近日，《MDPI遥感》（MDPI Remote Sensing）发表了一篇名为《秘鲁和智利北部太平洋斜坡的绿化和褐变趋势》（Greening and Browning Trends on the Pacific Slope of Peru and Northern Chile）的论文。研究团队对卫星数据进行了全面的趋势分析，以描述秘鲁和智利北部太平洋斜坡植被的地理空间变化，该地区的特点是生物独特且高度敏感的干旱和半干旱环境。
发表在《MDPI遥感》上的研究结果显示，2000年至2020年期间，太平洋斜坡的某些地区经历了积极的植被生长，称为“绿化”，而其他地区则显示出负面趋势，称为“褐变”。植被格局的这些变化可归因于各种因素，如农业实践、城市发展和土地利用的改变。
秘鲁安第斯山脉的3D模型，绿色区域代表植被指数的增加/来源：卡文迪许实验室（Cavendish Laboratory）
研究团队由数学家、地理学家、生物学家和地球科学家组成，他们利用2000年至2020年的卫星图像来观察研究地区植被的变化。通过绘制450个数据点，他们开发了一个强大的数学模型，以过滤阴天和季节性影响。通过严格的统计分析，他们关注具有显著趋势的区域，以确保研究结果的有效性。根据该研究的主要作者、剑桥大学卡文迪许实验室的数学家Hugo Lepage的说法，完善方法和统计模型花费了三年时间。他们希望确保观察到的变化真正广泛而不仅仅是随机波动。
研究最特殊的发现是，在2000年到2020年期间，安第斯山脉西坡的广阔区域观察到了显著的绿化趋势。这个地区大约从秘鲁北部延伸到智利北部，其植被随着时间的推移呈现出显著的增长。有趣的是，绿化趋势随海拔的不同而变化，在不同的高度上形成了不同的植被类型。
为了验证他们的数据，研究人员进行了多次实地考察，对其数值评估进行了确认。他们的调查始于对采矿对当地植被影响的局部研究。令人惊讶的是，数据表明该地区正在经历绿化而不是褐变。他们将关注点扩大，发现在其他地区也存在类似的绿化趋势。随后的地面观测与他们的卫星数据相一致，确认了这一显著的绿化现象。该地存在一个明显的“绿化带”，大约从6°S延伸到22°S，具有海拔趋势，从秘鲁北部的热带低地（海拔170-780米）上升到秘鲁中部的亚热带（海拔1000-2800米）和秘鲁南部和智利北部的温带（海拔2600-4300米）。
然而，研究人员发现这种绿化带的地理分布并不符合气候界广泛应用的柯本气候分类法（K?ppen climate classification）。Hugo Lepage解释说，秘鲁北部的“绿化带”主要存在于被归类为热带干旱沙漠的气候区内。然而，当他们进一步向南观察该地带时，它上升到炎热干旱草原区，并最终过渡到寒冷干旱草原区。这种分布与预期气候带的差异引起了研究人员的兴趣。
首先，随着海拔的升高，温度会下降，所以在其他条件不变的情况下，预期植被生产力会下降。通过使用模拟的光合作用和海拔高度可以证明这一点。然而，“绿化带”的行为与此相反，随着绿化带向南延伸，相对绿化最强烈的地区在海拔高的地区。其次，二氧化碳浓度是一个更广泛的驱动因子，海拔低于300米的地区植物生产力和大气稳定性有关，但地面二氧化碳浓度与海拔高度的相关性在800米以上是并不显著。这些前期结果与绿化带的明显划分相矛盾。第三，“绿化带”从北向南延伸，穿越气候带的演变表明这种驱动因素既不局限于单一气候带，也不能涵盖当前定义的所有气候带。
定义为“绿化”带的区域 来源：MDPI遥感
准确检测和量化区域植被趋势对于理解景观生态和植被分布的动态至关重要。太平洋斜坡向秘鲁三分之二的地区供水，也是重要的农业生产区。随着植被、水和生态系统的快速变化，这无疑将对该地区管理和规划产生重大影响。这项研究的结果对该地区的环境管理和政策制定具有重要意义。虽然这种绿化现象的具体原因和后果仍然未知，但植被的任何实质性变化（植被指数增加了30-60%）将不可避免地影响生态系统和整个环境。
这项研究工作为了解气候变化对太平洋斜坡高度敏感、独特的干旱和半干旱环境提供了新的认识。研究人员将他们的发现比作一个警告信号，类似于“矿井中的金丝雀”（煤矿工人过去会带着金丝雀下井，这种鸟对危险气体的敏感度很高。如果金丝雀死了，矿工便知道井下有危险气体，需要撤离）。虽然防止如此大规模的变化可能很困难，但意识到这些转变将有助于更好地规划未来。
