。前人對新疆地區(qū)的研究與本文的研究結(jié)果相一致，宋怡和馬明國（2008）的研究發(fā)現(xiàn)在1982 年—2003 年間新疆天山段的植被對溫度呈正相關(guān)，準(zhǔn)噶爾盆地區(qū)域呈負(fù)相關(guān)；杜加強(qiáng)等（2015）的研究發(fā)現(xiàn)1982 年—2012 年間新疆生長季植被NDVI 與溫度呈正相關(guān)的區(qū)域占65%，以正相關(guān)為主。哈薩克斯坦除南部和西北部的沙漠地區(qū)NDVI 對溫度相關(guān)性較低之外，東部草地與雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)過渡帶對溫度的正相關(guān)性顯著；烏茲別克斯坦和土庫曼斯坦的荒漠及半荒漠地區(qū)范圍廣，對溫度的相關(guān)性極低甚至為負(fù)相關(guān)，僅在阿姆河與咸海沿岸區(qū)域的NDVI 對溫度呈正相關(guān)；吉爾吉斯坦、塔吉克斯坦地區(qū)以及阿富汗中部區(qū)域的NDVI 對溫度的相關(guān)性較高。該區(qū)域海拔高，坐落有興都庫什山脈、天山山脈以及帕米爾高原，氣候相對濕潤，植被對溫度變化更為敏感（陳福軍等，2011）；荒漠地區(qū)呈負(fù)相關(guān)或是相關(guān)性不顯著。

3.2.2 不同典型植被NDVI對降水/溫度的相關(guān)性分析

Xu 等（2016）發(fā)現(xiàn)中亞地區(qū)不同植被類型對干旱和濕潤年份反應(yīng)存在一定差異，為了解不同典型植被對氣候變化的相關(guān)性，使用2005 年和2010 年CCI?LC 數(shù) 據(jù) 分 別 提 取2000 年—2008 年、2009 年—2013 年間不同地表類型的NDVI 值。圖7顯示，雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)對降水的相關(guān)性最高并且對溫度的相關(guān)性也較高，雨養(yǎng)作物依賴降水生存，其綠度隨著降水的減少顯著下降，說明雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)易受極端天氣等氣候?yàn)?zāi)害的影響（de Beurs 等，2015）；落葉闊葉林對氣溫和降水的相關(guān)性差異較大，對溫度的相關(guān)性稍高，常綠針葉林對降水和溫度的相關(guān)性都較高，對溫度的相關(guān)性高于降水，樹木群落冠層截留對水分的存儲以及根系對深層土壤水分的獲取，能夠減弱淺層土壤的水分虧缺對其生長的影響，因而對降水的相關(guān)性稍低（Huber等，2011）。Mainali 等（2015）的研究也發(fā)現(xiàn)喜馬拉雅山中段林地對溫度的相關(guān)性高于降水；常綠針葉林對降水的相關(guān)性強(qiáng)于落葉闊葉林，與Jiang等（2017）的研究一致。Barber等（2000）的研究發(fā)現(xiàn)溫度引起的干旱脅迫對樹木活動的限制大于灌木，在本研究中落葉闊葉林對溫度的相關(guān)性明顯高于灌木樹木混合區(qū)，常綠針葉林則與灌木樹木混合區(qū)相似；灌溉農(nóng)業(yè)與降水的相關(guān)性極低，多位于河流沿岸，所需水分來源于灌溉設(shè)施以及上游地區(qū)的降水、融雪等（Gessner 等，2013）。草地與降水/溫度的平均相關(guān)系數(shù)最大值都能達(dá)到0.8，其數(shù)值分布跨度最長，這是由于草地受不同季節(jié)降水和溫度變化的影響的引起的，且草地由于根系較淺，對夏季降水的響應(yīng)十分敏感，甚至超過森林和荒漠地區(qū)（Propastin 等，2008）。灌木樹木混合區(qū)對降水和溫度的相關(guān)性都較高，灌木區(qū)的土壤難以長期保持水分，植被受到氣候變化的影響較迅速（Jiang 等，2017）。裸地植被覆蓋稀疏，對溫度和降水的敏感性都低。

圖7 不同典型植被NDVI與氣候因子的平均皮爾遜相關(guān)系數(shù)Fig.7 The mean Pearson correlation coefficients between NDVI and climate variables for different typical vegetation

3.3 NDVI對氣候因子的時(shí)間響應(yīng)

3.3.1 NDVI對降水/溫度的滯后時(shí)長

植被生長一般在夏季達(dá)到峰值，而春季的降水量為全年最大，由于這種植被生長與降水季節(jié)模式的差異會產(chǎn)生時(shí)間延遲（李曉兵和史培軍，2000；樸世龍和方精云，2003；孫紅雨等，1998）。為了解中亞地區(qū)植被對降水/溫度的響應(yīng)模式，通過計(jì)算像元尺度的NDVI 與降水/溫度的互相關(guān)系數(shù)，得到時(shí)間跨度為13 年累積時(shí)長與滯后時(shí)長的植被響應(yīng)結(jié)果。

圖8（a）為NDVI 對降水響應(yīng)的滯后時(shí)長分布，中亞大部分地區(qū)NDVI 與降水之間存在32 d 的滯后時(shí)長，在土庫曼斯坦中部、烏茲別克斯坦中部以及哈薩克斯坦西部的荒漠與半荒漠地區(qū)的滯后時(shí)長0—16 d；吉爾吉斯斯坦以草地為主要的植被類型，對瞬時(shí)降水的響應(yīng)明顯，存在0—16 d 的滯后時(shí)長；帕米爾高原區(qū)域（塔吉克斯坦）和阿富汗中部興都庫什山脈植被滯后時(shí)長則為64—96 d不等，該地區(qū)海拔高、降雨量高，且降雨易伴隨氣溫驟降的情況，植被類型多為高寒草甸、高寒草原及灌叢等，冬季長期覆蓋積雪與凍土，使得春季升溫速度緩慢，對植被物候存在一定影響，進(jìn)而延緩植被生長季開始時(shí)期，增加了滯后時(shí)長（Zhang 等，2019；Kariyeva 和van Leeuwen，2012）。哈薩克斯坦的巴爾喀什湖南部和錫爾河沿岸、土庫曼斯坦的卡拉庫姆運(yùn)河沿岸以及阿姆河沿岸的植被對降水的滯后時(shí)長為96 d。Nezlin 等（2005）的研究同樣發(fā)現(xiàn)阿姆河上游以及錫爾河沿岸區(qū)域的植被NDVI對3—4月滯后時(shí)長的降水存在顯著正相關(guān)。

圖8 中亞地區(qū)NDVI對氣候因子的滯后時(shí)長Fig.8 The lag period of NDVI to climate variables

圖8（b）為NDVI 對溫度響應(yīng)的滯后時(shí)長分布，中亞地區(qū)NDVI 對當(dāng)期的溫度相關(guān)性較高，主要為哈薩克斯坦、新疆、吉爾吉斯坦、塔吉克斯坦、土庫曼斯坦和烏茲別克斯坦中部，僅哈薩克斯坦、土庫曼斯坦、烏茲別克斯坦三國與里海接壤區(qū)域以及卡拉庫姆運(yùn)河南部的NDVI對溫度的滯后時(shí)長由32—96 d 不等。該區(qū)域植被類型多為灌溉農(nóng)業(yè)，流域耗水量與蒸散發(fā)量大，溫度直接影響蒸散發(fā)，使得河流沿岸的水汽轉(zhuǎn)換以及土壤濕度產(chǎn)生變化，并且Xu 等（2018）的研究發(fā)現(xiàn)蒸散發(fā)對植被存在顯著的影響，可能會對溫度響應(yīng)的滯后時(shí)長產(chǎn)生影響。但本文的研究未涉及蒸散發(fā)對植被時(shí)滯模式的直接影響，對該區(qū)域溫度的滯后時(shí)長的解釋存在限制，原因仍需深入探索。

3.3.2 NDVI對降水/溫度的累積時(shí)長

圖9（a）為滯后0 d 的累積16—96 d 降水響應(yīng)時(shí)長分布，中亞地區(qū)累積時(shí)長空間分布差異較大，存在16—96 d 不等的累積時(shí)長。大部分NDVI 對96 d 的降水累積時(shí)長具有較強(qiáng)的相關(guān)性，主要為阿富汗、塔吉克斯坦、吉爾吉斯坦的植被覆蓋區(qū)域；烏茲別克斯坦和土庫曼斯坦地區(qū)植被的累積時(shí)長由48—96 d 不等。哈薩克斯坦北部和新疆地區(qū)的植被對累積降水時(shí)長空間差異較大，累積時(shí)長從16—64 d 不等。位于河流沿岸以及山區(qū)的植被對降水通常存在較長的累積時(shí)長，由于研究時(shí)長的限制，并不意味著NDVI 對累積96 d 的時(shí)長的降水相關(guān)性最高，存在對更長累積時(shí)長高相關(guān)性的可能（Gessner 等，2013）。

圖9 中亞地區(qū)NDVI對氣候因子的累積時(shí)長Fig.9 The cumulative period of NDVI to climate variables

圖9（b）為滯后0 d 的累積16—96 d 溫度響應(yīng)時(shí)長分布，NDVI 與溫度之間主要為16—48 d 的累積時(shí)長。中亞地區(qū)NDVI 對累積16 d 的溫度相關(guān)性較高，對溫度累積時(shí)長較長的植被主要位于河流、湖泊沿岸。哈薩克斯坦北部的額爾齊斯河以及南部的巴爾喀什湖與錫爾河部分地區(qū)的植被存在32 d的溫度累積時(shí)長；烏茲別克斯坦、土庫曼斯坦與阿姆河交界處主要存在48 d的累積時(shí)長；新疆對溫度累積時(shí)長在空間上具有一定差異性，由16—80 d不等。

3.3.3 不同典型植被NDVI對降水的時(shí)間響應(yīng)分析

不同典型植被NDVI 對降水具有不同的時(shí)間響應(yīng)，根據(jù)土地利用/覆蓋類型對9 種時(shí)滯組合結(jié)果進(jìn)行掩膜，得到像元尺度上7種不同典型植被類型的9 組時(shí)滯結(jié)果，見圖10。不同典型植被對降水的時(shí)間響應(yīng)存在顯著差異。裸地區(qū)域植被稀疏，對降水的9 組時(shí)滯結(jié)果的相關(guān)系數(shù)都較低且變化不大；落葉闊葉林與常綠針葉林對累積降水時(shí)長為3 個(gè)月的相關(guān)系數(shù)較高，這是由于樹木根系以及冠層截留存儲了大量水分，隨著時(shí)間的推移樹木所存儲的水分逐漸被釋放，延長累積時(shí)長，且森林區(qū)的土壤能夠儲存大量的水，這些水分可以在較長時(shí)間內(nèi)重新利用，避免受到瞬時(shí)干旱的影響（Jiang 等，2017；Huber 等，2011）；草地對當(dāng)月的當(dāng)期降水（lag0）的相關(guān)性較高，Holmgren 等（2006）的研究證實(shí)在干旱和半干旱地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)中草本植物由于其生長能力旺盛能夠由種子快速生長萌發(fā)，因此對當(dāng)期降水的響應(yīng)非常迅速；雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)與灌溉農(nóng)業(yè)對降水的時(shí)間響應(yīng)模式差異較大，雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)依賴于降水提供的水分，對滯后0—1 個(gè)月的降水組合相關(guān)性較高；灌溉農(nóng)業(yè)相較于累積1 個(gè)月的時(shí)滯組合對累積時(shí)長為2—3 個(gè)月的降水相關(guān)性較高。

圖10 不同土地利用/覆蓋類型NDVI與降水因子的平均互相關(guān)系數(shù)Fig.10 The mean cross correlation coefficient between NDVI and precipitation for different land use/cover type

3.3.4 不同典型植被NDVI對溫度的時(shí)間響應(yīng)分析

圖11 為7 種不同典型植被類型NDVI 對溫度的9 組時(shí)滯組合結(jié)果。裸地對9 組時(shí)滯組合的響應(yīng)差異不大，其他植被類型對溫度的時(shí)間響應(yīng)基本一致，對當(dāng)月溫度相關(guān)性較高，滯后月份越長相關(guān)性越低，但隨累積月份的增加相關(guān)性逐漸上升。落葉闊葉林、灌木樹木混合區(qū)域以及雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)類型的NDVI 對溫度的時(shí)滯結(jié)果相似，對當(dāng)月溫度（lag0）相關(guān)系數(shù)的最小值均大于0.5，說明該3 類植被類型對溫度的相關(guān)性高且響應(yīng)十分迅速，且Jiang 等（2017）的研究發(fā)現(xiàn)溫度升高通常會增加地表水的蒸發(fā)，限制植被的生長，尤其是灌木和稀疏植被的生長。灌溉農(nóng)業(yè)與常綠針葉林對累積2個(gè)月的時(shí)滯組合相關(guān)性較高；草地對滯后1—2 月的溫度相關(guān)性較高。

圖11 不同土地利用/覆蓋類型NDVI與溫度因子的平均互相關(guān)系數(shù)Fig.11 The mean cross correlation coefficient between NDVI and temperature for different land use/cover types

3.3.5 不同生態(tài)分區(qū)NDVI對降水/溫度的時(shí)間響應(yīng)

通過統(tǒng)計(jì)5 類生態(tài)分區(qū)內(nèi)NDVI 對降水/溫度的時(shí)間響應(yīng)結(jié)果得到圖12，以各生態(tài)分區(qū)lag16—96 d 的各滯后時(shí)長像元個(gè)數(shù)占該區(qū)域總體像元個(gè)數(shù)的百分比來分析不同生態(tài)區(qū)域的植被響應(yīng)差異情況?；哪畢^(qū)的植被稀疏，NDVI 對降水以32 d的滯后時(shí)長為主，占比為58.55%；森林區(qū)NDVI最長滯后時(shí)長與累積時(shí)長為96 d，分別占區(qū)域內(nèi)總體像元38.76%、68.71% 的比例；高寒草甸區(qū)34.16%的像元存在96 d 滯后時(shí)長，對溫度主要為16 d 滯后時(shí)長以及32 d 累積時(shí)長，該區(qū)域?yàn)楦吆絽^(qū)，雨水充沛、氣溫偏低，冬季易有積雪凍土，對植被物候存在一定影響，進(jìn)而延后植被生長季開 始 時(shí) 期（Zhang 等， 2019； Kariyeva 和van Leeuwen，2012）；半荒漠區(qū)與草原區(qū)NDVI 對降水累積時(shí)長與滯后時(shí)長都較短。

圖12 不同生態(tài)分區(qū)NDVI對氣候因子時(shí)間響應(yīng)的占比情況Fig.12 The percentage of the temporal response of NDVI to climate variables in different terrestrial ecoregions

3.4 研究局限與不足

需要說明的是，本文在進(jìn)行時(shí)間序列相關(guān)分析時(shí)選取固定閾值（NDVI 值大于0.1）構(gòu)建NDVI 時(shí)間序列數(shù)據(jù)集，但NDVI每年大于0.1的像元分布可能不同。已有不少學(xué)者在趨勢分析中嘗試分段回歸分析方法提取植被生長趨勢轉(zhuǎn)折點(diǎn)，能夠得到符合長時(shí)序植被變化趨勢的線性擬合（de Jong 等，2012；Kong 等，2017；Xu 等，2016），考慮到研究時(shí)長稍短，選用一元線性回歸方法研究植被及氣候的時(shí)空變化，該方法分析變化趨勢可能會受到起始時(shí)間選擇以及離群值的影響達(dá)不到最佳擬合（Eslamian 等，2011），但在相關(guān)植被、氣候變化趨勢的研究中，與已有研究結(jié)果相似且在文中有所討論。為細(xì)劃植被對氣候因子的時(shí)間響應(yīng)區(qū)間，以16 d的NDVI數(shù)據(jù)與月降水/月平均氣溫開展滯后分析的計(jì)算，盡管在預(yù)處理過程已盡量減小原始NDVI 數(shù)據(jù)的云、雪等噪聲，但仍可能存在殘留噪聲的影響。NDVI 數(shù)據(jù)雖存在一定誤差，但與氣候的年際變化無必然聯(lián)系，部分區(qū)域可較好地檢測出NDVI 對氣候變化存在的響應(yīng)（龔道溢和何學(xué)兆，2004）。將降水/溫度作為單個(gè)氣象因子來分別探討其與NDVI 的相關(guān)性，未考慮到溫度與降水之間可能存在一定的相關(guān)關(guān)系，因此單一氣象因子的相關(guān)分析的結(jié)果可能包含有其他因素的影響（如土壤濕度、蒸散發(fā)、光照等）。上述提及的局限以及尚未明確的植被時(shí)間響應(yīng)機(jī)制歸因亟需在今后的研究中完善及探索。

4 結(jié) 論

本文選用2000 年—2013 年MODIS?NDVI 數(shù)和CHELSA 氣候再分析數(shù)據(jù)提取中亞地區(qū)NDVI 與氣候因子的演變情況，通過回歸分析與時(shí)間序列相關(guān)分析，探討中亞地區(qū)NDVI 對氣候變化的響應(yīng)模式以及不同典型植被NDVI 對氣候因子的時(shí)滯變化情況。主要結(jié)論如下：

（1）中亞地區(qū)NDVI 值普遍偏低，總體呈現(xiàn)出高海拔向低海拔減小趨勢，NDVI 值較高的像元集中在山區(qū)以及河流、湖泊沿岸；降水分布在空間上由東部到西部遞減，且隨著海拔降低降水量隨之下降，溫度由西部到東部遞減，新疆則是由中部向外部遞減。2000 年—2013 年間，中亞地區(qū)東北部NDVI 呈下降趨勢，南部呈上升趨勢，集中在新疆、阿富汗和土庫曼斯坦中部。

（2）中亞地區(qū)NDVI 與降水呈正相關(guān)關(guān)系的像元主要分布在海拔較高地區(qū)，負(fù)相關(guān)的像元主要分布在中亞南部相對濕潤的地區(qū)以及河流、湖泊沿岸，且不同區(qū)域的荒漠/半荒漠區(qū)NDVI對降水的相關(guān)性差異明顯。氣溫與NDVI 的相關(guān)關(guān)系顯著，總體上東部較濕潤地區(qū)呈正相關(guān)關(guān)系，西部干旱與半干旱地區(qū)相關(guān)性較低或?yàn)樨?fù)相關(guān)。

（3）中亞大部分地區(qū)NDVI 與降水之間存在32 d 的滯后時(shí)長以及為16—96 d 不等的累積時(shí)長，荒漠與半荒漠地區(qū)NDVI 滯后時(shí)長為0—16 d，山區(qū)及河流、湖泊沿岸植被滯后時(shí)長為64—96 d 不等且存在較長的累積時(shí)長；NDVI 對當(dāng)期的溫度相關(guān)性較高，存在16—48 d 的累積時(shí)長，河流、湖泊沿岸NDVI對溫度滯后時(shí)長為32—96 d不等。

（4）不同典型植被類型與生態(tài)分區(qū)的NDVI 對氣候因子的時(shí)間響應(yīng)存在顯著差異性。草地對當(dāng)月瞬時(shí)降水響應(yīng)迅速，落葉闊葉林與常綠針葉林對累積降水的相關(guān)性較高；對溫度的響應(yīng)除裸地外，其他典型植被對溫度的時(shí)間響應(yīng)基本一致，對當(dāng)月溫度相關(guān)性較高，滯后月份越長相關(guān)性越低，但隨累積月份的增加相關(guān)性逐漸上升。森林區(qū)對降水的滯后時(shí)長與累積時(shí)長較長，高寒草甸區(qū)對降水滯后和累積時(shí)間長，對溫度的累積與滯后時(shí)長短，半荒漠區(qū)與草原區(qū)對降水累積時(shí)長與滯后時(shí)長都較短。