第1章绪论
　　随着工业化和经济社会的快速发展，人类正以空前速度和规模改变着自然植被覆盖度和景观格局，由人类自身活动和气候变化引起的植被变化及由此产生的环境变化，已经达到前所未有的强度，甚至对人类社会的生存和发展构成极大的威胁，如全球范围的干旱、火灾、土地退化与荒漠化、沙尘暴等。特别是自工业革命以来的气候变化已经引起世界各国政府、非政府组织和学术界的广泛关注。目前，国际上已经相继签订了一系列的国际公约，如《联合国气候变化框架公约》《京都议定书》《生物多样性公约》《联合国防治荒漠化公约》《国际湿地公约》等，以共同防治全球变暖，维护地球生态环境与可持续发展。
　　2021年，政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）发布了第六次评估报告**工作组报告《气候变化2021：自然科学基础》（Climate Change 2021: the Physical Science Basis）。该报告认为，气候变化通过多种方式影响着全球不同的地区，全球变化将随着全球不断地升温而加剧，而人类活动又使大气圈、水圈、冰冻圈和生物圈发生了广泛而迅速的变化。至少在过去2000年间，自1970年以来的全球地表升温速度比任何其他50年间的速度都更快。该报告还明确提出，自1750年以来，温室气体浓度的增加主要是人类活动造成的，而气候系统的很多变化与日益加剧的全球变暖直接相关，主要表现包括极端高温热浪事件、海洋热浪和强降水的频率和强度增加，部分地区出现农业和生态干旱，强热带气旋的比例增加，以及北极海冰、积雪和多年冻土的减少等。另外，该报告还指出，当前全球地表平均温度较工业化前高出约1℃，而未来20年平均温度变化预估分析也表明全球升温幅度预计将达到或超过1.5℃。而在考虑所有排放情景情况下，至少到21世纪50年代，全球地表温度将持续升高，除非未来几十年内各国大幅减少CO2和其他温室气体排放。预计全球持续变暖将进一步加剧全球植被变化以及各种自然灾害的发生（IPCC，2021）。
　　作为一种非可再生的自然资源，土地是一个由植被、土壤等多种自然因素相互作用的系统，可为人类生产提供基本的资料以及人类生存的必要环境，是生态系统中一切生命存在的物质基础。社会经济的快速发展和人口数量的不断增加，使人类对土地资源的利用和改造能力也在不断增强。为了满足人类日益复杂的社会化需求，人类不断地改变着土地资源的物质组成和质量，与此同时，一些不合理的土地利用方式加大了对生态环境的压力，土地沙化、物种多样性下降和水土流失等土地退化现象日趋普遍和严重，不仅破坏了自然生态系统物质和能量的动态平衡，而且改变着自然界的碳水循环，对水文循环、生物多样性等生态系统的结构和功能产生深远影响（Adewuyi and Baduku，2012），植被变化、土地退化与荒漠化以及各类生态灾害越来越危及人类的生存，目前已经受到世界各国政府、国际机构以及公众的广泛关注。
　　2008年联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO)估计全球共有20亿hm2的土地发生不同程度的退化/荒漠化，其中包括30%的森林、20%的耕地和10%的草原，15亿人口受到土地退化/荒漠化的影响（Bai et al.，2008a）。土地退化与荒漠化以及各类生态灾害问题已成为全球性的生态环境问题和重大的社会经济问题（柯新利等，2012；李鹏杰等，2012；刘志有等，2013；Landmann and Dubowyk，2014），受到了各国政府和学者的广泛关注（Bisigato et al.，2013；Zhou et al.，2015）。土地退化是在自然因素和人类活动影响下土地生产能力和利用价值显著下降的过程。土地退化不仅导致人类生产生活环境的破坏，威胁着全球食物安全和人类健康，而且严重阻碍经济社会的可持续发展。目前保护人类赖以生存的土地资源是实现土地可持续管理的*要任务（江泽慧，2013）。虽然在积极的治理下区域土地退化得到一定的改善和控制，但总体退化状况仍非常广泛并呈恶化趋势，给人类社会造成巨大的经济损失（吴剑等，2006）。了解气候变化背景下植被变化、土地退化与荒漠化以及主要生态灾害的发展趋势，加强植被变化、土地退化与荒漠化以及生态灾害监测指标体系的建立和评价技术的研究，分析导致植被变化、土地退化与荒漠化以及主要生态灾害发生的主导因素，提出科学的预防措施，探索土地退化与生态灾害防控的新途径，从而达到合理利用各种土地资源，科学规划人类生产经济活动，增强适应气候变化的能力，维持土地资源的综合生产潜力，这是实现自然和人类社会和谐发展的迫切需要和人类亟待解决的问题。
　　第1章绪论中蒙俄国际经济走廊植被变化与生态灾害研究近百年来，人类活动释放的CO2、CH4等温室气体浓度持续增加，其导致的温室效应使地球气候显著变暖，并与植被变化、土地退化与荒漠化以及生态灾害之间相互影响。干旱地区降水变率大（Narisma et al.，2007），生态系统对气候变化极为敏感，在气候变化和人类不合理活动的影响下，土地极易出现严重的退化。干旱地区的土地退化基本等同于荒漠化（景可，1999），即干旱半干旱和亚湿润干旱区由于气候变化和人类活动导致的土地退化。全球气候暖干化导致干旱地区的降水量减少，蒸发量增加，土地干旱化和荒漠化程度日趋严重。荒漠化的发展也会对全球气候产生一定的反馈作用，主要体现在地球生物量和生产力的损失以及全球生物地球化学循环的改变，导致地表反射率的改变。全球41%的干旱土地正在发生退化，超过2.5亿人正遭受着土地荒漠化的影响（Adger et al.，2000），全球每年因土地荒漠化造成的经济损失超过40亿美元（席来旺和吴云，2010）。作为全球变化研究中的重要组成部分，植被变化、土地退化与荒漠化以及生态灾害成为地理、生态、环境等多学科共同关注的热点问题，具有举足轻重的理论价值和指导意义。
　　2013年9月7日，中国国家主席习近平访问哈萨克斯坦时*次提出了共同建设“丝绸之路经济带”的倡议。复兴丝绸之路能带动我国经济实力较为薄弱的中西部地区的经济发展，为中国与丝绸之路沿线国家的友好交流营造良好的政治环境，并可推进区域之间的经济联系，有利于推进区域合作水平和更高水平的开放，促进中国西部大开发和东部再改革的格局。但是，亚洲内陆的中亚、中蒙俄次区域等作为丝绸之路经济带的重要组成部分，大部分地区处于亚洲大陆干旱半干旱区内，区域生态环境十分脆弱、植被稀疏，加之人类对水土资源的不合理利用，导致区域内水土流失和土地荒漠化问题非常严重，不利于区域经济合作和可持续发展，因此有必要对该区域的植被变化与生态灾害开展系统性的科学研究。
　　1.1植被变化
　　1.1.1植被变化研究
　　植被作为陆地生态系统的重要组成部分，对气候变化十分敏感，是全球变化的“指示器”（Sun et al.，2015；孙锐等，2019）。植被连接了土壤圈、水圈和大气圈的物质循环和能量流动（Peng et al.，2012；杜加强等，2015），在调节陆地碳平衡和气候系统方面发挥了重要作用（张戈丽等，2011）。而植被变化，包括年际尺度和季节尺度上的变化，影响着陆地生态系统的能量流动与物质循环，改变了碳水循环及气候系统的稳定性（Piao et al.，2011；赵卓文等，2017）。
　　近几十年来，遥感科学技术迅猛发展，遥感数据获取更加便捷，空间范围更加宏观，数据信息越来越丰富，通过遥感技术手段获取的地面植被信息，可定量反映地表植被的生长变化状况、植被的生物量、覆盖度、植被物候、土地退化与荒漠化、干旱与野火等生态灾害方面的信息，在地表植被观测中发挥着非常重要的作用。随着遥感对地观测技术的不断进步以及各类统计分析模型的发展，从多波段、多时相、多尺度的遥感信息中可以提取地表覆盖状况、植被所吸收的光合有效辐射、植被覆盖度等植被参数与环境变量，成为监测和研究地表植被的分布、季节变化动态及年际变化规律、土地退化与荒漠化、野火、干旱等植被变化与生态灾害发生的强有力的手段。通过可见光红光通道和近红外通道遥感数据反演得到的归一化植被指数（NDVI），是反映植被生长状态及植被覆盖度的*佳指标之一（Piao et al.，2006；杨达等，2021）。
　　近二十年来，国内外通过遥感技术开展了大量的植被覆盖或植被变化方面的研究工作，所涉及的遥感资料以Landsat、SPOT、NOAA/AVHRR、MODIS等为主。自20世纪90年代以来，以美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA)和美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)的地球观测系统（EOS）建立的探路者数据库（Pathfinder Dataset）提供了多种空间分辨率、多时相的对地观测数据，包括全球变化研究所需的多种地表特征值，极大地推动了全球气候与环境变化研究。NOAA/AVHRR数据由于具有高时间分辨率、容易获取等优势，在全球以及大中区域尺度的植被动态变化与生态灾害研究中得到广泛应用，在植被变化生态研究中被证明极具价值。2004年12月，美国国家航空航天局全球监测与模型研究组 (Global Inventory Modeling and Mapping Studies，GIMMS)发布了基于NOAA/AVHRR 8km分辨率的GIMMS NDVI资料，相较探路者数据库进行了更为严格的处理，并对云、大气溶胶等数据进行了订正，具有更高的精度，得到越来越多的应用。这一数据集目前已经进行了3次更新，第三代数据集已经更新至2015年，在中大尺度与全球植被遥感研究中备受关注，并被广泛应用。
　　1999年2月，美国成功发射了**颗先进的极地轨道环境遥感卫星Terra，可实现对太阳辐射、大气、海洋和陆地的综合观测，可以获取陆地、海洋、冰雪圈和太阳动力系统等的信息，有助于进行土地利用和土地覆盖研究、气候季节与年际变化、自然灾害监测与分析等研究。2002年5月美国又成功发射了卫星Aqua，此后每天可以实现接收两颗卫星的资料。搭载于卫星Terra和Aqua上的中分辨率成像光谱仪（MODIS）是用于观测地球生物与物理过程的关键仪器，每1～2天可实现对全球地表观测一次，获取完全的陆地与海洋温度、初级生产率、陆地表面覆盖、云、气溶胶、水汽、火情等监测的图像。目前NASA已经反演生成了陆地、海洋等标准产品，包括植被指数NDVI/EVI、温度异常/火产品、叶面积指数LAI、光合有效辐射、总初级生产力和净初级生产力（net primary production，NPP）等大量产品，时间分辨率为8天或16天，空间分辨率有250m、500m、1km等，MODIS数据或产品在植被变化与自然灾害监测方面发挥着重要作用，也得到了大量的应用。
　　植被动态变化研究方法多样，如地面样地反复观测法，但这种方法劳力耗时，成本高，并且观测范围有限，无法对较大区域开展高时空分辨率的观测工作。目前应用*多的是采用遥感数据获取植被与环境变化等的连续时空序列（侯美亭等，2013）。植被波动是指植被随季节或年际而发生的变化，是植被动态研究的重要内容（李瑞，2012）。长序列植被覆盖指数数据，不仅可以反映植被对环境连续变化的响应，也可以提升生态环境变化的评估能力（刘家福等，2018）。王彦颖等（2016）对东北地区植被动态进行研究，得出1982～2013年NDVI趋势呈负向变化，在冬季、春季和夏季负向变化较明显。除时间段之外，还应考虑空间尺度，不同区域空间尺度会影响气候因子的变化趋势，从而影响指标与气候适应情况（孙倩，2018）。