2022全球生态环境遥感监测度报告-北极地区冰雪与

NASCCGEOARC2022全球生态环境遥感监测年度报告北极地区冰雪与植被变化中文版中华人民共和国科学技术部国家遥感中心 全球生态环境遥感监测2022年度报告北极地区冰雪与植被变化中华人民共和国科学技术部国家遥感中心中山大学 2022全球生态环境遥感监测年度报告（北极地区冰雪与植被变化）《全球生态环境遥感监测2022年度报告》电子版可在国家综合地球观测数据共享平台下载( http:/www.chinageoss.cn/geoarc ) 全球生态环境遥感监测2022年度报告全球生态环境遥感监测2022年度报告编写委员会主任：赵静柳钦火副主任：刘志春牛锋成员：张刘一良主丝丝首晨郭明李哈夏长祥张兆祥邓兴瑞宋婉娟祁亚琴税敏赵鲜东张弛刘爽杨文刚付漫左琛杨洁韦纳都《北极地区冰雪与植被变化》报告编写组组长：程晓责任专家：卡林根牛铮成员：（按贡献大小排序）黄华兵叶玉芳刘冲武胜利周春霞杨康江利明惠凤鸣周娟伶郑雷李锦鑫肖倩雨张闻松鲁茜冯雪洁胡海涵张伟刘男王裕涵颜笑 全球生态环境遥感监测2022年度报告顾问组组长：徐冠华成员：（按姓氏汉语拼音排序）陈军郭仁忠何昌垂蒋兴伟季朋德李增元刘纪远王琦安张国成周成虎全球生态环境遥感监测2022年度报告专家组组长：郭华东成员：（按姓氏汉语拼音排序）李加洪施建成唐新明王泽民吴志峰张雪邹辉东 良好的生态环境是最普惠的民生福证。随若人炎对自然的干预不断加剧，生态环境间题正日渐突出，呈现出全球性、综合性和频发性等特征。如何凝策全球坏境治理力量，提升全球环境治理水平以及应对环境挑战的行动力，已成为函待解决的间题遥感技术具有全球大范围实时监测的优势，可为有效应对全球性环境问题、构建人类命运共同体、实现联合国2030年可持续发展目标及人与自然和谐其生提供坚实的科技支撑。中国政府一贯重视生态环境问题和地球观测发展。在气候变化影响凸显、公共卫生事件颠发和世界格局深刻改变的今天，中国正在成为全球生态文明建设的年要参与者、责献者和领者。中国已形成气象、资源、环境、海洋等地球观测卫应用体系，高分排率对地观测系统和国家空间基础设施逐步完善，对地观测能力口益提高，是开展生态环境监测与评估的重要基础。同时，作为地球观测组织（GEO）的创始国和联合主席国，中国一百致力于面向全求开放共享更多的地球观测数据、产晶、工具知识、案例和服务，为世界各国，尤其是发展中国家并展生态环境监测提供通感技术支持。按照“部门协同、内外结合、成果案成、数据共享、国际合作”的基本思路，科技部于2012年在国内率先开展全球生态环境递感监测年度报告》工作。该项工作充分发挥科技引领作用，持续产出了一系列的专题报告和数据集产品，推动了国产卫星数据共享和应用，促进了综合监测和分析能力的提升，为全球生态环境治理提供了重要的公共产品，向世界各国分享了中国生态文明建设成果和经验，扩大了中国参与GEO等国际地球观测事务的影响力。《全球生态环境遥感监测年度报告》工作成果显著，影响广泛，意义深远，2022年重点关注北极地区生态环境变化和全球粮食安全问题，编制了“北极地区冰雪与植被变化”和“全球大宗粮油作物生产形势及复种与灌溉的贡献”2个专题报告。报告全面分新广北酸地区生态环境对大气、海洋、人类适动等关键因子的响应，系统评估了2015年联合国可持续发展目标提出后全球在生态环境治理和消除认俄等方面所破的势力，可为应对全球气候变化、保障根食供给实现零饥俄等方面的科学研究和改策制定提供数据与知识服务。 今后应继续距厉奋发、开拓进取，坚持需求导向，持续深化合作，加强协同创联合国可持续发展目标和“人与自然和谐共生”的关好愿块贡献中国智慧和方案2023年1月 前言“全球生态环境遥感监测年度报告”是一项长期的、富有开创性并已产生广泛影响的工作，是中国遥感科技界积极践行“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”的发展理念、响应“全球发展倡议”和落实联合国可持续发展目标的具体举措和务实行动。2012年以来，在财政部的支持下，科技部国家递感中心（地球观测组织中国税书处）会同递感科学国家重点实验室，跨部门组织国内优势科研力量，在全球及区域生态环境通感专题产品研发及分析研究的基础上，围绕全球生态环境典型要素、重点区域和热点问题3大主题，陆续发布了酒盖11个专题序列的29个分析报告及109个数据产品。2022年报工作在总结前十年经验的基础上，继承并发展已有选题方向，围绕北地风生态环境变化与全球食安全问题，开展了以递感信息为支撑的深人研究，为二十大报撑。可为关注这一领域的决策者、科学家和大众呈现气候变化和人类活动加制背景下区域生态环境的变化和全球推进实现零饥缺等方面的典型案例，以及区域极端事件产生的影响。2022年度报告联合中山大学、中国科学院空天信息创新研究院等单位，共同完成了专题的报告组制及数据集生产工作，“北极地区冰雪与植被变化”报告和数据集是自2020年“南极冰盖变化”发布后，冰冻围专题的又一项研究成果。该项研究关注全球变暖的“北极放大效应”背景下，北极海冰覆盖范围显著缩减、格度兰冰盖物质损失加剧、北极陆电植被快速变绿的趋势，反映了被绿度产品等数据集。该专题可为开展北极地区环境对全球变化的响应研究、促进北极地区的可持续发展和应对全球气候变化提供科学依据。“全球大宗粮油作物生产形势及复种与灌溉的贡献”是自2013年以来持续发布的一个专题系列。该研究基于对2022年全球大宗根油作购生产形势的监测，预测了作物产量，评估了2022年全球大宗粮油供应形势，分析广极带气候和区域事件对全球大宗粮油作物生产和供应状况的影响。此外还重点研究了全球和重点区域/国家耕地复种和灌溉状况，分析了其对粮食增产稳产的作用。该专题可为应对全球粮食安全挑战、实现联合国可持续发展日标2零证饿提供决策支择。 与往年一样，2022年的年报工作特别重视吸收国家科技计划与相关部门最新科研成果，采用了国产FY-2/3、GF-1/2、ZY-1/3及国外Aqua、DMSP、QSCAT、Senlinel-1/2Terra、1andsat-8、GPM等卫星遥感数据，以及社会经济统计等数据和全球农业生态分区等辅助资料。形成的成果在国家综合地球观测数据共享平台（hlip:/www.chinagenss.cngeaare/index.html）发布，并通过地球观测组织合作机制积极为国际社会其同关切的问题持续提供公共产品和解决方案，为积极融入全球创新网络和参与全球生态环境治理做出贡献。2023年1月 、引二、北极海冰变化监测与评估2.1北极海冰变化特征2.2北极海冰的区域变化特征.82.3北极海冰变化的驱动因素18三、格陵兰冰盖变化监测与评估223.1格陵兰冰盖表面融化3.2格陵兰冰面水系3.3格陵兰冰川边缘线43四、北极陆地植被绿度变化监测与评估.554.1北极植被绿度的时空特征..554.2北极植被绿度变化与环境因子的关604.3北极典型区域的植被绿度变化.五、结论，75附 77附录A科普性介绍77附录B名调解释79附录C数据来源..82附录D技术方法.86附录E数据产品95 自录附录F精度评价..... 96参考文献..107致谢..110 北极地区冰雪与植被变化一、引言北授地区指地球北极刚（66°34N）以北的陆海区域，总面积约2100万km²，包括北冰洋以及旺邻的北方大陆和相关岛。北冰洋海域面积超过1200万km，绝大部分冬季被冰授益。北极陆地由北股图以北的取业大陆、北关大陆与格陵兰岛组成，大陆和岛闻积约80方km。格陵兰冰盖面积约177万km，占比超过格度兰岛面积的80%，是世界第二大冰盖（图1-1），20世纪中期以来，全球气候持致变暖，研究表明北股地区的增温速率超过全球平均变暖速率的2借倍学界称之为“北设放大效应”」，导致北极冰雪与生态环境发生快速的变化。气误变暖一方面导致北冰洋海冰持续融化，破坏北极地区原有的水热平衡，另一方面加剧格度兰冰盖物质损失，造成海平面上升，与述雪消相对应，北摄气温升高和降水增加同时还导致了北极陆地植被的绿度提高、返青期提前和生长季延长，对陆北极地区永久居民的福征。因固此，针对北受海冰、格度兰冰盖和陆地相被变化的监测受到学界和公众的广泛关注。联合国2030年可持续发展议程明确提出“采取紧急行动应对气候变化及其影响”（SDC13，气候行动），为更加全面支撑SDG13的实施，必须完整和系统地监测北极海冰、冰盖和植被等关建要素的变化过程，评估其变化态势及影响，增强应对气候变化的能力，2018年，中国发布中国的北极政策》自皮书，提出“认识北极、保护北极、利用北极和参与治理北极”的目标，通过提高北受的科学研究水平和能力，深化对北极的科学认知和了解，以推动北极的可持续发展。中国也先后组织了12次北极科学考察，为开展北极科学研究和生态保护提供了重要的基础数据。卫星遥感技不能够获取大范围、长时序以及周期性的观测数据，尤其是在北极等人类可替代的作用。随着在机定标和数据精度的大幅提高，国产卫星逐渐具各了北极逼感监测及产品业务服务的能力，本报告针对北极地区及与其地理特征相近的邻近区域的冰当与生态环境变化，综合利用风云三号卫量微波成像仪（FY-3MWRI）、Sentinel-2MSI、Terru/AquaMODIS及其他上星的微波辐射计和散射计等多源温感数据，开展了海冰、冰盖和植被的连续监测，形成了2002一2021年的北设薄冰密集度、海冰类型、植被绿度变化以及格皮兰冰需表面胆化、冰川过嫁线和2017一2021年的格度兰冰面本系等高质量遇感产品；分析了北极海冰、格兰盖利北极植绿度的时空格局、变化特征及其主要影响因索；并选取典型的海冰与植被变化区域、格陵兰冰盖异常冻照事件和重点冰川，针对其时空变化特征、气候驱动因索和人类活动影响进行深人地分析与评估。报告提供的数据产品和监测结果，可为开展北极环境变化对全球气候变化的响应研究和应对全球气候变化提供科学依据，促进北极地区的可持续发展。1 全球生态环境遥感监测2022年度报告或特布格百拉克图别水味冰香tes衣图1-1北极地表覆善及海冰和格陵兰冰善范围示意围图 北极地区冰雪与植被变化二、北极海冰变化监测与评估概要北极海冰是地球系统的重要组成部分，与全球气候存在显著的互馈作用，其变化可作为全球气候变化的重要指示器。北极海冰变化研究，对于全球气候变化研究与北极航道的科学利用至关重要，本章基于北极海冰密集度产品和海冰类型产品，分析了2002一2021年北极海冰的息体覆盖范用分布、一年冰和多年冰的变化趋势及其对气候变化的响应，并摄示了北冰洋太平洋骗区、北冰洋大西洋扇区以及北冰洋中央区域海冰的时空变化特征。主要结论如下：（1）2002—2021年北极海冰总体霞盖范用呈快速缩减趋势。每年最小海冰覆盖范用出现在9月份，近20年平均下降10.1万km²/a，缩减范围超过200万km²，到2021年9月，海冰覆盖范围为396万km。相对而言，年内最大海冰覆盖范用（3月份）下降速率较小。北极薄冰的外缘线逐渐向西半球格度兰岛和加事大北极群岛以北的海盆退缩，其中北冰洋大西洋扇区海冰在2020年利2021年夏李已近乎完全消失。（2）2002一2021年北极多年冰覆盖范围急剧减小，逐步被一年冰取代。多年冰覆盖范围急的减小，减小速率达12.7万km/a，冬季多年冰在总海冰履盖范围中的占比从28%下降到13%，一年冰覆益范用稳定增长，并逐步取代多年冰，增长速率为5.9万km/a（3）北设海冰变化与气温、海表温度以及大尺度大气环流和海洋环流等因素有关。相关性分析表明，气温、海表温度均对北极海冰变化有重要影响，9月北极海冰覆盖范围与两著均呈显著负相关，此外，季北极海冰覆重范围变化与北大西洋涛动、北设涛动、太平洋年代际振落等指数呈负相关，与北授假极子异常指数呈正相关，其中北大西洋涛动与夏季北极海冰覆盖范围变化的相关性最强。2.1北极海冰变化特征2.1.1逐渐减少的北极海冰受不同纬度太阳高度角的影响，北极海冰呈现出以北极点为中心，向低纬度逐步减少的息体分布特征，在洋流和大气环流的影响下，不同区域的毒冰进一步呈现出不同的分布特征。北极地区冬季