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。     

开都—孔雀河流域NDVI动态变化及其与气温和降水的联系

基于2000—2014年开都—孔雀河流域的MODIS NDVI数据,采用最大合成法、偏相关分析法,结合气象站同期降水与气温数据,研究流域近15年NDVI时空动态,并分析了其与气温和降水的关系。结果表明:(1)研究区NDVI多年平均呈北部和中部高,南部和东部低的空间分布态势;(2)近15年开都—孔雀河流域植被退化区域大于植被改善区域,退化区域面积占研究区总面积的9.1%,主要集中在和静县山区;改善区域面积占总面积的6.33%,主要集中于博湖绿洲和库尔勒市及周边;84.57%的区域NDVI基本保持不变,主要集中于尉犁县;(3)植被覆盖2002年与2010年有明显改善,2001年、2004年有明显退化,其他年份退化和改善程度不一;(4)研究区NDVI对降水和气温变化均具滞后性且滞后水平存在显著的空间差异;(5)气温对NDVI的影响明显高于降水对NDVI的影响。     

云南省九大高原湖泊流域NDVI时空演变及其与气候的响应关系

探究云南省九大高原湖泊流域NDVI的时空演变及其与气候的响应关系,对云南省九大高原湖泊流域的生态环境保护及生态安全建设具有重要意义。以2000年、2005年、2010年、2015年4个时段的Landsat数据及同期的气象数据为数据源,应用趋势分析、偏相关分析、变化轨迹等方法,研究近16 a云南省九大高原湖泊流域NDVI时空演化情况及其与气候因子的响应关系。结果表明:(1)近16 a来,九大高原湖泊流域NDVI总体以0.026/10 a的速率上升,但各流域的NDVI变化差异显著。星云湖、杞麓湖流域植被退化面积较大,而抚仙湖流域植被恢复效果明显。(2)九大高原湖泊流域NDVI变化与气候因子均有一定的相关性(程海流域除外),但相关性不显著,且不同区域空间异质性明显,滇西、滇西北地区的流域气温与NDVI值的相关性大于降水与NDVI值的相关性;滇中地区的流域降水与NDVI值的相关性大于气温与NDVI值的相关性;滇南地区的流域NDVI值与气温和降水相关性差异不大;位于金沙江河谷地区的程海流域NDVI值与气温和降水呈负相关;(3) NDVI变化与高程分异相关性显著,植被垂直分布明显,1 000～3 000 m的高程带内,NDVI值随高程的增加而增加,3 000m是九大高原湖泊流域NDVI值的转折点。(4)非植被类型转化为植被类型是九大高原湖流域NDVI时空转换的主要形式,而滇池流域由裸土转化为水体或建筑的数量较多。     

渭河流域NDVI与气候因子时空变化及相关性研究

NDVI的时空变化可以反映区域生态环境的演变,基于像元尺度的趋势分析法能模拟研究区栅格单元的变化趋势,从而反映NDVI时空分布的变化细节。基于2000—2015年MODIS NDVI月时序数据,结合同期气象资料,利用趋势分析和相关分析的方法研究了渭河流域NDVI、气温和降水的时空变化特征及其相关性。结果表明:(1)近16年来,渭河流域平均NDVI呈增大的趋势,变化率约为0.088/10 a,植被覆盖度有所增加;NDVI增大的区域占流域总面积的97.77%,主要分布在流域西部和北部。(2)时间尺度上,NDVI与气温的相关系数为0.865,偏相关系数为0.664;NDVI与降水的相关系数为0.776,偏相关系数为0.346,表明气温和降水的季节变化对植被生长都具有重要影响,且气温的影响更为显著。(3)空间尺度上,NDVI与气温呈正相关的像元数占像元总数的51.21%,NDVI与降水呈正相关的像元数占像元总数的96.67%,表明就渭河流域而言,气温的变化对植被生长的影响具有空间差异性和不确定性,而降水的增加会促进植被的生长。     

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。     

2000—2020年鄂尔多斯市植被NDVI变化格局及归因分析

处于农牧交错区的鄂尔多斯市生态系统较为敏感,为探究全球气候变化以及人类活动对鄂尔多斯市生态系统的影响,利用MOD13Q1 NDVI数据以及同期气象数据,分析了鄂尔多斯市2000—2020年植被NDVI变化特征,并利用偏相关分析法以及残差驱动力分析法对引起植被NDVI变化的气候和人为因素进行了分析。结果表明:(1)21年来鄂尔多斯市植被NDVI总体呈现上升趋势,植被改善明显,全市68.66%的区域植被NDVI得到改善,西南部改善幅度小于东北部;(2)鄂尔多斯市植被NDVI与气候因子偏相关性存在明显的地区差异,植被NDVI与降水的偏相关性较高,降水与温度共同影响的区域约占总面积的2.27%;(3)鄂尔多斯市植被受到人类活动与气候的共同影响,21年来人类活动对鄂尔多斯市植被NDVI变化起到主导作用,其平均贡献率为82.67%,气候变化对植被NDVI生长的影响主要体现在降水因素上。人类对鄂尔多斯市的植被影响具有两面性,城市建设对植被的生长起到制约作用,生态工程的实施则有利于植被的生长;(4)2000—2020年鄂尔多斯市以NDVI表征的植被覆盖度的增加与人类活动密不可分,但是同时鄂尔多斯地区气候条件对植被生长有很大的限制作用,实施生态工程中要切实注意到气候变化所带来的影响,切不可盲目扩大生态工程,对于毛乌素沙地等地区植被需要实行人工保护,使其形成稳定生态系统。     

2000—2019年吕梁市植被NDVI时空动态及其影响因素分析

为了详细分析吕梁市植被生长变化与气候变化和人类活动的关系,基于吕梁市的2000—2019年逐年归一化植被指数(NDVI)数据和13个县(市、区)气象观测站年气温和降水观测数据,采用空间插值方法、空间相关性分析法和残差分析法,对吕梁市多年植被NDVI的时空变化特征进行分析,并探讨了气候变化和人类活动对吕梁市植被覆盖变化的影响。结果显示:2000—2019年吕梁市96.32%的区域NDVI呈现增加趋势,但各区域间存在明显空间性差异,中部吕梁山山区NDVI较高,东部平川地带和西部沿黄区域NDVI较小。总体而言,2000—2019年吕梁市的NDVI呈波动增加趋势,2018年达最大值。2000—2019年吕梁市NDVI与降水量和气温在年尺度上均呈正相关关系,且植被生长发育受降水的影响强于气温,全市38%的区域植被NDVI与气温-降水的复相关性通过0.05显著水平检验; 人类活动对吕梁市95%以上地区的植被生长有积极影响,表明退耕还林还草等生态修复工程对吕梁市植被覆盖增加有积极作用,生态提升效应逐渐凸显。     

黄河流域甘肃段植被覆盖度时空变化及对气候因子的响应

[目的]分析黄河流域甘肃段2000—2018年植被覆盖度变化的时空演变规律,探讨该区域植被覆盖度的变化对气候的响应机制,为该区域生态环境与社会经济的协调可持续发展和进一步落实生态环境保护、建设及恢复提供科学依据。[方法]基于2000—2018年的MODIS NDVI数据、气象数据,采用线性趋势分析和相关性分析等方法,对黄河流域甘肃段植被覆盖度的时空变化特征及与气候因子之间的关系进行分析。[结果]①空间上,近19 a研究区植被覆盖度自西南向东北在不断降低,以甘南州的植被覆盖状况最好;植被覆盖度改善面积占36.64%,主要分布于兰州市北部、临夏州、定西市、庆阳市、平凉市大范围区域、天水市南部等,而退化面积占4.2%,主要集中于甘南州等地区。②时间上,研究区植被覆盖度以2013年为界呈现"先持续增加后波动减少"的变化趋势,但整体在不断增加;以平凉市的增加速度最快,平均每年增长0.96%。③研究区植被覆盖度对降水量变化的响应敏感,与降水量呈现显著的正相关关系。[结论]研究区植被覆盖度空间差异明显,2000—2018年植被以改善为主,降水是影响这些区域植被改善的有利因素,降水状况的改善对研究区生态环境建设与修复至关重要。     

沂河流域植被覆盖时空演变及其与径流的关系研究

为探求沂河流域植被覆盖时空演变特征及其与地表径流的关系,基于MOD13Q1 NDVI遥感影像数据,利用趋势分析方法,分析了2000—2020年沂河流域植被覆盖时空演变特征,并利用SCS模型模拟地表径流深,使用相关分析在像元尺度上分析了植被NDVI变化与径流的关系。结果表明：(1)沂河流域20年间植被NDVI呈波动增加趋势,流域内NDVI空间分布差异较大,NDVI增加的区域主要分布在流域北部,NDVI减少的区域主要分布在流域东部和南部及各城镇建成区内;(2)沂河流域不同时期径流深均呈现出不同程度的由西北向东南逐渐增加趋势,径流深出现较大幅度波动,径流存在明显的丰枯变化;(3)流域NDVI和地表径流之间呈正相关和负相关共存的相关关系,以不显著正相关为主,呈显著正相关的区域主要集中在流域北部,显著负相关区域主要集中在流域南部兰山区境内。研究表明,沂河流域整体植被覆盖得到了改善,但流域内部植被变化存在分异,植被保护与修复主要集中在北部,而南部与东部地区随着人类活动的增加,NDVI出现一定程度减少。随着流域内不同空间位置NDVI的增加及减少,径流主要呈增加趋势且两者相关关系在小空间尺度下存在明显...     

山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化及其对气温、降水的响应

[目的]了解山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化及其对气温、降水的响应关系,对该流域生态保护、修复和高质量发展具有重要的意义。[方法]基于1998—2018年NDVI数据,利用NDVI变化趋势、变异系数、空间自相关等方法,对山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化特征及其与气温、降水的关系进行分析。[结果]不同土地利用类型NDVI变化趋势均呈向好态势,草地和林地覆盖状况优于整体水平。NDVI在空间上整体呈南北纵列、高低相间的分布格局,吕梁山和太岳山—中条山高,西部高原丘陵区和汾河谷地低。NDVI变化趋势的空间异质性显著,植被以显著改善为主。林地改善趋势的稳定性最好。NDVI表现出明显的空间集聚性特征,其中耕地NDVI变化趋势聚集特征最明显。不同土地利用类型NDVI对降水的敏感性强于气温。[结论]山西黄河流域不同土地利用类型NDVI时空变化差异显著,并对气温和降水存在响应关系,此研究将为该流域生态保护和建设提供更精准的植被恢复数据及其和气温、降水关系的基础资料。     

近15年来青海湖流域气温、降水变化对植被物候驱动分析

研究气候变化对植被物候的驱动分析,对于深入理解高寒植被适应全球气候变化具有重要意义。选取MCD12Q2植被物候数据,利用相关分析和GIS空间分析,对近15年来青海湖流域气温、降水变化与植被物候关系进行了研究。结果表明:近15年来青海湖流域植被返青期(start of growing season,SOS)、植被生长期长度(Length of growing season,LOS)、休眠期(Dormancy of growing season,DOS)与年均气温呈显著相关关系,其偏相关系数分别为-0.57～0.36,-0.89～0.81和-0.29～0.51; 与年均降水量偏相关系数分别为-0.58～0.38,-0.82～0.93和-0.23～0.23,表明流域植被SOS和LOS变化主要受年均气温和降水量共同影响,DOS变化主要受年均气温影响。青海湖流域植被SOS,LOS和DOS在空间上受气温、降水及其共同驱动的区域占比分别为33.7%,22.5%和36.67%,其受非气温—降水驱动的区域占比分别为66.3%,77.5%和63.33%; 沿海拔梯度方向上(海拔每上升100 m),年均气温上升1℃,植被SOS提前0.35 d,植被LOS延长0.15 d,植被DOS推迟0.25 d; 年均降水量增加1 mm,植被SOS推迟4 d,植被LOS缩短1.69 d; 植被DOS提前2.85 d。可见,近15年气温、降水变化对青海湖流域植被物候的驱动在空间上存在差异性,空间上植被物候主要受非气温—降水影响,海拔梯度上植被物候受气温和降水影响显著。     

2000-2019年黄河流域陕西段植被NDVI时空变化及其驱动因素分析

植被是陆地生态系统的重要构成,研究植被变化规律及影响因素有助于加强区域植被生态保护和可持续发展。基于SPOT NDVI和气象数据,采用趋势分析、偏相关分析和残差分析等方法对2000—2019年黄河流域陕西段植被NDVI时空变化特征及其驱动因素进行了分析。结果表明：(1) 2000—2019年黄河流域陕西段植被NDVI总体以0.008 6/a的速率呈极显著增加趋势,不同地域NDVI增速为陕北(0.010 9/a)>关中(0.005 3/a),不同土地利用类型NDVI增速为草地(0.011/a)>耕地(0.008 1/a)>林地(0.007 8/a)。(2)植被NDVI呈增加趋势的面积占比为86.19%,其中显著增加的面积比例为81.90%,陕北(91.87%)>关中(66.91%),林地(97.48%)>草地(90.38%)>耕地(69.78%)。(3)偏相关分析发现90.24%的区域植被NDVI与年降水量以正相关关系为主,66.3%的区域植被NDVI与年均温呈正相关关系。(4)研究区植被NDVI变化受到气候变化、人类活动以及二者共同作用的影响,占比分...     

2000—2015年滦河流域植被净初级生产力时空分布特征及其驱动因子分析

植被净初级生产力(NPP)可以反映植被生长状况,是表征地区生态质量的重要指标。本文以滦河流域为研究区,调查采集植被NPP、气象、土地利用结构及变化等多时空数据,利用Sen趋势、Hurst指数及残差分析等多种方法,综合考虑自然环境和人为利用的影响,对2000—2015年植被NPP的时空变化特征、未来演变趋势及驱动因子进行分析和研究,并定量识别不同区域内的主导驱动因子,旨在为该流域的生态环境治理工作提供依据。研究结果表明:1)2000—2015年,滦河流域植被NPP年均值为455.04g(C)·m~(-2)·a~(-1),整体呈波动上升趋势,显著增加区占流域总面积的32.94%,且未来同向变化趋势略强于反向变化趋势;2)该流域植被NPP空间差异较为显著,表现为东南高西北低的格局,受地形影响较大,流域中游的低山丘陵区为植被NPP高值区;3)驱动机制上,流域植被NPP变化与温度和降水均为正相关关系,水热耦合共同作用于植被NPP的积累,人类活动则是通过改变土地利用强度或生态建设工程等影响植被NPP的变化,且在不同地形区域内,植被NPP变化的主导驱动因子不同,整体上以气候和人类活动共同正向促进作用为主,但在平原区以单因子的反向抑制作用为主。     

2000－2018年广西植被时空变化及其对地形、气候和土地利用的响应

广西是典型的喀斯特地区,其生态系统非常脆弱。为评估广西植被时空变化特征及其影响因素,该研究基于2000－2018年MODIS数据,利用最大值合成和趋势分析等方法,分析广西植被NDVI时空变化特征;基于相关分析等方法,结合地形因子、气候因子和土地利用数据,探讨了植被NDVI对地形、气候变化和土地利用的响应。结果表明：1）2000－2018年广西植被NDVI呈增加趋势,但空间差异显著,表现为北高南低,边缘高中间低。2）随着高程的增加植被NDVI呈现先增加再减少的趋势;随着坡度的增加植被NDVI呈先增加至稳定再减小的趋势;除无坡向以外,坡向的不同对植被NDVI影响不大。3）广西2000－2018年气温和降水对植被NDVI为正影响,复相关系数达到0.32。在不同土地利用类型上,植被NDVI对气候的响应是不同的。研究结果揭示了广西植被时空变化特征及其对地形、气候和土地利用的响应,能够为广西可持续发展和生态环境建设提供决策支持。     

山西省不同生态区NDVI时空变化及其影响因素

利用MODIS-NDVI数据研究了2000—2012年山西省生长季平均NDVI的时空变化特征,并分析了气候变化和人类活动对生长季平均NDVI变化的影响。结果表明:（1）13 a来山西省山地落叶阔叶林生态区、农业与草原生态区、汾河谷地农业生态区生长季平均NDVI均呈显著增加趋势,增长率分别为0.052/10 a,0.079/10 a,0.049/10 a。（2）山西省植被变化存在明显的空间差异,改善区占全省面积的73.76%,主要分布在太行山、太岳山、吕梁山、中条山等地区;而退化区占全省面积的3.29%,主要分布在太原盆地及临汾盆地的边缘地区。（3）NDVI变化是气候变化和人类活动共同影响的结果。不同生态区NDVI对气候变化的响应不同。其中,前一年11月至5月降水增多可能是山地落叶阔叶林生态区NDVI增加的主要原因,前一年12月至1月气温降低和2—5月降水增多可能是农业与草原生态区NDVI增加的主要原因,5—9月气温降低和前一年11月至8月降水增多可能是汾河谷地农业生态区NDVI增加的主要原因。而人类活动对NDVI变化的影响主要表现在退耕还林、防护林建设、采矿、城市扩张等方面。     

气候因子对贵州省植被覆盖度的协同影响

探究气候因子对植被覆盖度的协同影响,可进一步了解植被生长状态及演变规律,为科学预估植被变化及生态保护提供一定依据。基于2001—2018年MODIS NDVI数据和气象台站数据,研究了贵州省气候因子(降水、气温)与植被生长期NDVI的空间分布特征; 利用偏相关分析法和多元回归分析法逐像元探究贵州省植被生长期的NDVI与气候因子的相关性和其对气候因子的协同响应规律,同时结合地貌类型分析不同地貌类型的植被NDVI对降水和气温的敏感性。结果表明:贵州省多年平均降水和气温存在明显的空间差异性,降水空间分布自西北向东南呈带状递增; 植被生长期NDVI均值总体呈波动上升趋势,以每年0.004 2的速率增加,呈增加趋势的面积约为160 836.69 km²; 气温和降水对贵州省植被生长均具有明显影响,气温的影响作用大于降水; 不同地貌类型的植被NDVI对降水和气温的敏感性不同,同一地貌类型的植被NDVI对降水、气温敏感性表现为气温大于降水。整体上,贵州省植被生长期NDVI呈增加趋势,植被覆盖不断增加,降水和气温对植被的协同影响在不同地理环境区域表现不同。     

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。     

黄河源区青海省玛多县2000—2014年NDVI变化及气候驱动因子

[目的]研究黄河源区青海省玛多县2000-2014年NDVI的变化及其驱动因子气候的变化,为玛多县生态环境保护和土地资源规划提供决策依据.[方法]利用玛多县及其周边地区9个气象站生长季气象资料和MOD 13Q1/NDVI遥感影像数据集,采用最大值合成法、趋势分析法和相关分析方法,分析NDVI的变化及气候驱动因子.[结果]近15 a玛多县NDVI整体上呈增加趋势,增速为0.012/10 a;玛多县65.84％区域的植被覆盖保持在基本不变状态,改善区域(27.47％)大于退化区域(6.69％);NDVI与生长季气温和降水均呈正相关关系,其中生长季降水对NDVI的影响更大;研究区内NDVI变化主要受非气候因子驱动影响,占研究区面积的83.61％,受气候驱动影响的面积仅占16.39％,其中,气温降水综合驱动型占3.93％,气温驱动型占2.74％,降水驱动型占9.72％.[结论]2000-2014年非气候因素是影响玛多县植被NDVI变化的决定性因素.     

基于NDVI的喀斯特地区植被对气候变化的响应研究——以贵州省六盘水市为例

利用1999—2010年SPOT-VGT NDVI数据,采用基于像元的相关分析方法,分析了贵州省典型喀斯特区域植被对气候变化的响应。结果表明,1999—2010年研究区气候变化呈冷干趋势,植被NDVI呈恢复趋势;从区域尺度分析,研究区植被NDVI与气候要素间呈不显著相关关系;从像元尺度分析,植被NDVI与年均气温和降水量均具有较强的负相关性,且年均气温的影响力大于年降水量;由于植被NDVI与气候要素存在负相关,所以气候冷干的变化趋势有利于区域整体植被NDVI的恢复;植被NDVI与气候要素的相关性在空间上存在较强的地域性,进一步证明了植被NDVI对气候变化的响应受到地形的强烈影响。