Recent (1986-2006) Vegetation-Specific NDVI Trends in Northern Canada from Satellite Data

• Published in: ARCTIC
• Main Authors: Olthof, Ian, Pouliot, Darren, Latifovic, Rasim, Chen, Wenjun
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: The Arctic Institute of North America 2009
• Subjects: northern; vegetation; community; lichen; vascular; remote sensing; Landsat; AVHRR; NDVI; trends; nord; végétation; communauté; vasculaire; télédétection; indice d’activité végétale; tendances; Canada; Arctic; toundra; Tundra
• Online Access: https://journalhosting.ucalgary.ca/index.php/arctic/article/view/63114

Recent northern vegetation changes caused by climate warming have been well documented, using experimental plot warming to examine vegetation-specific changes and satellite image data to examine overall trends. Previous remote sensing efforts have employed the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) from AVHRR, whose 1 km to 8 km pixel size is too large for examination of broad scale vegetation-specific responses because of mixing within the pixel footprint. In this paper, we reconcile differences between field- and remote sensing-based approaches by using both medium-resolution (30 m) and coarse resolution (1 km) data to study 20 years of vegetation-specific responses to northern climate warming (1986 to 2006). Trends are compared among vegetation communities from two separate Landsat classifications in Canada’s eastern and western forest-tundra transition zone, as well as a 1 km AVHRR database recently developed over Canada. A comparison of absolute trends among mapped vegetation communities revealed lichen-dominated communities consistently exhibiting lower trends than those dominated by vascular plants, with both exhibiting increasing NDVI. Our results and those obtained from experimental warming suggest that the magnitude difference in NDVI increase between lichen and vascular vegetation is related to increasing vigor and biomass of vascular vegetation, in contrast to physiological impairment of lichen due to the short-term secondary effect of temperature on moisture. In the longer term, succession from lichen to vascular is likely responsible for the small observed NDVI increase over lichen-dominated regions. The fact that both Landsat and AVHRR exhibited similar relative vegetation-specific trends in NDVI suggests that this phenomenon may be widespread in the North. CCes derniers temps, les changements sur la végétation dans le Nord causés par le réchauffement climatique ont été bien documentés grâce à une parcelle expérimentale faisant l’objet d’un réchauffement qui permet d’examiner les changements propres à la végétation, ainsi que grâce à des données et images obtenues par satellite permettant d’examiner les tendances générales. Les travaux de télédétection antérieurs recouraient à l’indice d’activité végétale obtenu à partir d’un radiomètre perfectionné à très haute résolution (AVHRR), dont la taille de pixel de 1 km à 8 km est trop grande pour permettre l’examen des réactions à grande échelle de la végétation en raison du mélangeage dans la zone de couverture des pixels. Dans cette communication, nous faisons le rapprochement des différences entre les méthodes de prélèvement de données sur le terrain et les méthodes de prélèvement des données par télédétection en recourant à des données à moyenne résolution (30 m) et à des données à résolution grossière (1 km) dans le but d’étudier les réactions de la végétation échelonnées sur 20 ans dans le cadre du réchauffement climatique dans le Nord (de 1986 à 2006). Les tendances sont comparées entre les diverses communautés végétales à partir de deux classifications Landsat distinctes dans la zone de transition forêt-toundra de l’est et de l’ouest du Canada, ainsi qu’à partir d’une banque de données prélevées au Canada à l’aide d’un radiomètre perfectionné à très haute résolution de 1 km récemment mis au point. La comparaison des tendances absolues parmi les communautés végétales mappées a révélé des communautés dominées par le lichen affichant constamment des tendances moins élevées que les communautés dominées par les plantes vasculaires, toutes deux présentant un indice d’activité végétale accrue. Nos résultats et ceux obtenus dans le cadre du réchauffement expérimental laissent croire que la différence de magnitude en ce qui a trait à l’accroissement de l’indice d’activité végétale entre la végétation de lichen et la végétation vasculaire se rapporte à l’accroissement de la vigueur et de la biomasse de la végétation vasculaire, par contraste avec l’altération physiologique du lichen attribuable à l’effet secondaire à court terme de la température sur l’humidité. À plus long terme, la succession du lichen aux plantes vasculaires est vraisemblablement responsable des petites augmentations observées au titre de l’indice d’activité végétale dans les régions dominées par le lichen. Le fait que le Landsat et l’AVHRR aient tous deux permis de dénoter des tendances relatives semblables du point de vue de la végétation et de l’indice d’activité végétale laisse entendre que ce phénomène peut être étendu dans le Nord.