Region-wide shrubification of Betula glandulosa inferred from combined ground and satellite observations in Nunavik

方法

1117个样地+卫星嵌入+随机森林分类+Landsat NDVI趋势归因分析。

发现

腺桦扩张解释区域绿化31.7%，高强度绿化区达65.1%，且受湿度与地形调控。

机会点

可将物种级遥感归因框架迁移到灌丛化—碳汇—冻土反馈研究，发展多物种解耦方法。

北极绿化现象广泛存在，在加拿大东北部的努纳维克地区尤为显著。局部研究表明，腺桦（Betula glandulosa）的扩张是其中一个 contributory 因素，但其与区域绿化的关联仍缺乏充分的定量评估。我们将努纳维克地区1，117个植被样地与卫星嵌入数据相结合，以30米分辨率绘制腺桦存在分布图，并考察其与1984—2024年间基于Landsat的绿化趋势的空间重叠情况。随机森林分类器的整体表现处于中等水平（Kappa = 0.38 [0.34–0.40]；F-score = 0.50 [0.46–0.52]），具有较高的特异性（0.85 [0.84–0.86]）和中等敏感性（0.57 [0.51–0.65]）。绿化趋势由经跨传感器校准的年最大归一化植被指数（NDVI）推导得出，并校正了观测频率变化的影响。绿化幅度与桦树存在概率呈正相关（R² = 0.34）；我们将区域绿化的31.7%归因于腺桦扩张，对于高强度绿化（> 0.005 NDVI yr⁻¹），该比例升至65.1%。在桦树于Landsat时间序列末期存在的区域，我们在此强工作假设下——即桦树扩张或冠层 densification 促成了绿化——将上述重叠解释为与潜在的桦树扩张相一致。偏依赖分析表明，生物地理位置（纬度、海拔）的预测表现优于局部地形，但扩张随湿度增加而显著下降，随坡度和较冷朝向坡向呈微弱但一致的下降趋势。综上，这些结果表明腺桦是努纳维克绿化进程中一个广泛存在且受局部条件制约的驱动因素，并提供了物种明确的分布图，以区分灌木化与其他过程（如林线动态）。我们认为，这种归因是估算北极灌木化气候与生态后果的必要步骤，需超越绿化信号幅度，深入探讨控制反照率、积雪—冠层相互作用、物种相互作用及多年冻土能量通量的机制。