1981-2016年黄土高原植被NDVI变化及对气候和人类活动的响应

探析黄土高原植被覆盖演变及其驱动因素,有助于了解黄土高原生态现状,剖析植被变化和驱动因素,以期为区域生态环境治理和规划提供科学依据。基于黄土高原NDVI、气温、降水数据,采用变化趋势率分析、多元回归残差分析等方法,研究了1981—2016年黄土高原区植被NDVI变化特征及对气候和人类活动的响应。结果表明：(1) 1981—2016年,黄土高原区植被NDVI呈东南高西北低的空间格局,整体上升率高,生态恢复效果显著;在选择的45个地州市中,榆林、铜川、延安和渭南等地植被NDVI增加最快,兰西城市群和内蒙古部分区域植被呈减小趋势。(2)气候变化和人类活动的共同作用是近35年来黄土高原区植被NDVI整体快速增加和巨大空间差异的主要原因。气候变化对黄土高原NDVI变化的影响主要以轻微促进和中度促进为主,而农村人类活动、城市人类活动的影响主要为明显抑制和轻微抑制。(3)气候变化、农村人类活动和城市人类活动对黄土高原区植被NDVI增加的贡献率分别为82.03%,11.68%和6.29%;气候变化贡献率大于60%的区域占黄土高原的76.9%,主要集中在黄土高原的东部和中部,人类活动对NDVI的影响主要...     

青海省近10年草地植被覆盖动态变化及其驱动因素分析

草地是陆地生态系统的重要组成部分,认清其植被覆盖变化规律对草地可持续发展和草地生态系统的恢复具有重要意义。基于2005—2014年增强型植被指数(MODIS EVI)数据和气象数据,结合相关分析、残差趋势分析等方法,分析了10年间青海省生长季草地植被覆盖变化规律,以及气候因素和人类活动对其变化的影响。结果表明:(1)10年间青海省生长季草地EVI的年增长速率为0.0023,整体呈波动增加趋势,其中东部黄土高原区整体呈显著增加趋势,其次是青南高原区、柴达木盆地,环湖和祁连山区整体呈退化趋势。(2)青海省生长季草地EVI与温度和降水相关性显著,与平均温度和累积降水量的偏相关总体呈正相关关系,空间差异明显,与温度的关系更为密切。(3)从驱动因素来看,主要受气温驱动的区域有环湖和祁连山区(Ⅲ级)、青南高原区(Ⅳ级);主要受降水驱动的区域有东部黄土高原区(Ⅲ级和Ⅳ级);主要受气温和降水驱动的区域有柴达木盆地(Ⅱ级,Ⅲ级和Ⅳ级)、环湖和祁连山区(Ⅰ级和Ⅳ级)、青南高原区(Ⅱ级和Ⅲ级);其他区域主要受非气候因子驱动。(4)人类活动对青海省草地植被生长总体上呈正影响,尤其对于草地植被明显变化区域的生态系统建设和破坏起着主导的作用。     

2000-2021年新疆植被覆盖度变化及驱动力

[目的]探讨2000—2021年新疆植被覆盖变化及其驱动力的分析，为新疆地区环境监测提供理论依据。[方法]借助GEE平台获取由NASA提供的NDVI数据，利用趋势分析、Hurst指数法对新疆地区2000—2021年植被覆盖变化进行动态分析，结合气象等数据，采用Mann-Kendall、偏相关分析法等对植被覆盖变化与气候、地表因素的响应进行分析。[结果](1) 2000—2021年新疆地区NDVI年际变化总体以0.001 4/a的速率波动式增长；年内变化总体呈倒U型，草甸植被的NDVI月均值波动最大。(2) 2000—2021年新疆地区NDVI年均值77.9%在0～0.3波动，在空间分布表现为北部和西北部高，南部和东南部低。(3) 2000—2021年新疆地区总体slope值在-0.036～0.052波动，主要变化趋势为基本不变和轻微改善，结合Hurst指数，新疆植被主要未来趋势变化为改善到退化。(4) 22年间新疆地区的气温总体呈上升趋势，降水、土壤湿度和径流总体呈下降趋势。NDVI年均值与气温、降水、土壤湿度和径流呈显著负相关性的像元数占比均大于正相关性的像元数占比，且存在明显的空间...     

2001-2014年海南岛植被覆盖时空变化特征

基于2001-2014年MODIS NDVI数据,采用趋势分析法、标准差法、Hurst指数法以及相关系数分析法研究了海南岛植被覆盖变化特征,结合气象数据及统计年鉴数据分析了气候变化及人类活动对植被覆盖变化的影响情况。研究表明:近14年海南岛NDVI呈显著增加趋势,增速为0.02/10 a（p<0.01）;空间分布上,植被覆盖呈由中心向四周递减的分布格局,高值区分布于中部山区市县;波动变化特征变现为中间波动小,四周波动大,高波动和较高波动区所占的比重为42%,高波动区主要集中于海口、琼海、万宁、东方、乐东等市县沿海区域;在趋势上,海南岛14年间植被覆盖变化以改善为主,轻度改善和中度改善所占比重为53.42%,其中22.65%的区域呈显著增加;Hurst指数表明研究区未来NDVI变化趋势呈持续性和反持续性的比重分别为57.21%和42.71%,其中持续改善和由退化转为改善的面积分别占11.15%和40.90%。海南岛植被生长年际变化受降水影响要强于气温,人类活动也是影响植被覆盖变化的重要因素。     

气候与人类活动对丹江口水源区植被覆盖变化的影响

植被覆盖状况直接影响到区域生态环境质量,动态监测区域植被覆盖变化,分析其影响因素,对有效开展生态工程建设、实现生态环境的可持续发展具有重要意义。丹江口水库作为南水北调中线工程核心水源区,其生态环境状况直接影响到水源区的水质和水量,目前此区域植被覆盖动态变化研究存在研究时间较短,人类活动定量评估不足等问题。该研究以丹江口水源地为研究区,以GIMMS NDVI和MODIS NDVI为数据源,运用经验正交遥相关EOT(empirical orthogonal teleconnections)算法对1982—2018年归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据进行重构,分析此区域植被覆盖时空变化特征。在此基础上,分析气候和人类活动因素对区域植被覆盖变化的综合贡献情况。结果表明:1982—2018年间NDVI呈现波动上升趋势。空间上,89.93%的像元年均NDVI呈现增加趋势,10.06%的像元年均NDVI呈现减小趋势。气温与NDVI呈现显著正相关,相关系数为0.792 (P0.05),降水量与NDVI呈现显著负相关,相关系数为-0.43 (P0.05),气温对植被的影响大于降水。气候因素对植被的影响呈现明显的空间异质性,在海拔较高的山地区域,植被生长受降水和气温的综合作用影响;而在地势较为低平的盆地和河谷区,NDVI与气温呈现显著的正相关关系,与降水则呈现显著负相关关系。人类活动对区域植被覆盖影响具有双重作用,研究区67.74%区域人类活动对植被覆盖产生正面影响,正向作用表现在为恢复生态环境实施的一系列生态保护与建设工程措施;32.26%区域人类活动对植被覆盖产生负面影响,负向作用表现在为发展社会经济进行的一系列不合理的生产活动。采用残差法分离气候因素和人为因素对区域植被覆盖影响,气候因素对区域植被覆盖变化的综合贡献度为92.14%,人类活动因素的综合贡献度为7.86%,气候因素是影响区域植被覆盖整体变化的主导因素。空间上,在生态措施实施以及中心城市周围等人类活动程度较高的区域,人类活动逐渐成为NDVI变化的关键因素。     

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。     

黄土高原植被覆盖时空变化及原因

研究黄土高原地区植被覆盖动态变化及其与人类活动和气象因子的关系对评价区域生态环境质量及生态过程具有重要意义。以黄土高原1982—2018年NDVI(1982—2011年GIMMS NDVI和2000—2018年MODIS NDVI)数据为基础,利用像元二分模型对植被覆盖度进行估算,借助植被绿度、相关分析和多元回归残差法分析了黄土高原植被覆盖度时空变化规律及其对人类活动和气象因子的响应特征。结果表明:(1)过去37年,黄土高原春、夏、秋和生长季植被覆盖度呈现升高趋势,且各季节FVC增加速率逐年升高,尤其以夏季和生长季增加速率的变化最为明显;(2)空间上,春、夏、秋和生长季FVC呈由西北向东南递增的趋势,且大部分地区呈显著上升趋势,植被呈现改善趋势的面积要大于呈现退化趋势的面积;(3)春、夏、秋和生长季人类活动对FVC主要以正面影响为主,且夏季人类活动对于FVC影响更为显著。在气象因素方面,FVC与平均气温在夏季和生长季呈现显著正相关的区域面积占比较大,FVC与总降水量在春季和秋季呈现显著正相关的区域面积占比较大。退耕还林(草)等生态工程的实施,使得黄土高原植被状态得到明显改善,但是城市扩张使得部分地区植被覆盖度呈现退化现象。     

基于地理探测器的西南岩溶槽谷区近20年

植被覆盖度变化及其与驱动因子关系的研究是开展大规模植被恢复效益评估的基础,而目前对西南槽谷地区植被绿化的时空变化模式及其驱动因素的认识并不明晰,不利于进一步生态建设。基于2000—2018年西南槽谷区NDVI、气温、降雨、DEM、土地覆被和人口密度数据,应用线性趋势回归分析和Hurst指数分析等方法以及地理探测器模型,探究了西南槽谷区植被覆盖的时空变化特征和驱动因素,预测未来变化趋势。结果表明：（1）近19年来NDVI范围介于0.79~0.84,总体呈波动上升趋势,岩溶区植被NDVI （0.003 17/a）年增长率显著高于非岩溶区（0.002 60/a）。（2） Hurst指数分析结果表明,西南槽谷区的植被NDVI主要以上升趋势为主,但其中64.31%在未来呈现退化趋势,植被保护形势较为严峻。（3）岩溶区植被NDVI与温度变化之间存在负相关关系（R=-0.040）,而非岩溶区为正相关关系（R=0.013）。残差分析结果表明,人类活动促进89.60%的区域植被NDVI增长。（4）在整个岩溶槽谷地区,土地覆被类型和气温是影响植被NDVI的主要驱动因素,解释率在25%以上,各因子的交互作用明显高于单因子作用。总体来看,人类活动对槽谷区植被恢复具有明显的积极影响。     

气候变化和人类活动对西南喀斯特地貌区植被NDVI变化相对作用

定量厘定气候变化和人类活动对西南喀斯特地貌区植被NDVI变化的相对作用,可为揭示喀斯特地貌区植被NDVI时空演变特征及其驱动机制提供依据。以MODIS NDVI、SRTM DEM、基于站点的气象数据为数据源,建立Theil-Sen Median斜率估计、残差分析、相对作用分析等多数学模型,分析了2001—2019年西南喀斯特地貌区气候变化和人类活动对植被NDVI变化的相对作用,揭示植被NDVI与降水、气温、相对湿度和日照时数的相关性。结果表明:研究时段内西南喀斯特地貌区植被NDVI总体上呈上升态势,植被NDVI变化趋势呈现明显的空间异质性,植被NDVI增加的区域面积远大于减少的区域面积; 研究区植被改善和植被退化均受人类活动的主导。研究时段内西南喀斯特地貌区植被NDVI与降水、气温以及相对湿度整体呈正相关,相关程度依次递减,与日照时数呈负相关。综上可知,研究时段内西南喀斯特地貌区植被覆盖呈改善态势,人类活动可被认为是影响西南喀斯特地貌区植被NDVI变化的主要驱动力,植被NDVI与降水、气温、相对湿度和日照时数的相关系数在空间上呈现明显的异质性。     

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。     

蒙古高原植被变化趋势及其影响因素

基于1982-2006年的AVHRR数据和气象数据,分析了蒙古高原植被时空变化特征及其影响因素。研究发现:(1)近25 a来,蒙古高原植被整体呈改善趋势,年增长率为0.0006/a。蒙古国植被NDVI年增长率最大(0.0008/a),其次是中国的内蒙古(0.0004/a)、甘肃(0.0003/a)和宁夏(0.0001/a);(2)植被的变化趋势具有明显的空间差异性和季节性。25 a来,蒙古国西北部、内蒙古中部的锡林郭勒盟等区域植被明显改善,而内蒙古东北部呼伦贝尔市植被呈退化趋势。研究区春、秋季植被明显改善,夏季植被呈退化趋势;(3)植被的变化趋势一定程度上受温度和降雨的影响,春、秋季升高的温度使生长期延长,植被改善,而夏季温度升高和降水减少共同导致夏季植被退化;(4)草地、农作物面积和产量的增加直接或间接地导致了内蒙古植被NDVI的增加,其他人为因素,如人口增长、土地利用类型的转换、退耕还林、过度放牧、矿产资源开采等也可直接或间接地影响植被的变化。     

相似降水年组下黄土高原植被恢复与土壤水分变化过程与空间特征分析

土壤水分是黄土高原植被恢复及其可持续性的主导限制因子,为认识退耕还林(草)工程以来大尺度植被恢复与土壤水分关系,以25km×25km格点为研究单元,采用1992—2013年逐月降水量、归一化植被指数(NDVI)和土壤水分指数(SWI)等数据,分析了该区植被恢复与土壤水变化过程及其区域分布特征。结果表明,黄土高原植被和土壤水分变化特征和趋势不一致,其中大部分区域(70%以上面积)NDVI呈极显著增加趋势(p0.01),但绝大部分地区(94%面积)的SWI没有趋势性变化。为进一步揭示植被和土壤水分变化关系,以格点为单元提取并分析了相似年组(年降水量差小于2%,年差大于或等于5年,逐月降水量相关性大于0.55),并分析了不同相似年组内NDVI和SWI的变化特征。植被指数与土壤水分变化主要包括两类:植被指数和土壤水分同时增加与植被指数增加而土壤水分减少。黄土高原植被、土壤水分变化的区域性明显,在未来生态恢复过程中,需要进一步认识植被恢复对土壤水分的关系,促进黄土高原植被恢复的可持续性。     

黄土高原植被水分利用效率对气候和植被指数的敏感性研究

生态系统水分利用效率(water use efficiency,WUE)连接了碳循环和水循环,是碳水耦合的重要参数。全面深入理解WUE的时空分布及其影响因素对预测陆地表面-大气相互作用和陆地生态系统的动态变化至关重要。该文基于大尺度遥感归一化植被指数(normalization difference vegetation index,NDVI)以及温度和降水栅格数据,采用中分辨率成像光谱仪的总初级生产力和蒸散产品计算2000—2014年黄土高原生态系统WUE,运用岭回归探究黄土高原WUE对温度、降水和NDVI的敏感性。结果表明:1)沿西北-东南随降水量的增加,黄土高原多年均WUE逐渐降低,且黄土高原西南部高海拔地区WUE最低;同时,WUE的年际变化明显,以2011年为转折点,2012—2014年WUE明显高于其他年份。2)WUE对温度的敏感性在整个黄土高原呈现正值,WUE对降水和NDVI的敏感性存在阈值效应,即小于500mm降水量,WUE随降水和NDVI的增加而升高,超过550mm降水量,WUE则随降水和NDVI增加而降低。3)草地和灌丛WUE与NDVI正相关,森林WUE与NDVI负相关;灌丛WUE对温度和降水的敏感度明显高于森林和草地。     

近30 a黄土高原植被覆盖时空演变监测与分析

为监测黄土高原植被建设成效,采用GIMMS和SPOT VGT 2种数据集的归一化植被指数作为植被覆盖评价指标,分析了近30 a黄土高原植被覆盖时空演变趋势。结果表明,大规模植被建设开始前,黄土高原植被覆盖以小幅波动为主,个别地区有所好转,但大部分区域无显著变化。1999年以后研究区归一化植被指数年度平均值增加显著,并以夏、秋两季增长贡献最大。植被覆盖在空间上呈现出明显的区域性增加趋势,其中黄土高原丘陵沟壑区增加趋势最为明显,植被恢复成效显著。研究区15°～25°和6°～15°坡地植被覆盖状况得到明显改善,对控制水土流失可产生积极影响。大规模植被建设促进了该区植被恢复,但截止2009年,黄土高原处于较低植被覆盖水平的区域面积依然占较大比重,生态环境建设仍须进一步加强。     

2001-2013年宝鸡地区植被NDVI对气温和降水量的季节响应特征

[目的]研究2001-2013年陕西省宝鸡地区植被变化与气温和降水量的时空变化特征及其相关性,为区域农业发展和区域生态文明建设提供有力支撑.[方法]基于2001-2013年宝鸡地区气温和降水量数据,利用MODIS NDVI数据和11个气象站点实测数据,结合实际调查,采用一元线性回归、标准化处理、相关分析等方法,基于季尺度、参照年尺度分析宝鸡地区植被覆盖季节时空变化及其与气温和降水量的相关性.[结果]夏季植被NDVI增加趋势最为明显,其次为秋季,冬季植被覆盖最差;宝鸡地区四季标准化值NDVI与气温、降水量的变化趋势相接近,其最大值点的出现时间与气温和降水量基本对应.同一季节NDVI与气温的相关系数均高于NDVI与相应季节降水量的相关系数(除夏季);春季NDVI与冬季气温(-0.592)、夏季NDVI与春季降水量(0.640)之间显著相关,表明近13 a来春季植被覆盖变化与冬季气温、夏季植被覆盖与春季降水量的变化较为一致,NDVI与降水之间的滞后关系为0～3个月.[结论]2001-2013年宝鸡地区年均、季NDVI整体均呈增加趋势,8月植被覆盖变化与降水量的变化较为一致,降水量较气温对8月植被生长影响强烈.     

1982-2006年黄土高原地区植被覆盖度对气候变化的响应

基于黄土高原地区1982—2006年GIMMS AVHRR NDVI数据,获取地面植被覆盖度,并采用ArcGIS 9.3和ANUSPLIN 4.3分别对82个地面气象站点降水和温度数据进行插值处理,以此分析黄土高原地区植被覆盖度时空变化特征及其对气候变化的响应,为区域生态环境改善提供参考。结果表明:（1）黄土高原地区区域平均植被覆盖度为38%。植被覆盖度区域差异明显,在空间上呈东南高、西北低的分布特征。（2）近25年来,植被活动在相对稳定的态势下趋于增强,植被覆盖度增速为0.75%/10 a。在植被覆盖度变化趋势上,植被覆盖状况保持基本不变的面积为40.6%,趋于改善的面积（42%）大于退化面积（17.4%）。（3）黄土高原地区年降水呈不显著下降趋势,减少速率为1.9 mm/a;年均温度呈显著上升趋势,增速为0.7℃/10 a,气候趋于暖干化。（4）植被覆盖度与年降水量和年均温的偏相关性均达到显著,但空间差异明显。其中植被生长对降水因子的响应更为敏感。     

鄂尔多斯高原1982-2006年植被变化及其驱动因子

植被变化对全球气候变化的响应是近年来生态学研究的热点问题。鄂尔多斯高原地处中国西部生态敏感地带,研究该区域植被变化及其对气候变化的响应具有重要意义。利用1982—2006年的NO-AA/AVHRR NDVI数据和当地同期气象资料,研究了鄂尔多斯高原地区植被覆盖变化及其与气象因子的关系。结果表明:(1)1982—2006年鄂尔多斯高原全年平均NDVI显著增加(p=0.001 7),增加率为每年0.04%,平均温度也在显著增加(p<0.001),平均降水波动大但没有显著趋势(p>0.05);(2)鄂尔多斯高原植被NDVI增加的主要区域是典型草原,其春、夏、秋3季的季节平均NDVI都显著增加(p<0.001);(3)鄂尔多斯高原植被NDVI在生长阶段增加的主要驱动因子是降水,非生长阶段的变化主要是由温度引起的。