作为陆地生态系统的主体，是全球气候变化的敏感指示器。植被通过 蒸散发、反射率、粗糙度影响着陆地表面和大气之间的水分、热量和能量交换。 非洲旱区是气候变化最为显著和敏感的区域之一，在减缓气候变化、支持居民 生计和推进全球可持续发展进程方面扮演着重要角色。准确揭示非洲旱区生态 系统的变化趋势及其驱动机制，有助于理解旱区生态系统对复杂环境变化的响 应，进而促进旱区生态系统的可持续管理。降水和火干扰是影响非洲旱区生态 系统动态演化的重要因素，且降水和火干扰通过陆-气反馈作用相互影响。然而， 目前关于植被-降水-火互馈关系在非洲大陆尺度的时空演变并不清楚，大大制 约了未来非洲旱区生态环境变化的准确预测。为此，本研究旨在揭示非洲旱区 生态系统的动态演化及驱动机制，以及植被-降水-火之间互馈关系的时空格局。 主要结果如下：

      （1） 基于多源遥感数据互补识别了非洲旱区生态系统的结构和动态演变。 研究表明：1993-2012 年间，54％的非洲旱区植被光学厚度（VOD）显著增加， 主要分布在非洲南部和撒哈拉以南非洲北部，平均增长速率为（1.2±2.7）×10-3 yr-1。43%的非洲旱区归一化植被指数（NDVI）显著减少，主要分布在尼日尔 西部和非洲东部，平均变棕速率为（-0.13±1.5）×10-3 yr-1。VOD 增加和 NDVI 减少表明非洲旱区木本植被增加（灌木入侵）。此外，研究指出东非是非洲旱区 生态系统退化的热点区域：植被经历了由早期变绿到后期变棕的转折。东非植 被退化的时间集中在 2000 年世纪之交，土壤水亏缺是植被退化的主要原因。

       (2) 利用集合经验模态分解的方法分析了非洲火的时空动态演化。结果表 明 2001-2016 年间，非洲大陆尺度火燃烧面积经历了由增加到减少的转折，具 体表现为：2001 年火的瞬时速率为 0.63 % yr-2，2016 年火的瞬时速率为-0.56 % yr-2。研究发现非洲北部和非洲南部火的演化模式和驱动机制不同：非洲北部火 速率持续下降，主要受降水和农田扩张的影响；非洲南部火速率先增加后减少， 主要受降水控制。此外，由于不同时刻趋势的相互抵消（增强），线性方法得到 的平均变化速率很难揭示长时间段内要素的真实变化趋势。

       (3) 基于格兰杰因果诊断的方法探讨了植被-降水-火之间的互馈关系，揭示 了植被-降水-火关系的时空异质性。结果表明短期（火发生前 1~2 个月）降水 抑制火活动（降低了燃料的可燃性），长期（前一两个湿季）降水促进火活动（增 加了燃料负荷）。湿润区火主要受燃料可燃性的限制，降水抑制火发生；而干旱 区火主要受燃料负荷的限制，降水促进火发生。此外，研究发现非洲旱区火整 体上抑制降水，且火对降水的抑制作用在干旱区要强于湿润区。

      本研究发展了大尺度植被动态监测和生态系统退化评价的方法，分析了非 洲旱区生态系统植被和火的动态演化和驱动机制，评估了非洲旱区生态系统退 化的热点和退化的时间，探讨了植被-降水-火之间的互馈关系及其时空异质性， 进而指导非洲旱区生态系统的可持续管理，推进全球可持续发展进程。