利用SMAP和OCO-2數(shù)據(jù)評估生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力對2018年美國干旱的響應(yīng)

通過使用土壤水分主動-被動衛(wèi)星（SMAP）獲取土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，以及使用軌道碳觀測衛(wèi)星（OCO-2）獲取的太陽誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒猓⊿IF）數(shù)據(jù)來估算總初級生產(chǎn)力（GPP），為理解大區(qū)域土壤水分與陸地光合作用之間的關(guān)系提供了新的機會。美國新罕布什爾大學(xué)的Li等利用來自SMAP的根區(qū)土壤濕度、GPP數(shù)據(jù)（空間分辨率為9 km）和OCO-2 SIF數(shù)據(jù)、以及SIF產(chǎn)品（GOSIF，空間分辨率為0.05°），探討了在監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力對干旱的響應(yīng)時，SMAP和OCO-2數(shù)據(jù)協(xié)同使用的潛力。

研究比較了2018年干旱期間上述這些變量的空間格局和時間演化，并分析了它們在多大程度上可以描述干旱引起的通量塔GPP和作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)的變化。結(jié)果表明，SMAP GPP和GOSIF都能夠很好地捕捉到美國干旱監(jiān)測（USDM）圖和SMAP根區(qū)土壤水分虧缺所顯示的干旱影響的空間范圍和動態(tài)。在美國西南部，土壤水分月異常與SMAP GPP（R2=0.44，p＜0.001）和GOSIF（R2=0.76，p＜0.001）呈顯著正相關(guān)，表明水分可利用性對旱地生態(tài)系統(tǒng)植物生產(chǎn)力具有較強的制約作用。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，SMAP GPP和GOSIF捕捉到了干旱對通量塔GPP和作物產(chǎn)量的影響。研究結(jié)果證實，SMAP和OCO-2數(shù)據(jù)產(chǎn)品的協(xié)同使用可以在多個時空尺度上揭示干旱演變及其對生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和碳吸收的影響，展示了SMAP和OCO-2在研究生態(tài)系統(tǒng)功能、碳循環(huán)和氣候變化方面的價值。

受2018年干旱影響的美國西南部七個州2015—2018年生長季節(jié)SMAP根區(qū)土壤水分（a）、VPD（b）、SMAP GPP（c）和GOSIF（d）的季節(jié)變化（8 d）