青藏高原植被生长季NDVI时空变化及对气候因子的响应分析

为了探究青藏高原植被覆盖时空演变特征及其驱动因子,对青藏高原的生态环境保护提供科学依据,基于1982—2015年青藏高原内部及其周边139个气象站点的气象数据和同期的GIMMS NDVI数据,研究了青藏高原生长季植被NDVI的时空变化特征及其与气候因子的响应关系。结果表明：(1)在研究期内,青藏高原生长季NDVI总体呈上升趋势,不同干湿地区生长季NDVI变化趋势有所差异,湿润地区植被退化面积占比相对较大,干旱地区植被改善面积占比相对较大。(2)研究区植被未来总体向改善方向发展,植被未来趋向改善面积占62.25%,趋向退化面积占37.58%。(3)研究区植被对各气候因子的响应存在一定的滞后性,草原、草甸、高山植被和灌丛4种主要植被对气温和相对湿度主要当月响应,对降水主要当月或滞后1个月响应,对日照时数主要滞后3个月响应。(4)气温、降水、相对湿度及日照时数4个气候因子对青藏高原植被NDVI变化的相对贡献率分别为37.19%,27.53%,20.30%和14.97%,其中,气温和降水是湿润/半湿润地区、半湿润地区、大部分半干旱地区及干旱地区植被NDVI变化的主要气候驱动因子,日照时数和相对...     

2001—2018年雅砻江流域植被NDVI时空动态及其对气候变化的响应

为了了解雅砻江流域植被覆盖变化及其对气候的响应,基于MOD13Q1和气象数据,采用趋势分析和偏相关分析等方法,分析了2001—2018年雅砻江流域生长季NDVI的时空变化特征,探讨了NDVI变化对气候因子的响应。结果表明:(1)2001—2018年雅砻江流域NDVI均值为0.66,呈东南向西北逐渐下降趋势,并随海拔的升高呈先增后减趋势;(2)2001—2018年雅砻江流域NDVI整体以0.003/10 a的速率波动上升,NDVI增加面积(63.97%)大于减少面积(36.03%); 2001—2018年雅砻江流域生长季的气温上升趋势显著,降水上升趋势不明显,流域上、中游气候向暖湿方向发展;(3)整体上NDVI受气温影响大于降水,与气温呈正相关关系,与降水呈负相关关系; 空间差异明显,上游受气温和降水共同影响,中、下游大部分地区受降水影响。整体而言,雅砻江流域被的生长受地形、气候和人类活动等因素影响,近18年植被NDVI改善面积持续增加。     

乌兰察布市植被叶面积指数时空变化及对气候因子的响应

[目的]研究乌兰察布市植被叶面积指数(LAI)动态变化及对气候因子的响应,为该地区资源合理分配和生态保护提供科学依据。[方法]基于2000—2019年7—8月哥白尼气候变化服务项目PROBA-V LAI数据,结合气象数据,利用趋势分析、变异系数法、相关性分析方法等探讨了乌兰察布市LAI时空变化及与气温、降水、土壤湿度的关系。[结果](1) 2000—2019年7—8月乌兰察布市LAI整体呈波动上升趋势,速度为0.01/a, LAI空间分布差异明显,呈东南高西北低的特征。(2)LAI增加的区域占88.3%,兴和县大部、丰镇市东部、凉城县西部、四子王旗西南部及察哈尔右翼中旗中北部等地显著增加,阴山以北的后山大部分地区LAI上升速度较缓慢或出现下降,研究期内植被LAI变化相对不稳定。(3)LAI与同期气温呈显著负相关,与降水和土壤湿度呈极显著正相关,且与土壤湿度的相关性高于降水和气温。(4)LAI与气温、降水、土壤湿度的相关系数空间分布差异不显著,大部分区域植被LAI与气温呈负相关,45.4%的区域相关性显著;与降水和土壤湿度呈显著正相关,呈极显著正相关的区域土壤湿度大于降水。[结论] 20...     

中国植被总初级生产力对气候变化的响应

为理解中国植被GPP的变化规律,基于改进后的EC-LUE模型,分析了中国1982—2016年植被GPP的空间格局、变化特征及驱动因子。结果表明:(1)中国植被GPP年变化范围介于0～3 051.08 g C/(m²·a),总体呈现出南高北低的空间分布特征。高值区主要分布在华南、东南沿海地区,低值区分布在青藏高原、新疆、内蒙古西部等地区;(2)近35 a中国植被GPP整体呈增加趋势,增加速率为2.43 g C/(m²·a)(p<0.05),特别是黄土高原地区植被GPP增加趋势明显,但在东北及东南沿海的部分地区呈显著减少的趋势;(3)中国植被GPP变化与气温和降水呈正相关关系,气温和降水强驱动的面积占比8.1%,气温为主要驱动因子的面积占比25.3%,降水为主要驱动因子的面积占比15.1%,气温和降水弱驱动面积占比8.9%。虽然近年来中国植被固碳能力呈变好趋势,但在未来气候变化存在不确定性的背景下,生态保护工作任重道远。     

京津冀地区植被NDVI动态变化及其与气候因子的关系

[目的] 探究气候变化对植被覆盖变化的驱动机制，可为揭示区域乃至全球植被覆盖动态变化及其与气候变化之间的响应机制提供依据。[方法] 以MODIS NDVI，SRTM DEM，降水和气温为数据源，运用Theil-Sen Median趋势分析法、Mann-Kendall显著性检验法、R/S分析法和Pearson相关分析法等数学分析方法，结合ANUSPLIN气象插值模型，研究2001—2019年京津冀地区植被NDVI时空演变特征及预测未来变化趋势，并探究植被NDVI与降水和气温最大相关关系及时滞效应。[结果] ①2001—2019年京津冀地区植被NDVI整体呈波动上升趋势，上升速率为0.002 2/a，且未来植被NDVI呈改善趋势的面积略小于呈退化趋势的面积；②降水和气温对京津冀地区植被生长以正向促进作用为主，且降水对植被生长的作用强度高于气温；③植被NDVI对降水变化的滞后期略长于气温，京津冀地区植被生长受前3月的降水和前1月的气温影响最大。[结论] 在林业生态工程实施背景下，2001—2019年京津冀地区植被覆盖整体呈改善态势，尤以西北部为著；植被NDVI与降水和气温相关关系呈现出明显的地域差异，且植被生长相对降水和气温变化存在一定的滞后效应。     

黄河流域植被指数对气候变化的响应及其与水沙变化的关系

[目地]研究流域植被对气候变化的响应及其与水沙的关系,为黄河流域生态环境政策调整提供科学依据。[方法]基于归一化植被指数(GIMMS NDVI)、气温、降水和径流量、输沙量数据,利用线性回归和相关分析方法分析了黄河流域NDVI时空变化和对气温与降水的响应,及其与径流量和输沙量关系。[结果]①1982—2015年黄河流域及上、中游流域NDVI均呈显著线性增加趋势,中游流域增速最快,显著增加区域面积也最大。②1982—2015年黄河流域NDVI与年平均气温、年降水量呈显著正相关面积分别占22.39%和21.99%,集中分布在中北部区域。③2000—2015年黄河流域总体和上游流域年径流量均表现出增加趋势,上游和中游流域输沙量呈下降趋势。黄河流域水沙关系变化是多种因素共同作用的结果。[结论]气候变化背景下黄河流域1982—2015年植被总体呈改善趋势,但具有明显空间差异特征,植被变化与河流径流和输沙变化关系尚待进一步研究。     

气候变化下珠穆朗玛峰自然保护区南北坡植被变化差异

在全球气候变化背景下,为探究珠穆朗玛峰自然保护区南北坡植被变化差异,采用样方调查数据,MODIS/NDVI数据和气候数据,基于TS趋势分析和偏相关分析研究了珠峰保护区2000—2018年南北坡植被变化及其对气候变化的响应,并预测了其未来植被变化。结果表明：(1)总体上,保护区植被NDVI在2000—2009年呈下降趋势,2009—2018年呈上升趋势,且年内NDVI与温度相关性强于降水。(2)南坡地区NDVI值大于0.6且变化稳定,主要分布着喜马拉雅冷杉(Abies spectabilis)等高大乔木;北坡地区NDVI值小于0.4且易波动,主要分布着苔草(Artemisia younghusbandii)等灌草丛。(3)南坡地区NDVI在整个2000—2018年均呈轻微上升趋势;北坡地区NDVI在2000—2009年下降,在2009—2018年上升,且Hurst指数预测未来NDVI变化不稳定,大部分区域可能会出现下降趋势。(4)南坡地区NDVI与气候因子相关性弱,北坡地区NDVI与温度呈负相关,与降水呈正相关;北坡定日和定结县居民地附近区域植被对人类活动较为敏感。研究为当地可持续发展和...     

黄土高原地区植被变化及其对极端气候的响应

[目的]研究黄土高原地区植被变化及其对极端气候的响应,为减缓和应对气候异常提供科学依据。[方法]基于1982—2017年遥感影像数据和气象数据,采用趋势分析、相关分析等方法,研究黄土高原地区植被时空变化及其对极端气候的响应。[结果] 1982—2017年期间,黄土高原NDVI以每年0.37%的速率呈显著的增加趋势(p0.01);空间上,NDVI呈现从西北到东南递增的空间分布格局。极端气候指数变化中,极端气温指数变化趋势较为一致,即表征极高温事件的极端气温指数呈极显著的增加趋势,表征极低温事件的指数呈现显著的下降的趋势,而极端降水指数未发生显著变化。NDVI年际变化与极端气温指数FD_0,TMAX_(mean),TMIN_(mean),TN_(10p),TN_(90p),TR_(20),SU_(25)均呈极显著相关(p0.01);四季NDVI变化与极端降水指数均未表现出明显的相关性,但与极端气温指数显著相关且春季和夏季的相关性高于秋季和冬季;月尺度上,NDVI与极端降水指数(RX_(1day),RX_(5day))和极端气温指数(TMAX_(mean),TMIN_(mean),TN_(90p),TX_x,TN_n)呈显著的相关性(p0.01)。NDVI与极端气温指数TMAX_(mean),TN_(10p),TN_(90p),TX_x前1个月的相关性大于当月、前2个月、前3个月的相关性。[结论]黄土高原地区NDVI呈显著增加的趋势,年际和月际NDVI变化与极端气温指数存在相关性,而与极端降水指数均未表现出明显的相关,且黄土高原地区的植被覆盖变化对极端气候的响应存在一定的滞后性。     

秦岭牛背梁植被覆盖变化及其对气温的时空响应

[目的]揭示牛背梁保护区植被覆盖变化特征及其对区域气温的响应机理,为牛背梁地区的生态建设和管理提供依据。[方法]基于秦岭1975—2013年气温数据和2000—2013年NDVI数据,运用GIS空间分析技术以及相关检验和回归分析方法。[结果](1)近40a来牛背梁地区年均温增加速率为0.30℃/10a,1999年增温趋势达到显著水平。(2)2000—2013年研究区植被变化呈不显著的减少趋势,且季节和区域差异较大。(3)年尺度上,植被NDVI与气温整体呈正相关关系。季尺度上,春季植被NDVI与气温均呈显著正相关;夏季NDVI与气温呈不显著正相关;而秋季主要呈负相关。月尺度上,随植被生长阶段的变化,不同月份植被NDVI对气温的响应程度也有差异。[结论]牛背梁地区NDVI与气温关系密切,一年之中,5月植被对气温反应最敏感,且中高海拔地区的植被对气温的响应比低海拔植被更加敏感。     

西南岩溶区NDVI时空变化及其与气候因子的关系

利用1998—2012年SPOT NDVI数据和气象站点的温度和降水数据,采用趋势分析和相关分析法,研究了我国西南岩溶区NDVI时空变化特征,并分析了NDVI与气候因子的关系。结果表明:(1)近15年来,西南岩溶区NDVI变化整体呈显著增加趋势,增速为0.052/10a,9月份NDVI达到最大值,2月份降到最小值;NDVI增加的区域占97.13%,其中显著增加(p0.05)的区域占17.60%,减少区域占2.87%,显著减少(p0.05)占0.35%。(2)从年际变化来看,NDVI与温度和降水量的相关系数各异,其中42.75%的地区NDVI与温度呈正相关,57.25%区域呈负相关;20.15%的地区NDVI与降水量呈正相关,而79.85%区域呈负相关,说明温度对研究区植被生长的影响大于降水量。(3)从年内变化来看,NDVI与当月温度和降水量的相关系数高于年际,91.62%的NDVI与当月温度呈正相关性,其中显著正相关(p0.05)约占75.94%;94.29%的NDVI与当月降水量呈正相关,其中显著正相关(p0.05)约占51.05%;表明水热因子的季节变化对植被生长影响更大。NDVI受前1个月温度和前2个月降水量的影响最显著,表现出明显的滞后效应。     

雅鲁藏布江流域干湿转换特征及植被动态响应

为准确识别气候变化条件下高寒流域干湿特征及植被动态响应,该研究以青藏高原东南部的雅鲁藏布江流域为例,基于全球陆面数据同化系统(global land data assimilation system,GLDAS)数据集,计算标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI),结合归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)探讨了雅鲁藏布江流域干湿转换特征及其对植被的影响。结果表明:GLDAS的降水与气温数据与实测数据一致性较好,可以用于分析雅鲁藏布江流域干湿转换特征;1982-2015年间雅鲁藏布江流域总体呈现湿润化趋势,但2000年前后流域干湿时空特征发生反转现象,即时间上,2000年以前流域呈现湿润化趋势,2000年以后呈现干旱化趋势,空间上,流域内干旱地区逐渐变湿,湿润地区逐渐变干;流域内约71.83%的区域SPEI与NDVI呈正相关,流域植被受流域干湿条件影响较大,降水和气温是植被动态变化的主要驱动因素;流域内92.17%以上的区域SPEI与土壤含水量呈极显著正相关,表明土壤含水量亦是影响流域干湿特性不可忽视的因素。该研究结果可为辨识高原及高寒区水循环变化过程及其驱动机制提供科学依据。     

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。     

1982-2014年祁连山植被生长季NDVI变化及其对气候的响应

祁连山是西北地区重要的生态功能区和河西绿洲的水源涵养地,全面了解植被的生长变化有助于制定合理的气候变化对策。利用1982-1999年的GIMMS NDVI数据和2000-2014年的MODIS NDVI数据,采用最大值合成法、均值法、斜率法、相关分析法等,对祁连山近35年生长季植被变化及其对气候变化的响应进行了深入研究。结果表明:1982-2014年,祁连山植被NDVI整体呈增加趋势,但变化趋势并不明显;近35年,祁连山植被NDVI呈增加趋势的面积比呈降低趋势的面积大,表明植被覆盖状况有所改善,植被NDVI增加的区域集中于中西部,而植被NDVI降低的区域集中于东部;气候的年际变化对祁连山植被NDVI有一定的影响,植被NDVI对气温和降水存在一定的滞后性响应。气温升高和降水增加有助于祁连山植被覆盖增加,生态环境得到改善。     

鄂尔多斯植被的NDVI 3g动态及气候响应

[目的]研究鄂尔多斯地区生态格局以及在全球变化下的自然演变规律,揭示中国西部矿区人工扰动生态环境的时空变化。[方法]利用1982—2012年GIMMS NDVI 3g数据集和年均气温、降水量等气象数据,分别进行最大值合成、反距离加权法插值、线性回归与变化率分析、相关性分析等处理,揭示植被覆盖的时空变化趋势下蕴含的植物生理学机理,及其对气温和降水变化趋势的响应特征。[结果]鄂尔多斯地区植被返青期(start of season,SOS)始于4月下旬,枯黄期(end of season,EOS)结束于11月上旬,植被生长期(duration of season,DOS)NDVI初始阈值为0.12,平均生长期为198d;31a间鄂尔多斯地区植被绿度变化率(slope)为0.0023,植被变化趋势逐像元回归分析表明研究区80.8%的植被有轻微改善;31a间鄂尔多斯地区NDVI变化与年均气温和降水量的相关性分别为0.054和0.400。[结论]31a间鄂尔多斯地区植被返青期有提前趋势,枯黄期有滞后趋势,生长期有延长趋势;研究区大部分区域植被均有轻微改善;年均气温与降水量均呈现升高趋势,NDVI变化受温度和降水的共同作用,且NDVI最大值增高与年均降水量增加相关性较高,与年均气温升高相关性较低。     

黑河中游荒漠植物生长与降水、土壤水和地下水的关系

[目的]分析荒漠化防治中植物生长与降水、土壤水和地下水的关系,为荒漠区植被修复与保护提供科学依据。[方法]在黑河中游荒漠区建立荒漠化综合防治试验站进行长期定位监测,取得降水、土壤水、地下水、植物盖度、生物量等数据,采用特征参数算法、相关分析法和逐步多元回归方法,对植物生长和水分的年内、年际变化特征及相关回归模型进行分析。[结果](1)2006—2014年,土壤质量含水率、生物量、盖度变化接近且最大,降水量次之,地下水埋深最小;生物量、盖度呈波动性增大趋势较明显,降水、土壤水、地下水位变化呈波动性略有降低趋势,但不明显。(2)在植物生长季的3—11月期间,土壤各层含水率变化步调基本一致,植物平均生物量和盖度变化步调基本一致,降水量和地下水埋深变化步调基本一致。(3)建立了盖度与0—20cm土壤质量含水率、生物量与0—20cm土壤质量含水率回归方程,且均通过了R拟合检验,F方差检验,t回归系数检验,通过模型预测盖度、生物量的变差分别为99.0%和91.4%,预测盖度和生物量变化的准确率分别可达86.5%,78.9%。[结论]黑河中游荒漠植被的生长与环境水分变化关系十分密切,可通过水资源管理修复植被,也可根据植被生长状况评估水资源管理工作。     

植被恢复对青海省北川河流域水循环演变趋势的影响

[目的] 研究植被恢复对流域水循环的影响,明确植被恢复条件下流域水资源的演变趋势,为指导干旱半干旱地区开展科学的植被恢复工作提供数据支撑。[方法] 结合青海省北川河流域植被覆盖变化及长序列气象、水文数据,分析流域尺度水循环要素的演变趋势,分析植被恢复对关键水循环要素演变的影响作用。[结果] 20世纪80年代以来,北川河流域丘陵山区植被覆盖快速增加,仅2000—2019年期间平均增幅14.98%,最大增幅52.2%。1956—2019年,流域年降水量相对平稳,但年径流量呈不显著衰减趋势,平均降幅1.60×10⁷ m³/10 a,流域生态用水量增加是造成径流衰减的主要原因;植被恢复改变了流域大气降水的时空分配,在空间上更多降水用于流域内部生态消耗,减小了对下游的水源供给量,在时间上更多降水参与土壤水—地下水循环,延长了向流域外的排泄周期;地表风速、水面蒸发量、干旱指数等气象要素显著降低。[结论] 植被恢复影响下,北川河流域生态用水量增大,径流量衰减,降水—土壤水—地下水循环过程的水量比例增加,流域水源涵养能力不断提高,半干旱的气候条件有所改善。     

2001—2019年云南省植被NDVI变化及其气候因子的关系

了解植被覆盖时空变化对区域环境保护及生态环境建设具有重要意义。基于MOD13Q1数据,运用趋势分析和相关分析方法,探讨了云南省植被NDVI的变化、未来趋势以及植被与气候关系的空间格局。结果表明:(1)2001—2019年云南植被NDVI均值为0.68,变化率为0.37%/a(p<0.001),空间上表现为西高东低、南高北低的特点。(2)全省Hurst指数值为0.52,植被改善的趋势在未来将持续。不同土地覆盖类型,林地、耕地植被变化的趋势为持续改善,居民地为持续退化; 草地和灌木林将由改善转变为退化。(3)近19年年平均气温和降水的变化率分别为0.03℃/a和-2.67 mm/a,两者与年NDVI之相关程度均值分别是0.26,0.21,在大部分地区表现为正相关。总体上看,气温对植被的影响大于降水。(4)植被与气温和降水的滞后响应时分别是1.9月和1.5月。月时间尺度上,植被对降水的响应更敏感。不同植被类型,林地、灌木林植被的滞后时间长于耕地和草地,森林植被最不易受短期气候变化的影响。综上,近19年云南植被NDVI呈改善趋势,未来将持续; 植被NDVI与气温和降水的相关性有着明显的地域差异。     

1999-2019年西南喀斯特地区NDVI时空变化及其气候驱动

[目的]西南喀斯特地区生态环境脆弱,对其植被覆盖变化及气候驱动机制进行研究具有重要意义。[方法]基于1999—2019年SPOT NDVI数据和同期209个气象站点的气温和降水数据,采用Theil-Sen+Mann-Kendall趋势分析法、偏相关分析和复相关分析法,探讨西南喀斯特地区NDVI时空变化及其气候驱动。[结果]1999—2019年西南喀斯特地区NDVI呈显著上升趋势,整体植被覆盖较好;NDVI变化主要以极显著上升趋势为主,仅5.73%的地区呈退化趋势。NDVI与气温和降水整体上均呈正偏相关关系,气温对NDVI的影响强于降水,且存在空间差异性。NDVI与气温和降水的复相关显著性通过0.05,0.01水平的面积分别占15.12%,5.68%;NDVI主要受气温驱动,占研究区面积的13.90%,其他气候因子驱动类型占比均未超过3%。[结论]揭示了西南喀斯特地区植被覆盖的时空变化特征,明确了气候因子对植被覆盖变化的驱动机制。     

西南地区生长季植被覆盖时空变化特征及其对气候与地形因子的响应

为探究西南地区生长季植被覆盖时空变化特征以及驱动因子如何定量影响其动态变化,基于MODIS NDVI数据,通过趋势分析、变异系数、相关分析等方法研究了西南地区2000-2016年生长季植被覆盖的时空变化特征,并结合气候因子、DEM数据,分析了植被覆盖对气候与地形因子的影响程度。结果表明:西南地区近17年来生长季NDVI呈增长趋势（0.009/10 a）,其中4月份增速最显著（0.029/10 a）;呈增加趋势的区域占研究区总面积71.94%,主要分布在东部与东南部区域;植被覆盖变化以较低稳定（31.15%）与中度稳定（25.36%）占主导。研究区NDVI与气温、降水的相关性在空间分布上主要以正相关为主;月尺度NDVI与气候因子的相关性高于年尺度的值;植被覆盖度与月平均气温的相关性高于其与月降水量的相关性,植被生长对降水月变化的响应不明显,对气温的响应无明显滞后效应。研究区平均NDVI在海拔大于4 000 m区域最小（0.30）,在坡度0°~5°区域最小（0.37）,但是NDVI的显著退化趋势则是以海拔大于4 000 m处最大（14.33%）;海拔大于4 000 m区域主要受降水控制,坡度5°~15°区域主要受气温控制;坡向对植被生长变化的影响没有海拔和坡度影响大。