内蒙古地区草地类型分布格局变化及气候原因分析

利用内蒙古自治区48个气象观测站点50a（1962-2011）的月平均气温和降水量观测数据,基于Holdridge模型计算内蒙古气候区划指标划分不同类型草原区,模拟内蒙古草地类型50a的变化趋势。结合实际草地类型分布图,分析不同草原区1962-2011年的气候变化特征,并探讨气候变化对草地类型分布的影响。结果表明:内蒙古典型草原区的东部区域、荒漠草原区和草原荒漠区均属高温地带,而森林草原区和典型草原区的大部分区域属低温地带。50a间内蒙古草原区气温具有显著上升趋势（P<0.05）,各类型草地区的年平均气温均在1990年左右发生突变,同年呈显著升高趋势,而生长季气温在1995年左右发生突变,并于2a后呈显著升高趋势。内蒙古草原区降水分布格局具有明显的地带性,由西至东降水量递增且梯度差异明显。年降水量变化趋势表现为,森林草原区自1997年开始显著增加,至2002年回落;典型草原区自1992年开始年降水量显著增加,至2006年回落（P<0.05）;荒漠草原和草原荒漠区年降水量变化趋势不显著。生长季降水量的变化则表现为,森林草原和典型草原区在研究期内呈小幅减少-小幅增加-小幅减少趋势,其它类型草地降水变化与年降水量趋势一致。总体上,内蒙古草原区的降水变化,森林草原和典型草原区具有较大波动性,荒漠草原区于近年产生少许变动,而草原荒漠区相对较稳定。1962-2011年气温和降水量变化导致森林草原区面积在前30a呈增加趋势,后20a呈减少趋势;荒漠草原和草原荒漠区的边界逐渐向东扩展,典型草原区也将扩展至部分森林草原区域。总之,研究期内内蒙古草原区降水量在后期减少、气温持续升高,由于蒸散量加大可能导致土壤干旱,从而影响内蒙古草地生态系统分布格局的变化。     

退耕还林(草)对黄土高原不同土地利用方式下土壤剖面水分含量的影响

为了评估退耕还林(草)工程对黄土高原坡耕地土壤剖面水分含量变化的影响,通过整合分析研究了退耕还林(草)工程中,不同土地利用方式对土壤水分含量的影响。结果表明:退耕还林(草)使草原区和森林草原区土壤含水量显著降低,且随深度增加土壤水分含量呈下降趋势;而森林区土壤含水量未发生显著变化,且随深度增加,土壤含水量先增大再减小;退耕还林(草)导致3个分区中森林草原区土壤水分亏缺最严重。因此,干旱半干旱区进行植被恢复应依据当地自然条件和树种特性,选择合适植被恢复模式。     

基于SPI的近53 a宁夏干旱时空演变特征研究

利用宁夏回族自治区9个气象站点1959-2011年的逐月降水数据计算其标准化降水指标(standardized precipitation index,SPI)值,并结合干旱站次比、干旱强度、气候倾向率及ArcGIS中反距离加权插值等方法,分析了研究区干旱的时空变化特征。结果表明,近53 a来,宁夏回族自治区年SPI在波动中呈降低的趋势,其变化倾向率为-0.131/10 a,呈更加干旱趋势,且干旱增幅以21世纪最大;从季节SPI变化来看,春、夏、秋季干旱呈增重趋势,但冬季有所缓解。从干旱发生的范围和强度来看,宁夏回族自治区重旱发生范围略有扩大,而轻旱和中旱略有减小,强度微呈减弱趋势;四季中,总体呈现出冬季干旱强度略增,范围缩小,春季干旱范围扩大。强度增强,而夏秋干旱范围缩小。宁夏回族自治区存在季节连旱频发现象,持续时间长,尤其是春、夏、秋跨季节连旱对农业生产影响最大。年和季节SPI的空间差异明显,表现为由北向南干旱的加重幅度逐渐增大,尤以南部山区对区域干旱变化的响应最为敏感。     

基于标准化降水指数的陕西省干旱时空变化特征分析

干旱作为当今全球范围内危害严重且频发的一种自然灾害之一,对人类和自然系统都产生较大影响.该文基于陕西省长历时的典型测站逐日降水资料,采用标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)、干旱频率、干旱站次比和干旱强度等干旱指标,揭示陕西省干旱时间与空间尺度上的变化特征,为区域水资源合理调配提供参考.结果表明:1)研究区域整体上干旱范围有扩大的趋势,研究时段内干旱较为频繁且持续时间较长,其中,区域内各个站点干旱发生频率均值为70.0%,轻旱和中旱发生频率较高,重旱和特旱发生频率相对较低;2)干旱站次比呈现出季节性特点,其中,春季、冬季干旱站次比呈增加趋势,夏季、秋季干旱站次比呈减少趋势;3)干旱强度变化不明显,其中,春季、冬季的干旱强度呈增强趋势,夏季、秋季干旱强度呈减弱趋势;干旱站次比和干旱强度变化趋势基本一致;4)干旱呈现出较明显的区域变化特征,其中,既有覆盖全省范围的全域性干旱,也有局部地区干旱,并且干旱频率、干旱站次比和干旱强度空间上分布上也存在差异.     

基于SPI指数的白洋淀流域干旱演变特征分析

为探究白洋淀流域在气候变化背景下的干旱时空演变特征,基于1979—2018年0.1°分辨率降水格点数据,采用年尺度和季节尺度的标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI),结合Mann-Kendall趋势检验法研究了白洋淀流域干旱频次、干旱面积的时空演变特征。结果表明:(1)研究区发生轻旱的频次最高,中旱、重旱、特旱发生的频次依序减少,春季和夏季是干旱频次发生较高的季节,但特旱主要分布在秋季和冬季。(2)研究区年尺度下干旱程度呈不显著减缓趋势,干旱面积略有减少; 春季和夏季干旱程度呈不显著增加趋势,干旱面积略有增加; 秋季和冬季干旱程度呈显著减缓趋势,秋季干旱面积显著减少。(3)轻旱和中旱在整个流域内分布广泛,下游平原区的发生频率高于上游山区,大清河山区的北部和西部以及流域的东南边缘是重旱和特旱的高发地带。综上,白洋淀流域整体呈干旱缓和趋势,但春夏季干旱情况在未来可能会加重。     

基于传统干湿指数的省域长历时气象干旱变化特征及其对旱作粮食单产的影响

干旱是陕西省主要的气象灾害之一,干旱频发对农业生产、社会经济发展和生态环境等诸多方面均造成了严重影响。通过选取陕西省22个气象站点1960—2017年逐日地面气象数据,基于传统的潜在蒸散与降水量之比构成的干湿指数,由FAO56-PM潜在蒸散量对干旱指标进行重新界定,从长时序上分析了陕西省气象干旱的时空变化特征。结果表明:(1)由FAO56-PM公式重新界定的湿润、半湿润、半干旱、干旱、干燥气候分区界限值分别为0.58,1.17,1.77,2.36,4.74,全省大多数地区年干燥度呈增加趋势,主要集中在陕北南部与关中地区;(2)全省各站点多年平均年干燥度整体呈由北向南逐渐减小分布,干湿气候界线年代际波动较明显;(3)全省多年干旱发生频率整体呈增加趋势,分布情况为从陕北向关中先逐渐减小后又略微增大,再从关中向陕南又逐渐减小。春、秋、冬季干旱频率都为增加趋势,夏季为减少趋势;(4)省内北部干旱程度大于南部,不旱年数从陕南向陕北依次减少,微旱多发于陕南地区,中旱为关中地区,大旱为陕北地区,微旱和中旱多发于夏季,大旱主要发生于冬季与春季;(5)以旱作为主的陕北地区干燥度与降水量对单位面积粮食产量的影响较为显著。     

锡林河流域1981-2016年干湿变化及其与温度的关系

为了探清锡林河流域历年干湿变化情况,利用锡林河流域1981-2016年共36年的降水与气温的逐月数据,在全年尺度和季节尺度上分析了36年来的降水与气温的时间变化,并计算了各月不同时间尺度（SPI1,SPI3,SPI6,SPI12）下的标准化降水指数,分析了气温与SPI的相关性、不同时间尺度SPI的敏感性和干湿事件的年际变化,根据逐月SPI序列,在牧草生育期内分离出不同月份的逐年序列来分析了生育期内SPI的变化情况。结果表明:（1）多年来年降水量的整体变化趋势极不明显,降水量年内分配不均匀,夏季占总降水量的一半还多;气温的年际变化比较显著且呈上升的趋势。（2）随着时间尺度的增加,SPI序列上升趋势减弱、波动频率减小、旱涝的起止时间延后。在各等级干湿事件发生频次来看,重涝、中涝、重旱与中旱事件表现出了明显的年际变化,而轻涝与轻旱事件每年均有发生,年际变化不明显。（3）生育期内5月、6月、10月SPI序列呈现出上升的趋势,而7月、8月、9月则呈现出下降趋势,说明春末夏初更为湿润,夏季整体偏旱,进入秋季则呈现出由涝变旱的趋势变化。（4）干湿事件与5月份和12月份的气温呈现出的是正相关关系,其他各月呈现出的均为负相关关系,且1月、6月、7月、8月、11月呈现出极显著的负相关关系。     

江苏省1961-2012年干湿时空变化及对单季稻产量的潜在影响

利用江苏省地区52个气象站1961-2012年逐月降水量资料及单季稻产量逐年数据,计算了1个月尺度的标准化降水指数(SPI),分析了研究区干湿变化与产量的潜在联系.全省尺度上单季稻生育期各月SPI的趋势检验结果表明江苏省6-8月3个月呈现变湿润趋势,其中8月份偏涝态势尤为显著;而5月、9月、10月3个月呈现变干旱趋势,其中9月份偏旱态势尤为显著.站点尺度上各月干湿变化趋势与全省尺度的结果基本一致,值得关注的是8月呈显著变湿和9月呈显著变干的站点大都分布在苏南地区.全省尺度上单季稻产量与生育期各月SPI的相关分析结果表明在7 10月4个月中,江苏省气候越湿润,则对单季稻产量越不利.站点尺度上的结果表明江苏省单季稻产量与SPI的相关性有着明显的地域差异,其中苏南地区的单季稻种植对气候干湿变化更为敏感,特别是7月、8月、10月3个月偏多的雨涝事件将会显著影响苏南地区的产量.     

1981-2010年重庆地区季节性干旱时空变化特征分析

根据重庆市34个气象观测站点的实测气象数据,选择标准化降水指数(SPI)为干旱指标,计算了1981-2010年各气象站点逐年逐月SPI值,统计30年间各站点的干旱情况,在此基础上从年、季两个尺度分析了重庆市各地区的干旱频率、干旱强度和干旱范围(干旱站次比),研究其干旱的时空变化特征.研究结果表明:(1)重庆市年尺度干旱发生频率呈西高东低的分布特点,干旱发生强度整体主要为中等强度,渝东北干旱强度最高,中西部和渝东南强度较低,干旱发生范围在30年间呈逐渐增大趋势,年际干旱站次比差异性大,基本与历史上的重大干旱年份相吻合;(2)季尺度冬旱频率最高,夏旱次之,春旱最低;夏旱强度最高,秋旱稍低,春旱强度最低.春、夏、冬旱的强度和频率空间分布较为相似.干旱演化在春、冬季呈下降趋势,夏、秋季呈上升趋势,说明对夏、秋干旱的防灾御灾工作需要进一步加强;(3)结合年、季尺度,从总体上看,干旱主要频发于渝东北和中西部,其强度也较大,渝东南干旱发生的频率和强度都较低.     

基于SPEI指数分析河西走廊气象干旱时空变化特征

利用河西走廊1965-2017年21个气象站点逐日气象数据,基于Penman-Monteith蒸散模型计算不同时间尺度的SPEI,分析河西走廊气象干旱的变化趋势、发生频率和持续时间等时空变化特征。结果表明：（1）近53a来河西走廊月、季、年尺度SPEI均呈显著上升趋势,即干旱有显著减弱趋势,但个别站点干旱持续时间较长,其中武威站在2013年持续时长达到11个月;（2）河西走廊四季均存在变湿趋势,且冬季变湿显著,其中春、夏、秋季干旱呈不稳定变化,而冬季在1989年前后发生突变,由干旱向湿润突变;（3）河西走廊干旱的空间分布具有明显的区域特征,干旱区域主要集中在西北部,湿润区域主要集中在南部;（4）不同时间尺度各等级干旱发生频率的变化规律具有一致性,轻中旱发生频率远高于重特旱,且年、季尺度重特旱发生相对高频区空间分布特征与轻中旱正好相反。总之,近53a来河西走廊干旱呈减弱趋势,有利于当地的农业生产开展和生态环境改善,但该区域气候变化较复杂,需要注意局部干旱情况。     

2000－2008年内蒙古草原MODIS NDVI时空特征变化

该文选用2000－2008年的MODIS NDVI数据,采用统计学的分析方法,研究了内蒙古草原中温性草原、温性荒漠、低地草甸、温性荒漠草原、温性草甸草原、温性草原化荒漠、山地草甸7类主要植被类型9 a来年度NDVImax空间变化趋势、波动程度、出现时间等植被指数时空特征。结果显示,2000－2008年间,内蒙古草原植被总体趋于恢复。各类型草原年度NDVImax平均值趋于增加,NDVImax介于(0,0.4]之间的低盖度草原植被面积趋于减少,NDVImax介于(0.4,1]之间的高盖度草原植被面积趋于增加。在空间上,67.15%的草原面积植被状况趋于好转,32.85%的草原面积植被状况趋于恶化,2008年植被状况是9年来最好的一年。除温性荒漠外,内蒙古草原各植被类型NDVImax从6月底开始集中出现,至9月底结束,其中8月是温性草原和草甸类草原NDVImax集中出现的重要时期。     

三北防护林工程区气候变化分析

利用三北防护林工程区内气象站点近52 a气温与降水资料,研究了工程建设前后该区的气候变化特征。结果表明:(1)近52 a工程区增温趋势明显,增温速率为0.346℃/10 a; 1960-1977年为相对低温期,1978-1995年气温逐渐上升,建设后期1996-2011年气温显著增高;增温趋势具有明显的南北分异特征,显著升温区主要分布在工程区北部内蒙古高原、松嫩平原和吉林西部平原。(2)年降水量呈下降趋势,下降速率为3.554 mm/10 a;建设之前降水偏少,建设初期有所增加,1996年以来又呈明显减少趋势;降水变化东西差异明显,东部除嫩江平原、内蒙古阴山地区降水增多外,其他地区普遍减少,而西部大部降水呈增加趋势。(3)工程区气候变化空间差异明显,暖湿化区域主要集中在西部阿勒泰地区、柴达木盆地和东部内蒙古阴山地区、河套平原和松嫩平原,而其他地区如呼伦贝尔草原、大兴安岭山区、辽嫩平原则暖干化趋势显著。     

中国草地NDVI时空动态对多尺度干旱的响应

草地对干旱的响应较其他植被类型更为敏感,且不同草地类型在不同气候区干旱的响应具有较大差异,因此分气候区探究不同草地类型对干旱的响应机制对草地资源保护具有重大意义。基于植被Normalized Difference Vegetation Index(NDVI)、草地覆被及标准化蒸散指数(SPEI)数据,分析1982—2015年中国不同气候区不同草地类型植被NDVI的时空动态及其与SPEI的关系,并确定NDVI与SPEI指标最大相关系数所对应的干旱时间尺度,结合气象数据探究气温、降水及水平衡因素对草地干旱响应的影响状况。结果表明:中国草地NDVI呈现出极显著增加趋势(0.004/a)。草地NDVI呈显著增加的比例为15.62%,集中在华北平原地区、四川、云南、广西及西藏的东南部地区。草地SPEI值呈不显著增加趋势(0.05/10 a),其中显著变干的区域集中在内蒙古中部和宁夏地区。草地NDVI与SPEI指数呈显著正相关的区域集中在内蒙古、青海省南部及新疆北部地带。内蒙古、新疆、青海省北部及西藏南部地区的草地NDVI对干旱响应的时间尺度较短,而青海东南部及西藏中部草地NDVI对干旱响应的时间尺度较长。高山亚高山草甸和草甸区域植被NDVI与SPEI的相关性最强,且对干旱的响应时间尺度较长,而荒漠草地对干旱的响应时间尺度较短; 与湿润区域相比,干旱区域草地NDVI与SPEI的相关性更强,且对干旱响应的时间尺度更短。降水是草地响应干旱的最主要因素,水平衡次之,而气温的影响较小。     

2000-2013年中国植被碳利用效率(CUE)时空变化及其与气象因素的关系

植被碳利用效率（CUE）是评估陆地碳循环的重要指标,探讨其动态特征对气候变化的响应对于陆地生态系统碳循环研究具有重要的指示意义。基于MOD17数据计算中国植被CUE,辅以地统计学理论,利用趋势分析、变异系数及相关性分析等方法,研究了2000—2013年中国植被CUE的时空变化特征,并结合气象要素数据剖析植被CUE对气候变化的响应。结果表明:全国植被年CUE在研究年限内总体上表现为轻微的增长趋势,具体表现为在2000—2007年以0.000 6的变化率呈现波动下降的趋势,而2007—2013年植被CUE呈现显著上升的变化趋势,该变化特征可归因于2007年气温及降水格局的改变;植被CUE空间分布具有明显的空间异质性,大体呈现西部高东部低的状态。CUE增加较明显的区域主要分布在内蒙古呼伦贝尔地区,青藏高原大部分地区,东部沿海地区以及台湾岛。而CUE呈减少趋势的区域分布范围较广,其中减少趋势较为明显的地区主要包括东北平原及华北华中的大部分地区,另江南地区及新疆部分地区也有零星分布。草地及森林区域植被CUE波动变化较小,表明该部分地区生态系统处于良性循环。不同植被类型的CUE均值表现为:草地（0.21） > 农田（0.14） > 森林（0.09） > 灌丛（0.06）。全国大多数地区植被CUE与降水呈正相关,而与气温则呈负相关,而这种相关性会随着区域气候格局及植被类型的变化而变化。总体上,全国植被CUE的增加主要归因于降水量的增加,而气温的升高则造成植被CUE的降低。     

内蒙古地区干旱时空变化特征及其对植被的影响

基于MODIS实际蒸散量(ET)和潜在蒸散量(PET)产品反演作物缺水指数(CWSI),采用多种统计方法研究干旱时空变化特征及其对植被生长的影响。结果表明:多年平均干旱程度由西南向东北逐渐递减,农作物主要以轻旱和中旱为主,草原主要以中旱和重旱为主,荒漠主要以重旱为主;除针叶林和沼泽外,其他植被类型旱情缓解;干旱年内变化特征呈双峰型曲线,且在Day113~Day144干旱最为严重,表现为重旱;各植被类型年内变化特征与全区变化趋势相一致,均呈双峰型曲线;夏旱对植被生长的胁迫作用最强,而年平均干旱强度对植被生长的胁迫作用主要由夏旱主导;春季灌丛、夏季和秋季农作物对干旱的响应较为敏感。研究结果可为内蒙古植物群落的生态预警和生态修复提供理论参考。     

内蒙古1990-2018年土地利用变化及生态系统服务价值

利用内蒙古自治区1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年、2018年7期TM/ETM影像作为数据源，基于GIS方法提取内蒙古自治区各年的土地利用数据。采用中国陆地生态服务价值表的计算方法对内蒙古自治区的土地利用数据进行分析，计算内蒙古自治区的生态服务价值。结果表明：1990-2018年内蒙古自治区土地利用各地类整体在时空上呈变化趋势，具体变化为耕地、林地和未利用土地呈下降趋势，草地和城镇建设用地呈增长趋势，其中未利用土地减少面积最多，草地增幅最大；结合土地利用转移矩阵可知，减少的未利用土地、林地和耕地主要都转化为草地；近30年内蒙古的生态服务价值总体呈现增长趋势，其中草地生态服务价值最高，未利用土地的生态服务价值最低，与土地利用变化情况相同；生态服务价值的敏感性指数均<1，这说明近30年内蒙古地区的生态服务价值相对较稳定，结果可信。     

典型喀斯特聚集区不同地貌类型干旱时空特征

为探究西南典型喀斯特聚集区不同地貌类型干旱时空特征,研究选取贵州省作为研究区,基于贵州19个气象站点1951—2020年的气象数据,利用SPI指数、M-K突变检验等方法研究贵州近70 a降水与气温在不同时间尺度变化规律,探讨不同地貌分区干旱的年、季时空尺度耦合特征。结果表明：(1)贵州近70 a的年均降水量整体呈缓慢下降趋势、气温呈现上升的趋势。(2)不同地貌分区干旱情况差异较显著,其中非喀斯特和峰丛洼地地貌背景下干旱呈现微弱上升趋势,其他分区干旱均呈下降趋势。(3)各分区在夏、秋季干旱指数均呈减少态势,冬季干旱指数呈增加态势。除岩溶高原和岩溶断陷盆地外,春季其他地貌分区旱情均呈加剧趋势。旱情加剧程度最大出现在岩溶槽谷春秋季和岩溶断陷盆地夏冬季,旱情加剧程度最小出现在非喀斯特地区的夏秋季和岩溶高原地区冬春季。(4)岩溶槽谷和非喀斯特的SPI12均值无明显突变点,岩溶峡谷的SPI12值在1987发生突变,岩溶高原和峰丛洼地分别在2002年和2019年前后发生显著性跳跃,岩溶断陷盆地在置信范围内发生三次突变。综上,研究结果可以为同类型干旱防灾减灾提供一定的参考依据。     

1982-2015年中国植被NDVI时空变化特征及其驱动分析

在全球气候变化背景下，多数研究关注植被年际变化趋势及其对降水和气温的响应而忽略了辐射因子的影响。探究持续性和波动变化过程的空间分异特征和定量揭示不同植被类型对季节性多气候要素（降水、气温和辐射）响应规律需进一步深入，并识别植被退化人类活动影响区对中国生态环境保护具有重要意义。该研究基于AVHRR NDVI3g遥感数据、CCI全球土地覆被数据和ERA5-Land数据，采用多元线性回归模型和残差分析等方法，从区域和全国尺度上分析1982-2015年中国植被NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）时空变化特征，研究其对季节性气候变化和人类活动的响应。研究结果表明：1）中国的植被变化在空间上具有明显的区域特征，呈现出自东南向西北递减的趋势，变化率范围为-0.016～0.029/a。2）根据Hurst指数分析，80.62%的植被处于持续稳定变化状态。草地和林地的变化趋势趋于不稳定，易受气候变化和人类活动的影响。3）准噶尔盆地、青藏高原以及内蒙古锡林郭勒盟等区域的植被NDVI与气温和太阳辐射呈负相关性，而在云贵高原、黄土高原南部、四川盆地等地区表现为正相关性。4）残差分析结果表明，干旱导致新疆准噶尔盆地和内蒙古中部等干旱区植被退化，而温度和辐射增加是促进东部沿海平原、黄土高原南部、四川盆地和云贵高原西南部等地区植被改善的主要原因。21世纪以来人类活动逐渐加强，包括黄土高原水土保持和退耕还林工程、阿拉善荒漠治理、沿海城市群和东北工业基地的建设等。具体表现为内蒙古阿拉善高原、黄土高原中西部和北部以及华南大部分地区植被改善，东北大、小兴安岭、长白山东部和长江三角洲地区植被退化。该研究对植被变化及其驱动因素的研究，可识别植被退化区，为将来生态修复工程的实施和生态文明建设提供理论依据，助力区域绿色可持续发展。     

基于GIS和Markov模型的内蒙古农牧交错带土地利用变化

为了研究人类活动对农牧交错带土地利用类型的空间分布、转化及对生态环境的影响,该文以内蒙古农牧交错带太仆寺旗为例,运用RS和GIS技术对该区域近30 a土地利用/覆被变化及景观格局空间变化进行分析,并在此基础上运用马尔可夫（Markov）模型对未来20 a土地利用变化进行预测。结果表明,近30 a来,草地和农业用地面积在该研究区占居主导地位,并且它们之间发生着明显的相互转化。1975－1990年,草地主要向农业用地转移,1990－2004年农业用地主要转化为草地,草地面积增加;1975－2000年,研究区景观多样性升高,蔓延度指数下降,破碎化程度加剧;2000－2004年景观内优势斑块具有了很好的连接性,聚集度增大,整体景观格局破碎化程度降低;人为干扰强度的变化对土地利用结构的变化具有重要作用,土地利用强度主要受人口数量以及国家土地利用政策的影响;在未来20 a间农业用地面积会继续减小,草地、未利用土地面积将有小幅度降低,林地面积会显著增加。实行合理的土地利用政策,利用生态系统自身的修复功能进行生态环境治理是该地区生态恢复的基本途径。