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新疆地处干旱内陆带,在全球气候变化和人类活动耦合影响下,新疆旱灾产生损失呈扩大趋势。草地生态系统极为敏感和脆弱,且草地物候对气候变化高度敏感,但目前关于新疆草地物候对干旱事件响应尚未开展详细调查。本文以新疆草地为研究对象,采用遥感参数提取、机器学习、模型模拟、时间序列分析、趋势分析、相关分析等方法,厘清新疆近60年（1960～2019年）干湿状况与极端气候变化趋势和年际波动情况,掌握新疆气象干旱（1960～2019年）、实际蒸散发（2003～2019年）、农业干旱（2000～2019年）,并基于机器学习方法监测干旱时空演变规律,阐明新疆近20年（2000～2019年）草地植被物候特征时空变化特征,探讨新疆草地物候对气候变化和干旱的响应机制,研究主要结论如下:（1）新疆近60年增温明显,气温和地温倾向率分别以高于全国平均倾向率的0.33℃/10a和0.53℃/10a上升,地温增幅大于气温,冬季和春季增温大于夏季和秋季,夜间增温大于昼间。降水量以8.45 mm/10a倾向率增加,降水量年际波动较大,多年降水时空分布不均,年代际尺度上降水量存在前期小幅度减少而后续持续增加现象,各季节中夏季降水量最大且增幅最高,山区降水量大于盆地和平原区。平均潜在蒸散发（ETp）为2 737.67 mm,倾向率为36.28 mm/10a,各季节中夏季ETp增幅最高,而冬季则表现为小幅度下降,盆地平原ETp高于山区。日照时数呈现新疆东部高于西部、平原高于山区分布特征,但可能受云量增多等影响全疆日照时数在减少,倾向率为-23.20h/10a;近60年新疆极端气候变化表现为5个极端低温指数均呈不同幅度下降,4个极端高温指数均呈不同幅度上升,9个极端降水指数均呈不同程度增加趋势。（2）表征新疆气象干旱的标准化降水指数（Standardized Precipitation Index,SPI）与标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）时间序列变化趋势相似,不同时间尺度（1、3、6和12个月）气象干旱表明新疆干旱期和湿润期的持续时间不同,通过月尺度、季节尺度和半年时间尺度的SPI和SPEI来看,新疆在1960年至2019年表现出高频率的干旱期与湿润期转换,而年尺度SPI和SPEI表明新疆自1987年开始逐渐由轻度干旱转变为轻度湿润。基于遥感数据驱动陆面能量平衡模型（Surface Energy Balance Algorithms for Land,SEBAL）计算新疆实际蒸散发（Actual Evapotranspiration,ETa）,并与基于气象站点计算FAO Penman-Monteith结果进行验证,拟合精度R~2为0.76,p＜0.001,表明SEBAL模型在新疆区域提取ETa具有较好适用性,新疆2003年至2019年间多年地表平均ETa范围在3.60～1 483.21 mm,全区多年ETa平均523.83mm。为探讨新疆农业干旱时空演变特征,基于特征空间原理计算温度植被干旱指数（Temperature Vegetation Drought Index,TVDI）和温度植被荧光指数（Temperature Fluorescent Drought Index,TFDI）,结果显示TVDI、TFDI趋势相似,新疆农业干旱多年平均等级处于“轻度干旱”和“中度干旱”。新疆的农业干旱空间上具有垂直地带性分布规律,由山地向绿洲再到荒漠TVDI、TFDI值逐渐增大,农业干旱程度逐渐加深,其农业干旱程度与植被类型、长势分布相对应。基于植被指数（NDVI、EVI）和基于日光诱导叶绿素荧光（GOME-2、GOSIF）两套数据集,分别利用随机森林模型提取两组改进帕默尔干旱指数（self-calibrating Palmer drought severity index,sc PDSI）数据集,数据集结果发现新疆多年平均sc PDSIVI和sc PDSISIF值分别为0.52和0.66,均处于正常范围,且两组sc PDSI数据集结果均表明新疆干旱空间变化趋势相近,变化趋势表现为目前相对干旱的盆地平原区呈小幅度湿润化趋势,而目前相对湿润的山区呈干旱化趋势。（3）新疆草地多年返青期集中在第110～150 d,返青期变化趋势为-5.47 d/10a,空间上82.45%的草地返青期呈提前趋势;枯黄期集中在第270～290 d,枯黄期变化趋势为6.61 d/10a,87.63%的草地枯黄期呈推迟趋势;生长季长度集中在140～160 d之间,生长季长度变化趋势11.97 d/10a,87.24%的草地生长季长度呈增长趋势。气候变化及干旱对草地物候影响显著,其中气温升高会导致全疆草地返青期整体提前,尤以春季气温影响最为显著,而地温对草地返青期类似,即地温越高草地返青期越提前,夏季和秋季降水的增加是推迟草地枯黄期的重要因素,此外,春季日照时数的增加也会促进草地生长。而气象干旱和农业干旱对草地生长均会产生抑制作用,即干旱程度越高草地生长状况越差,其中以农业干旱（TVDI、TFDI）对草地物候影响最为显著。