Evaluation of Vegetation Responses to Climatic Factors and Global Vegetation Trends using GLASS LAI from 1982 to 2010

Abstract

Vegetation growth has been profoundly affected by global climate change. It is important to investigate vegetation responses to climatic factors and vegetation trends with remote sensing data. In this study, we explored the responses of global vegetation to 3 climatic factors (temperature, precipitation, and solar radiation) and global vegetation trends based on the Global Land Surface Satellite (GLASS) Leaf Area Index (LAI) dataset from 1982 to 2010. The main findings are: (i) the vegetation responses to temperature and precipitation have no apparent time-lag and the vegetation response to the solar radiation has a time-lag of 1 month in most places in the northern hemisphere; (ii) the driving factor of the growth of vegetation was air temperature, followed by precipitation and solar radiation; (iii) the closest relationships between vegetation and climatic factors were observed in mixed forest, deciduous needleleaf forest, and shrublands at northern mid- and high-latitude; (iv) a map of global vegetation trends from 1982 to 2010 was derived, and showed that the proportion of vegetated pixels with significant increasing and decreasing trends was 34.73% and 6.59% (p < 0.05), respectively; (v) more reasonable vegetation trends can be obtained from the GLASS LAI dataset in the perennial cloud-covered regions.

RÉSUMÉ

La croissance de la végétation a été fortement impactée par le changement climatique mondial. Il est important d'étudier les réponses de la végétation aux facteurs climatiques et les tendances en matière de végétation par des données de télédétection. Dans cette étude, nous avons exploré les réponses de la végétation mondiale à trois facteurs climatiques (température, précipitation et rayonnement solaire), et les tendances de la végétation mondiale d’après les fichiers de données sur l’Indice de Surface Foliaire (ISF) issues d’observations satellitaires (Global Land Surface Satellite (GLASS)) de 1982 à 2010. Les principales conclusions sont que: (i) les réponses de la végétation aux températures et aux précipitations ne montrent aucun décalage temporel apparent, tandis que la réponse de la végétation au rayonnement solaire montre un décalage d’un mois dans la majorité des endroits dans l’hémisphère nord; (ii) le principal facteur déclenchant la croissance végétale était la température de l’air, suivi par les précipitations et le rayonnement solaire; (iii) les relations les plus étroites entre végétation et facteurs climatiques ont été observées dans les forêts mixtes, les forêts de conifères à feuilles caduques et les zones arbustives des moyennes et hautes latitudes du nord; (iv) une cartographie de l'évolution de la végétation mondiale de 1982 à 2010 a été dérivée et a montré que la proportion de pixels végétalisés présentant les plus fortes tendances de croissance et de décroissance étaient de 34,73% et 6,59% (p < 0.05), respectivement; (v) des tendances plus raisonnables de la végétation peuvent être obtenues à partir des fichiers de données sur l'ISF par observations satellitaires (GLASS) dans les régions où la couverture nuageuse est permanente.

Acknowledgments

The authors would like to thank the group of GLASS datasets for generating and sharing the GLASS LAI dataset, and CRU group for providing the climatic factors datasets.

Additional information

Funding

This research was financially supported by the National Key Research and Development Project (2016YFA0602301), the National Natural Science Foundation of China (41601349), and the Jilin Province’s Science and Technology Development Program (20180520220JH).