绿洲-沙漠过渡带植被覆盖动态变化及其驱动因素——以新疆策勒为例

绿洲-沙漠过渡带是绿洲与沙漠生态系统之间的生态缓冲区,对维持绿洲稳定与防风固沙具有重要的生态功能.以策勒绿洲-沙漠过渡带为例,选取1993—2017年Landsat遥感影像数据、气象与社会经济数据,采用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index)、像元二分模型和主成分分...     

1998—2011年甘肃河东地区NDVI时空变化

基于1998—2011年的SPOT VGT NDVI数据,运用最大化均值法、提取植被覆盖度法和一元线性回归趋势分析法,对甘肃河东地区连续14 a的植被覆盖时空变化特征进行动态研究。结果表明:河东地区植被南多北少。在时间上,整体植被呈缓慢上升趋势,增速为0.028·（10a）-1。其中,前4 a NDVI呈下降趋势,从1998年的0.392下降到 2001年0.314;后10 a NDVI呈波动上升趋势,从2002年的0.330上升到2011年的0.378。在空间上,陇南山区中北部、陇中高原南部植被呈增加趋势;而陇东高原东南部、甘南草原区则有所下降。     

基于NDVI的干旱区典型绿洲植被覆盖动态变化分析——以策勒绿洲为例

绿洲是干旱气候特有的产物,植被变化可以很好反映绿洲的展缩,而策勒绿洲是典型的干旱区绿洲。因此,文中选取策勒绿洲两个不同时期的TM影像,通过归一化植被指数和植被覆盖度像元分解模型,研究了1990~2000年策勒绿洲植被覆盖度的动态变化。研究表明:在此期间策勒绿洲植被呈退化、绿洲缩减、荒漠化加剧;最后结合自然与社会因素对植被覆盖变化原因进行详细分析,并提出相应对策。     

古尔班通古特沙漠NDVI时空变化特征

利用NOAA/AVHRR NDVI时间序列数据,分析1981-2003年古尔班通古特沙漠不同分区NDVI时空变化的特征。结果表明:23年来,古尔班通古特沙漠NDVI整体上呈波动上升趋势。NDVI增加区域略大于减小区域,且20世纪90年代NDVI增加幅度小于80年代。沙漠不同的植被、沙地类型可能造成了NDVI年内变化特征的空间差异性。沙漠中部和西部年内NDVI最高,呈单峰型;东南部最低,呈低值型;北部植物生长季期间NDVI变化非常平缓,为平稳型。从年内尺度看,水分和热量条件对沙漠植被生长的年内变化起着重要作用。从年际尺度看,降水对NDVI年际变化影响较大,降水丰沛的年份植被茂盛,反之植被稀少、生长缓慢;气温对植被生长的影响不明显。在空间分布上NDVI具有明显的纬向水平地带性分布规律:44.7°~45.6°N NDVI较高,在0.15以上,45.6°N以北和44.7°N以南的地区NDVI较低,其值小于0.15。     

近10 a来祁连山植被覆盖变化研究

NDVI作为植被生长状况及植被覆盖度的最佳指示因子,被认为是监测地区或全球植被和环境变化的最有效指标。基于2000-2011年250 m分辨率的MODIS NDVI数据并结合气候资料,采用最大值合成法、均值法、斜率分析法、相关分析法,研究祁连山生长季植被覆盖的时空变化及其与气候因子的相关性。结果表明：祁连山植被覆盖总体上自西向东递增,呈现东多西少的分布格局;植被覆盖变化存在明显的空间差异,表现为中西部植被覆盖增加,增加面积为79 149 km2,占祁连山总面积的52.93%;东部植被覆盖减少,减少面积为22 865 km2,占祁连山总面积的11.09%。近10 a来植被覆盖整体上呈增加趋势,生长季各月植被覆盖整体上呈增加趋势,全球气候变暖导致的降水增加是祁连山植被覆盖增加的主要原因。NDVI与气温、降水的相关性较高并存在一定的滞后性,6、7月NDVI分别与前期1月和前期2月的降水显著相关,相关系数分别为0.788和0.684;8、9月NDVI分别与当月、前期1月的气温极显著相关,相关系数分别为0.825和0.829。     

塔里木盆地西北部3种典型下垫面风沙活动特征

风沙流结构是风沙活动特征和土壤风蚀发生过程研究的核心内容。选取塔里木盆地西北部阿克苏地区棉田、枣园和沙漠-绿洲过渡带3种典型下垫面为研究对象,对比分析3次强风条件下不同耕作方式的农田地表和沙漠-绿洲过渡带的风沙流结构特征。结果表明:沙漠-绿洲过渡带由于近似于天然的流沙面,风沙流结构符合幂函数规律,在0~30 cm高度内的输沙量占到总输沙量的88.3%,这一结果高于在塔克拉玛干沙漠其他地区的观测水平;在农田下垫面条件下,由于受到土壤耕作方式和地表植被的影响,风沙流结构发生了很大变异,在0~2 m高度内不再符合幂函数变化规律;沙漠-绿洲过渡带表现出比农田下垫面更大的风沙流的强度,强度从4.08 g·m-1到187.69 g·m-1;覆膜棉花的种植在一定程度上抑制了农田的土壤风蚀。     

黑河中游植被覆盖率变化趋势及其驱动因子分析

利用2002~2011年的黑河干流中游归一化值被指数数据获得植被覆盖率变化趋势,选取合适的NDVI阈值将整个区域划分为"绿洲区"和"荒漠区",并分别探讨了地下水埋深、中游耗水量及累积降水量对两种区域面积和植被覆盖率变化的影响。结果表明:黑河干流中游植被覆盖率整体呈增长趋势,由2002年的32%增长到了2011年的36%,对植被覆盖率增长贡献最大的因素为绿洲区扩张,10年间绿洲区面积占比增长了10%;影响绿洲扩张的主要因素为地下水位埋深和中游耗水量,绿洲区植被覆盖率变化较小,可忽略其影响。荒漠区植被覆盖率的变化主要受累积降水量影响。利用地下水位埋深、中游耗水量、累积降水量可预测区域植被覆盖率的变化趋势,区分人类活动和气候变化对区域植被覆盖率的影响是可行的。     

基于GIMMS NDVI的中亚干旱区植被覆盖时空变化

选用1982—2013年GIMMS NDVI数据,运用变异系数法、Theil-Sen median趋势分析耦合Mann-Kendall检验以及Hurst指数法,研究了中亚干旱区植被覆盖的空间格局、不同维度的空间变异性、时间变化特征和未来趋势预测。同时,结合CRU降水、气温资料和MODIS土地覆盖数据,对植被覆盖时空格局及其变化的驱动因素进行分析。结果表明:1 1982—2013年中亚干旱区植被覆盖有较强的空间异质性,有植被覆盖的区域占总面积的85.32%,无植被覆盖的区域占14.68%。受降水量控制,植被覆盖呈山区高平原低、西部高东部低、北部高南部低的特点;受河流和人工灌溉的影响,绿洲区的植被覆盖高于荒漠区。2近32 a全区植被覆盖的波动变化较明显,各变异程度的面积比例:中等波动变化相对较高的波动变化高波动变化相对较低的波动变化低波动变化。受降水变率和人工种植的影响,植被覆盖的高波动变化主要在荒漠区和诸流域绿洲区;低波动变化主要在植被生长良好的区域。3 32 a间全区NDVI呈增长趋势,NDVI距平的变化率为0.01·(10a)~(-1)。基于像元尺度的分析也表明,全区植被覆盖变化趋势以增加为主,各类变化趋势的面积比例:轻微增加显著增加轻微减小显著减小无法确定。植被改善是区域气候增湿增暖和绿洲土地覆盖变迁所致。4全区NDVI的Hurst指数均值为0.63,Hurst指数大于0.5的范围所占比例为75.17%,即未来全区植被覆盖的变化趋势以持续性增加为主,其中25.23%的区域未来变化趋势无法确定。     

近20多年来西北绿洲植被指数的变化及其成因

利用NASA GIMMS 1982-2003年逐月的标准化植被指数NDVI数据集以及相关的气候资料,选黄河、河西内陆河以及新疆内陆河的典型绿洲为代表,分析了22年间各绿洲春、夏、秋季NDVI的变化和绿洲面积变化,比较了不同年代间NDVI的年变化特征,并研究了绿洲NDVI与气候和人类活动的关系。结果表明:①近22年来,各绿洲夏季和秋季NDVI均呈显著增加趋势,以夏季NDVI增加幅度最大。从地域上看,新疆塔里木盆地南侧绿洲和河西走廊绿洲各季NDVI增加较其他绿洲明显。②不同年代间各绿洲NDVI年变化较大,主要表现为年代间植被生长季NDVI的增加和NDVI峰值出现时间的改变。③近22年来,西北绿洲面积均呈现增加趋势,以河西走廊和新疆内陆河绿洲面积增加最为显著,黄河绿洲面积扩大趋势不太显著。④绿洲NDVI增加的主要原因为绿洲面积的扩大、种植结构的调整,气温的升高和降水量的增加,对绿洲NDVI增加有正效益,但降水量的变化对不同绿洲NDVI的驱动作用随着降水量在地域上的减少而变弱。     

塔里木盆地南缘绿洲植被生境质量变化的研究——以策勒县为例

本文主要研究目的是以策勒研究区 1 990年的 LANDSAT TM图像和 1 998年的SPOT- HRV图像为基础底料编制规一化植被指数图 (NDVI) ,并根据极端干旱区绿洲特有的生态特征和已有的研究成就 ,找出植被指数灰度级与盖度级的对应关系并把规一化植被指数 (NDVI)转换成植被盖度图 ,最终利用植被盖度数字图像所提供的各盖度级的数量和空间分配状况来评价 90年至 98年期间植被环境质量的变化 ,并指出该区域环境开发和综合治理方向     

策勒沙漠-绿洲过渡带不同下垫面的输沙通量及粒度差异特征

沙漠-绿洲过渡带天然植被具有良好的防风阻沙效益,对绿洲内部农田起到重要保护作用。在策勒4个不同下垫面风动力条件研究基础上,结合地表和BSNE积沙仪沙样粒度进行分析,探讨不同下垫面水平输沙通量差异及沙物质粒度特征及形成原因。结果表明:平均风速及地表输沙率从流沙前沿经半固定沙地、固定沙地、进入绿洲后大幅度减少。沿主风向随着与流沙前沿距离的增加和搬运高度的增加,地表裸平沙地和输沙沙粒平均粒径都有变细的趋势,流沙前沿和绿洲边缘地表沙粒平均粒径相差30μm,BSNE跃移输沙沙粒粒级分布范围比过渡带平沙地地表沙粒粒级分布范围较窄。     

石羊河中游生长季植被覆盖对气候的响应北大核心CSCD

利用MODIS-EVI月合成数据,计算2006—2015年石羊河中游生长季植被覆盖度,探究植被覆盖年际变化以及对气候的响应关系。利用像元二分模型计算植被覆盖度,提取研究区不同植被覆盖程度的年际变化。结果表明：10 a间,中游地区以低植被覆盖类型为主,并与同期降水的年际变化关系密切。其次,采用变化趋势分析法,计算监测时段内植被覆盖的动态变化。结果表明：中游地区生长季植被覆盖度总体上处于增加趋势,增加速率为0.041·（10a）^-1;植被覆盖度显著增加区域集中于绿洲-荒漠过渡带。最后,采用相关分析法,分析了植被覆盖度与生长季平均气温和降水的相关程度。生长季植被覆盖度与同期降水的相关程度高于与生长季平均气温相关性,平均偏相关系数分别为0.14和-0.05;荒漠绿洲过渡带成为与气候因子显著相关的活跃地带。     

石羊河中游生长季植被覆盖对气候的响应

利用MODIS-EVI月合成数据,计算2006—2015年石羊河中游生长季植被覆盖度,探究植被覆盖年际变化以及对气候的响应关系。利用像元二分模型计算植被覆盖度,提取研究区不同植被覆盖程度的年际变化。结果表明:10 a间,中游地区以低植被覆盖类型为主,并与同期降水的年际变化关系密切。其次,采用变化趋势分析法,计算监测时段内植被覆盖的动态变化。结果表明:中游地区生长季植被覆盖度总体上处于增加趋势,增加速率为0.041·(10a)~(-1);植被覆盖度显著增加区域集中于绿洲-荒漠过渡带。最后,采用相关分析法,分析了植被覆盖度与生长季平均气温和降水的相关程度。生长季植被覆盖度与同期降水的相关程度高于与生长季平均气温相关性,平均偏相关系数分别为0.14和-0.05;荒漠绿洲过渡带成为与气候因子显著相关的活跃地带。     

基于LandsatTM/ETM+的张掖市甘州区绿洲冷岛效应时空变化研究

绿洲是一种特殊的自然景观,冷岛效应是绿洲独特的现象之一,研究冷岛效应有助于了解绿洲的特征和作用。文中利用2001、2005、2010三个年份的LandsatTM和ETM+遥感影像,运用遥感技术定量分析了甘肃省张掖市甘州区近10年的冷岛效应。(1)定量分析发现:2001年绿洲区比非绿洲区低1.6℃;2005年绿洲区比非绿洲区低1.2℃;2010年绿洲区比非绿洲区低4.9℃。表明张掖市甘州区表现出明显的"冷岛效应"。(2)利用归一化地表温度指数分析发现,白天绿洲区温度低于非绿洲区,体现冷岛效应温度区的面积增加而体现热岛效应区的面积减少,说明冷岛效应的幅度有增强趋势。(3)冷岛比例指数表明张掖市近10年的冷岛效应具有∪变化趋势;(4)地表温度与NDVI的关系分析表明,地表温度与NDVI呈负相关关系,这是绿洲具有冷岛效率的主要原因。     

论沙漠-绿洲过渡带的风沙防护效应

以敦煌黑山嘴为例,从局地环流、梯度风、表层沙粒粒度特征等方面探讨沙漠-绿洲过渡带的防护效应。结果表明:由于沙漠与绿洲的物质组成、空间结构和水热特性不同,造成绿洲的"冷岛效应",形成局地环流,继而在一定程度上对过渡带的防护效应产生影响。自沙漠向绿洲内部,表层沙粒平均粒径逐渐减小,偏度、峰态和分选系数呈一定程度的规律性变化,由此判断自沙漠向绿洲内部平均风速减小,风沙活动减弱。过渡带防护效应与初始风速、距离和粗糙度呈线性关系,其中,防护效应与初始风速呈反比关系,初始风速越大,防护效应越差;与距离和粗糙度呈正比关系,距离越长,粗糙度越大,防护效应越好。     

不同林龄人工梭梭林对降雨的滞后响应

降雨波动是荒漠植被生长发育最主要制约因子,直接影响到植被组成、结构和功能的变化。梭梭作为干旱区植被的优势种之一,在防风固沙、涵养水源方面扮演重要角色,本文的目的是理解不同林龄人工梭梭林植被生产力对降雨事件的响应过程。本文以黑河中游荒漠-绿洲过渡带不同林龄人工梭梭为研究对象,以2017—2018年5月1日至9月31日时序MODIS-NDVI(近似于年生产力)日数据和对应日降雨数据为基础,采用阈值模型和统计学方法分析了其NDVI对不同降雨等级的滞后响应过程。结果表明:①降雨小于2 mm时,不同林龄梭梭NDVI增长率均在5%以上,大于40 a生的反应最迅速,增长率为10%～56%; 2～5 mm时,10～20 a生的变幅最大,增长率为11%～83%; 5～10 mm时,20～40 a的最为敏感,增长幅度最高达到170%;大于20 mm时,大于40 a的NDVI增长率大于其他3个林龄,增幅最高达76%。②降雨后,不同林龄人工梭梭NDVI响应时间不同,0～10 a的为7. 4(±2. 8) d,10～20 a的为8. 3(±3. 1) d,20～40 a的为8. 1(±2. 7) d,大于40 a的为8. 2(±3. 2) d。③降雨脉动是促成荒漠-绿洲过渡带植被生产力迅速变化的关键因素。不同林龄梭梭对不同级别降雨响应模式不同,2～10 mm降雨条件下,人工梭梭林NDVI增加幅度最大,高于其他2个降雨量量级NDVI响应变化幅度。依据上述分析可以推断,在荒漠-绿洲过渡带以10 mm以下降雨为主导的条件下,10～20 a生及20～40 a生人工梭梭林在防护体系的作用是最重要的。     

基于MODIS的民勤绿洲植被覆盖变化定量分析

以典型沙漠绿洲-民勤绿洲为研究区,利用MODIS陆地3级标准数据产品MOD13,通过改进的植被覆盖度估算模型对2000～2010年7月的植被覆盖度进行了估算,并对其进行分级,通过空间叠置定量分析了不同级别植被覆盖度的分布特征及动态变化。研究发现,从2000～2010年11年间,民勤绿洲轮廓变化明显,绿洲面积明显缩小,荒漠进一步扩张,极低覆盖度植被面积增加1106.01km2,相当于研究区总面积26.95%,中高覆盖度和高覆盖度植被面积分别减少133.63km2和54.75km2,各占研究区总面积的3.26%和1.33%;研究表明,11年来民勤绿洲面积萎缩明显,岛状绿洲大量消失,其中以西北部最为严重。     

近20年来祁连山区植被变化特征分析

利用1982-2003年8 km分辨率的 NDVI数据集,分析了祁连山区植被覆盖的年、年际、年代变化特征.结果表明:祁连山区植被覆盖总体上自东向西递减,其年变化NDVIm都为单峰型;祁连山区各段植被覆盖的年际NDVIy、年代变化NDVIn趋势有所不同:祁连山西中段植被的NDVIy 变化趋势基本相似,20世纪80年代变化较平稳,90年代变化幅度最大,1995年以后植被明显开始增加,祁连山东段植被的 NDVIy 从1982年开始呈增加趋势,直到1997年以后下降;祁连山西中段1982-1985,1986-1990,1991-1995,1996-2000,2001-2003年5个阶段植被的 NDVIn最大值出现在2001-2003年,最小值出现在1991-1995年,而祁连山东段最大值出现在1996-2000年,最小值出现在1982-1985年;祁连山各段5～9月植物生长期植被的NDVIpy,NDVIpn变化与年的NDVIy,NDVIn变化相似.     

近20年中国植被时空变化研究

利用1982-1999年的全球AVHRR/NDVI数据,通过年次最大植被指数随时间的变化斜率、各种土地覆盖类型上植被指数的变化、绿波和褐波推移变化、典型地带植被时空序列变化分析,从遥感角度反映出近20年中国的植被时空动态变化规律.总体上看,中国大多数地区的 NDVI 呈不同程度的增加趋势,表明中国陆地生态系统植被生长状况没有发生显著恶化.生长季节的延长和生长加速是中国 NDVI 增加的主要原因,而温度上升和夏季降水量的增加以及农业生产活动的加强可能是其主要的驱动因子.中国 NDVI 变化趋势显示了较大的空间异质性,东部沿海地区、珠江三角洲、长江三角洲、京津唐等环渤海地区 NDVI 呈下降趋势或变化不明显;农业生产区和西部部分地区增加显著.这种空间异质性是由于城市化过程、农业生产活动、区域气候特征以及植被对气候变化的区域响应等综合因素作用的结果.     

基于GIMMS NDVI数据的北方13省荒漠化趋势评价

北方13省处在干旱、半干旱和半湿润地区,植被对气候变化和人类活动最为敏感,一直是荒漠化研究的热点地区。基于GIMMS NDVI和降水数据,使用一元线性回归方法对北方13省1982年-2006年ΣNDVI和降水的年际变化趋势及其相关性进行了分析,并对ΣNDVI和降水的变化趋势差异做进一步分析。研究结果表明:从总体上来看,中国北方13省在25年间荒漠化趋势变缓,即植被覆盖度呈显著上升趋势,其中显著增加的像元数为35.3%,而显著降低的像元数仅占7.2%。从ΣNDVI与降水的斜率散点象限图来看,ΣNDVI和降水的差异主要在第二象限和第三象限,说明尽管降水在北方地区植被覆盖度变化中起到主要作用,但是降水并不能完全解释植被覆盖度的变化趋势,人类活动如植树造林等是植被覆盖度增加的重要驱动力。内蒙古自治区东北部和东北地区的三江平原呈现出荒漠化趋势,在大部分地区与降水的相关性不显著,表明在该地区降水的影响作用较弱,主要是人类活动等因素导致的。