基于时序指数西北植被物候时空变化特征

基于1999—2010年SPOT VEGETATION旬数据,采用HANTS方法对原数据进行平滑处理,并利用傅里叶插值方法将旬数据插值成天数据,再通过NDVI天变化量确定植被物候期,研究了中国西北植被物候时空特征。结果表明:（1）海拔2 km以下,植被类型以农业植被为主,受人类因素影响较大,物候生长季始期（SOG）相对提前,生长季末期（EOG）推迟,生长季长度（LOG）变大且由东南向西北递减;在海拔较高地区,物候SOG推迟,EOG提前,LOG缩短。（2）1999—2010年西北植被物候,东部SOG提前,EOG推迟,LOG变延长;而向西部物候变化特征与东部相反。一方面,从陕西到青海海拔不断上升,温度逐渐下降,植被物候也随之变化;另一方面,陕西一带是集中农业区,青海地区主要以草地植被为主,农业（小麦）植被物候期相对较长。     

2000-2012年山西省不同植被类型物候变化及其对气候变化的响应

利用非对称高斯函数重建山西省2000—2012年MODIS-NDVI时间序列影像,通过动态阈值法提取植被生长季始期（SOG）、生长季末期（EOG）、生长季长度（LOG）信息,研究不同植被类型物候的时空变化及其与气候因子（气温、降水、日照时数）的相关关系。结果表明:（1）13 a来,山西省不同植被类型物候的年际变化均表现出SOG提前、EOG推迟、LOG延长的趋势。（2）山西植被物候存在明显的空间差异。植被平均物候由南向北表现为SOG逐渐推迟,EOG逐渐提前,LOG逐渐缩短。从变化趋势看,研究区大部分地区表现出植被SOG提前、EOG推迟、LOG延长的趋势。其中,SOG提前、EOG推迟、LOG延长的地区主要分布在昕水河以北的黄河干流、汾河上游、桑干河、滹沱河等地区;而SOG推迟、EOG提前、LOG缩短的地区主要分布在管涔山、恒山、五台山、吕梁山、太岳山南部等地区。（3）降水和日照时数可能是影响该区植被物候的主要因素,不同植被类型物候对气候变化的响应不同。春季降水增多和3月平均日照时间变短可能是植被（针叶林除外）SOG提前的主要原因,9月降水量增多和平均日照时间变短可能是植被（针叶林和草甸除外）EOG推迟的主要原因。     

西南喀斯特断陷盆地植被物候动态变化及其与气候因子的响应

为了解喀斯特断陷盆地植被物候格局以及植被物候变化的驱动机制,基于2001—2016年MOD13Q1的250 m产品,利用TIMESAT模型最大斜率法反演了西南喀斯特断陷盆地生长季始期(SOS)、生长季末期(EOS)和生长季的长度(LOS)及变化,并深入分析了影响物候变化的主要气候因素。结果表明:(1) 2001—2016年期间,西南喀斯特断陷盆地生长季初期物候指标推迟了7.7 d/10 a,生长季末期物候指标推迟了10 d/10 a,生长季长度指标延长了2.3 d/10 a。(2) SOS变化整体呈现西推迟东提前的变化趋势,提前趋势显著的地区集中分布于研究区东部云贵边境;大部分地区生长季结束日期推迟,但安宁河谷、木里低海拔山谷等少部分地区生长季结束日期显著提前。(3)物候指标对气温和降水的响应程度不同,总体来讲,SOS受气候因子的影响比EOS更强烈。春季气温和降水对植被SOS影响力普遍大于其他季节,SOS的推迟现象主要受到春季温度升高的影响。夏季降水对EOS的影响较大,表明植物生长受降水的影响存在一定的时滞作用。在增温增湿的气候背景下,断陷盆地物候指标在呈现出东早西晚的空间分异情况下随之发生推迟的响应关系。水分是限制植被生长的主要因素,且对植被的影响主要体现在春季和夏季。     

基于SPOT-VGT NDVI时间序列的农牧交错带植被物候监测

为了分析中国农牧交错带植被典型物候期(生长开始日期,生长结束日期和生长季长度)的变化趋势,利用2001-2010年SPOT-VGT NDVI(SPOT-VEGETATION normalized differential vegetation index)数据,基于Savitzky—Golay滤波和动态阈值法,提取了中国北方农牧交错带植被物候期,探讨研究区植被物候期的空间差异和时间变化。研究表明,农牧交错带植被的生长季一般从4月中旬到5月下旬开始,9月下旬至10月下旬结束;从西南部到东北部,植被物候表现出明显的空间差异;农田植被物候期与自然植被略有不同;对研究区10a物候期线性拟合,得出研究区大部分植被覆盖区域生长季开始日期呈现提前趋势,提前日期大约为1～10d左右;除部分地区外,2001-2010年农牧交错带植被生长季结束日期没有明显变化趋势;10a间研究区大部分草地生长季延长,也有一部分地区的生长季出现缩短趋势。研究提取结果与已有的相关研究结果较为一致,可为农牧交错带生态环境评价和保护提供一定的参考。     

气候变暖对山西南部典型植物物候的影响

选取山西省运城市、临汾市、晋城市和长治县农业气象试验站典型木本和草本植物1982-2004年物候观测资料及各地1970-2004年气温资料,运用距平、线性趋势等方法分析各地气温和植物物候期的变化特征,以及气温对植物物候期的影响。结果表明,(1)春季物候期普遍呈提前趋势,生长季呈延长趋势;木本植物秋季物候期呈推迟趋势,大部分地区草本植物黄枯始期表现为略提前趋势,黄枯末期表现为推迟趋势。(2)随着年平均气温的不断升高,植物春季物候期呈提前趋势;木本植物秋季物候期呈推迟趋势,草本植物黄枯末期大多呈提前趋势。气温每升高1℃,植物展叶始期提前1～18d。     

毛乌素沙地植被物候变化及其对气候变化的响应

[目的]分析植被物候时空变化特征及其对气候变化的响应,为区域荒漠化土地治理以及退化生态环境的恢复重建工作提供理论依据。[方法]以毛乌素沙地为研究区,基于2000—2019年的MODIS NDVI数据,采用双逻辑函数法拟合植被生长曲线,利用动态阈值法提取植被生长开始日期(SOS)、生长季结束日期(EOS)和生长季长度(GSL)3个物候参数,利用Theil-Sen Median和Mann-Kendall方法对物候进行趋势分析,并利用相关性分析及F检验方法研究物候与气候的关系。[结果](1) SOS呈提前趋势,平均提前0.7 d/a, EOS变化趋势不明显,GSL呈延长趋势,平均延长0.65 d/a。(2)SOS的多年均值主要集中在一年中的第90—140 d,在空间上由东到西逐渐推迟,EOS的多年均值主要集中在第300—330 d,空间上由南向北逐渐提前,GSL多年均值集中在第180—250 d,空间上由东到西逐渐缩短。(3)植被SOS与春季累计降水量、3—4月降水量呈负相关的区域面积分别为90.81%,83.85%和61.70%,与春季季前平均温度、3—4月平均温度呈负相关的区域面积为58...     

“一带一路”区域极端气候事件变化及其对典型农业区生长季的影响

以“一带一路”区域为研究区，基于1990−2018年的逐月历史气候数据和1981−2016年的逐年植被物候数据，采用趋势分析和统计分析等方法研究极端气候事件和植被物候的时空变化规律，并选取欧洲东南部耕地、中国北部内蒙古草原、印度中部耕地和泰国北部耕地为典型农业区，分析典型极端气候事件对生长季的影响规律。结果表明：（1）“一带一路”区域的极端气候事件主要以极端热事件和极端冷事件为主，且总体上呈现增加的趋势。极端高温事件的增加趋势明显，而极端低温事件则表现出减少的趋势；（2）生长季始期（SOS）、生长季末期（EOS）和生长季长度（LOS）总体上随纬度位置层状变化，海拔和降水也显著影响生长季。在全球变暖的影响下，“一带一路”区域大部分地区的SOS呈提前的趋势，而EOS呈延后的趋势，这导致了LOS的普遍延长；（3）当极端高温事件发生时，SOS普遍提前，而EOS普遍延后。极端低温事件则会导致SOS的延迟和EOS的提前。此外，极端气候事件越剧烈，对植被物候的影响越大。     

晋南地区不同海拔高度典型木本植物物候特征及其对气候变化的响应

基于1983-2016年临汾市不同海拔高度上3个农业气象观测站(尧都区、隰县、安泽县)的6种典型木本植物物候期和温度的观测资料,统计分析其变化特征及相互影响。结果表明:(1)研究区年及四季气温整体呈上升趋势,尧都区增温幅度最大,春季增温极显著;月平均气温除隰县个别月份略有下降外,大多以增温趋势为主,其中3月增温极显著(P0.01),是年平均气温升高的主要因素。(2)研究区内木本植物物候期最早和最晚平均相差1～2个月,物候期变化呈现较强的区域性特征,尧都区和安泽的木本植物春季物候期提前,秋季物候期推迟,植物生长季延长;隰县木本植物春季物候期推迟,秋季物候期提前,植物生长季呈缩短趋势。(3)木本植物展叶始期对年、春季及展叶前1～2个月的平均气温响应显著,随着气温升高,木本植物展叶始期表现为一致提前趋势;木本植物落叶末期在尧都区和安泽县随着气温的升高表现为明显的推迟趋势,受年、秋季及落叶前1个月的平均气温影响显著,在隰县随气温的升高表现为普遍提前趋势,受年均气温变化影响显著;随着气温升高尧都区和安泽县的木本植物生长季延长,隰县木本植物生长季变化不明显。说明晋南地区不同海拔高度的气温及其变化趋势存在较大差异;各代表站典型木本植物的物候期和生长季对气候变化的响应不同。     

黄土高原半干旱区物候变化特征及其对气候变暖的响应

利用黄土高原半干旱区1994-2014年典型植物物候和气温资料,通过相关分析等方法分析典型植物展叶始期、展叶盛期、开花始期、开花盛期等春季物候期和叶初变期、叶全变期、落叶始期、落叶末期等秋季物候期的变化特征,以揭示黄土高原典型植物物候期对气候变暖的响应规律。结果表明:(1)在展叶期,草本植物历史最早和最晚出现日期相差20~36d,木本植物为20~38d;(2)草本植物春季物候期表现为明显的提前趋势,木本植物物候期的变化趋势差异较大,牡丹、旱柳展叶始期提前趋势明显;草本植物叶变色始期、黄枯始期以及木本植物落叶始期等秋季物候期的推迟趋势明显;(3)研究期内牡丹生长季的变化趋势不明显,其余典型植物生长季均一致表现为显著延长趋势(P0.05);(4)典型植物开花始期对前1月、前第3月(车前草为当月)以及春季(3-5月)气温的响应明显,春季气温每升高1℃,植物开花始期提前5~8d。研究结果表明黄土高原草本植物对气候变暖的响应比木本植物更明显,因此,在黄土高原生态脆弱区,选用对气候变化反应较为迟钝的杏树、榆树等乔木进行地区生态恢复重建较适宜。     

基于NDVI时间序列的近12年中国植被覆盖的单调趋势分析

基于1999—2010年SPOT—VEGETATION旬值NDVI数据,并结合谐波分析、线性趋势和Kendall’sτ趋势等方法对中国各年植被生长季起止时刻进行了确定,并得到中国生长季植被覆盖的单调性趋势。结果表明:(1)1999—2010年中国植被覆盖呈明显增加趋势。中国植被覆盖变化存在4a的稳定增长期与1a的突然下降期。(2)中国生长季植被覆盖Kendall’sτ趋势平均值为0.287 3,总体上呈持续改善趋势,持续性较高的改善区主要分布在105°E以东,30°—40°N之间的区域。(3)中国植被覆盖受纬度地带性影响较为明显。纬度低,生物多样性程度较高的地区,则植被覆盖改善趋势明显,持续性强,反之改善趋势及持续性较低。黄三角和风沙区等生态脆弱区,长三角、珠三角与兰州市周边地区等经济快速发展区,植被覆盖退化严重。     

西南高山亚高山区植被活动变化的气候驱动效应与可持续性

[目的]探究西南高山亚高山区植被活动变化的驱动因素及可持续性,可为其生态系统管理提供一定的科学依据。[方法]基于2001—2018年MODIS NDVI数据和气象数据,用线性回归、Hurst指数、相关分析等方法分析了西南高山亚高山地区植被活动的时空变化特征、植被活动的稳定性和可持续性及对气候变化的响应。[结果](1)研究区以NDVI为代表的植被活动整体上显著增强,其中相对稳定的区域占63.69%,显著增强的区域占25.06%,显著降低的区域占2.73%。在植被类型中,落叶阔叶林的显著绿化趋势最强,而灌木的显著褐化趋势最强,草地对气候变化的敏感性高于林地。植被活动显著增加的区域主要分布在区域东北部的嘉陵江和岷江等地。(2)变异系数(CV)表明NDVI整体稳定性较强,从植被类型看,阔叶林和混交林的稳定性较高,农田的稳定性最低。(3) Hurst指数分析表明,植被活动趋势呈反持续的比例为69.47%,植被活动趋势呈可持续的比例为29.88%,研究区植被总体出现弱反持续性特征,在未来,植被活动增强的趋势有降低或反转的风险;(4)气候驱动因子分析表明,西南高山亚高山区温度对植被的影响占主导,即温...     

基于遥感的甘肃省庆阳市植被物候信息提取

以黄土高原退耕还林还草工程重点区域——甘肃省庆阳市为研究区域,利用1999—2012年的SPOT-VGT NDVI数据,采用Savitzky-Golay滤波和TIMESAT物候提取算法,得到了庆阳市近14 a返青期和枯黄期数据,详细描述了庆阳市物候期时空变化格局。结果表明:庆阳地区近14 a期间返青期日序位于90~188天,东南地区相对于西北地区返青期要早,表现出较强的空间差异性,枯黄期日序位于275~309天,南部地区相对北部地区枯黄期要晚;从时间上来讲,14 a间,庆阳市返青期日序呈降低趋势,在一定程度上呈现出返青期的提前和枯黄期的推迟;空间上来讲,55.46%的研究区返青期变化率基本不变（-1~1 d/a）,49.61%的区域出现了枯黄期的推迟（1~3 d/a）。研究结果与已有的研究较为一致,并详细描述了庆阳市物候期时空变化格局,可为中国北方农牧交错带生态环境评估和保护提供一定的参考。     

基于遥感的黄土高原植被物候监测及其对气候变化的响应

为了分析黄土高原地区植被物候特征,该文基于AVHRR传感器获取的陆地长期数据记录(land long term data record,LTDR)V4 NDVI数据,对黄土高原1982-2011年间植被物候的时空变化进行分析,并借助偏相关分析方法对物候与气温和降雨的关系进行量化分析。结果表明:黄土高原近30 a间春季物候提前显著(0.54 d/a,P0.001),主要集中在北部草地和灌木植被;秋季物候推迟显著(0.74 d/a,P0.001),主要分布在甘肃、陕北、内蒙古和山西北部等地。不同植被的春秋物候稍有差异,稀疏灌木林春季物候提前趋势最多(1.31 d/a),常绿针叶林最小(0.19 d/a);秋季物候推迟最多的为乔木园地(1.18 d/a),最少的是水田(0.17 d/a)。黄土高原植被物候主要受气温影响,降雨的变化也会对物候产生一定影响。冬季和前年秋季气温上升是春季物候提前的主要驱动因子;夏季和秋季降雨则对秋季物候休眠期延迟起着重要作用。该研究可为黄土高原生态环境评价及气候变化预测模型提供一定依据。     

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。     

2001-2020年青藏高原草地物候变化遥感监测

[目的]探究青藏高原草地物候时空变化规律,对于理解高寒生态系统与区域气候之间的相互作用和生态安全屏障保护与建设具有重要的科学意义。[方法]基于2001—2020年MODIS归一化植被指数(NDVI)时序产品,采用非对称高斯函数拟合法和动态阈值法,提取了青藏高原草地NDVI峰值、NDVI峰值期、返青期(SOS)、枯黄期(EOS)和生长季长度(LOS)参数。[结果](1)研究区草地物候的空间分布规律明显,自西向东,草地NDVI峰值增加、峰值期提前、SOS提前、EOS推迟、LOS延长。(2) 20年间,青藏高原草地物候年际变化主要表现为SOS呈提前趋势(12.11%的区域显著提前),EOS呈推迟趋势(18.49%的区域显著推迟),LOS呈延长趋势(18.87%的区域显著延长)。(3)青藏高原气温、降水对SOS有1～2个月的滞后效应;气温对EOS有1～2个月的滞后效应,而降水对EOS的滞后效应不明显。考虑滞后效应的条件下,气温是影响草地SOS,EOS年际变化的主导因子。[结论]青藏高原草地物候具有空间异质性,且气温是影响草地物候时空变化的主要因素。     

基于拟合物候参数的植被遥感决策树分类

针对目前遥感分类较少利用植被物候特征参数的现状,该研究以内蒙古自治区额尔古纳、根河两市作为试验区,基于2012年根河土地覆盖数据,采用双Logistic函数拟合的方法对跨度范围为2011年7月下旬至2013年7月下旬的时间序列MODIS EVI数据进行植被物候参数的分析与提取,并依据物候参数特征构建决策树对试验区土地覆盖进行分类。研究表明,不同植被的物候有较明显的特征,森林、草原与作物的生长季开始时间依次滞后,作物的生长季最短,森林与草原生长季基本持平;利用植被物候特征参数进行决策树分类,作物和森林2种植被类型取得较好分类效果,分类的总体精度达到73.67%,优于该区域MODIS土地覆盖产品的总体精度(66.08%)。该研究可为呼伦贝尔地区生态环境评价和农、牧、林业生产活动提供一定的参考。