准噶尔盆地植被变化趋势及相关因素分析

为探讨植被对环境变化的响应,采用2000—2019年MOD09A1遥感影像数据,利用最大值合成法、MannKendall、Hurst趋势分析、水热配合分析等方法对准噶尔盆地植被动态变化及相关因素进行了分析。结果表明:受区域气候暖湿化、冷季降水增加及滴灌技术普及的影响,近20 a来准噶尔盆地植被整体呈增加趋势,增加区面积各季节平均占比为85.47%,减少区面积平均占比为12.61%。局部地势低洼易于积水、聚盐的区域植被表现为减少趋势。植被指数与盐渍化指数相关性分析表明两者呈负相关关系。绿洲区域植被变化主要受人类活动调控。Hurst趋势预测结果表明,盆地植被未来变化趋势方向与近20 a变化趋势的方向基本保持一致。研究结果对全球变暖和人类活动背景下盆地各生境植物群落的演替规律及成因具有一定的参考价值。     

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。     

2000-2013年海河流域植被覆盖的时空变化

基于2000-2013年SPOT VGT/NDVI数据,结合土地覆盖类型数据,采用Slope趋势分析法和Hurst指数对海河流域近14年植被覆盖的空间分布状况、时间变化特点、空间变化趋势和可持续性特征进行了分析。结果表明:1)空间分布上,流域内NDVI值总体较高,低值区只分布在环渤海湾地区及一些城市中心;2)时间变化上,近14年NDVI值在0.64-0.76之间波动,总体呈显著上升趋势;3)空间变化上,植被改善区域远大于退化区域,且以明显改善为主;4)可持续性上,植被变化正向持续性较强,且以持续改善为主,占流域面积的89.11%。结合不同土地覆盖类型来看,持续改善以林地、草地最为明显;持续严重退化的土地覆盖类型中,湿地和建设用地所占比重最高。     

退耕还林工程以来黄土高原植被覆盖与地表湿润状况时空演变

基于2000—2014年的MODIS数据和Landsat数据,利用温度植被干旱指数反映地表湿润状况,分析了退耕还林工程以来黄土高原地表湿润状况与植被覆盖的时空变化特征及其相互关系。(1)2001—2014年黄土高原归一化植被指数增速为6.3%·(10a)~(-1),温度植被干旱指数降速为-4.5%·(10a)~(-1),植被覆盖与地表湿润状况均呈增加趋势,分布呈"东南高、西北低"的特征,大体上可以看出两者具有正的空间相关性。(2)从TVDI和NDVI的变化趋势来看,黄土高原植被覆盖与地表湿润状况整体上呈现出增加趋势。空间分布上反映出,植被覆盖变化基本上与地表湿润状况变化分布一致,但是仍然存在区域性差异。(3)从相关系数来看,黄土高原植被覆盖与地表湿润状况呈现出正相关。从变化趋势对应关系来看,14 a间黄土高原东北—西南一线山地地区植被覆盖与地表湿润状况变化有利于生态环境改善。人类活动强烈的平原地带极不利于生态环境改善。值得注意的是,退耕还林重点区是未来生态环境变化监测和管理的重点区域,以免引起再次退化。     

气候变化和人类活动对蒙古高原植被覆盖变化的影响

基于全球监测与模型研究组（GIMMS）归一化植被指数(NDVI),对蒙古高原地区1981-2006年植被覆盖的时空变化进行了研究,并从气候变化和人类活动的角度,分析了植被覆盖变化的原因。1981-2006年蒙古高原的植被覆盖时空分布具有明显的地带性特征,森林区及荒漠区植被覆盖呈现小幅下降趋势,草原区呈现上升趋势,蒙古高原NDVI分布从东北向西南、从高原南北边缘地带向中心地带呈明显的规律性变化：高原东北部的大兴安岭地区NDVI最高,蒙古国北部的杭爱山脉次之,西南部荒漠区的NDVI最低。研究表明: 植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,蒙古高原地区的降水变化是植被覆盖变化的重要原因,森林砍伐、河套耕作及城镇化等人类活动则是导致具有相似气候条件的内蒙古与蒙古国植被覆盖变化区域差异的原因。     

近20 a来新疆植被覆盖变化特征研究

以前人提取的近20a(1982—2000年)植被覆盖度指数FVC为基础数据,根据新疆不同的自然地理区域和地貌类型,采用分区海拔的方法对FVC影像进行分类。对各地理区域植被的变化采用距平处理,初步定量分析了新疆植被的变化状况。结果表明,近20a来新疆无论是山地还是平原,高植被覆盖度的绿洲和森林面积均有所增加。以地区论,伊犁地区植被覆盖变化幅度最小,状况最为稳定;东疆地区绿洲与高覆盖度植被稳定,低覆盖度植被变化幅度相对较大;北疆平原地区绿洲面积增加,高覆盖度植被和无植被区面积减少;北疆山地森林植被增加,不同时间增加的速率不同,高覆盖度植被与森林的变化呈一定的相互转换关系;南疆地区绿洲面积显著增加,与此相对应的是高、中覆盖度草地的面积下降,山地荒漠面积近年来有所增加,森林和高覆盖度草地面积也有所增加。从植被类型转换方式来看,在平原区,绿洲与中、高覆盖度草地面积之间具有强烈负相关;而山区的植被类型转换多发生在无植被区与低、中覆盖度草地之间或高覆盖度草地和森林之间。人工绿洲面积的变化成为新疆平原区植被类型变化的重要因素,南北疆绿洲面积增加的同时,中、高覆盖度植被减少,即绿洲与沙漠之间过渡带的植被面积减少。     

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。     

2001—2010年策勒绿洲-沙漠过渡带的变化及其成因

通过分析多年的NDVI,探讨策勒绿洲-沙漠过渡带的空间结构变化,并结合同期自然环境和人为活动情况进行讨论。结果表明：① 过渡带植被变化总体上受地下水位控制,植被由绿洲向沙漠梯度递减;其内部植被覆盖区域与裸沙地并存,植被分布呈斑块状。根据过渡带NDVI的变化,将过渡带分为单向渐变型、双向渐变型和突变型过渡带。② 2001—2010年策勒绿洲-沙漠过渡带边界变化剧烈,过渡带内边界主要受控于人为活动;过渡带外边界主要受控于自然因素。③ 虽然绿洲地下水受到持续过度开采,绿洲-沙漠过渡带不断被开垦成为耕地,但是由于封育保护,2001—2010年过渡带植被略有改善,基本上保持其自身的稳定。④ 策勒绿洲-沙漠过渡带NDVI变化趋势与年降水量的变化趋势相一致,但变化幅度相差较大。     

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。     

近30 a青海省植被变化及其气候驱动因子分析

基于1982—2013年GIMMS NDVI 3g数据集及青海省50个国家气象观测站同期气象资料,利用趋势分析、相关分析方法,对青海省植被覆盖时空变化特征及其驱动因子进行分析。结果表明:(1)受气候及地形地貌影响,青海省植被覆盖空间差异明显,总体呈现从东南向西北递减趋势。(2)近30 a,青海省气温、降水呈上升趋势,气候由冷干向暖湿化转变。植被覆盖呈现整体升高,局部退化趋势。植被的年代际变化显示,青海省植被覆盖在近30 a呈现增加—减小—再增加的趋势。(3)青海省生长季(4—9月)植被受气温和降水共同影响,除个别站点外,全省NDVI与气温和降水均呈显著正相关关系,与降水相比,NDVI与气温的相关性更强,气温是影响青海省植被变化的主要气候因子。     

新疆奇台县近42a气候变化特征分析

根据新疆奇台县气象站的气温及降水资料,利用线性趋势函数及M ann-kendall突变检测法分析了该地区近42年的气候变化。结果表明:年平均气温与极端最低气温均呈上升趋势,而极端最高气温呈下降趋势;年降水量呈上升趋势。从季节变化来看,除夏季平均气温呈下降趋势,其它各季平均气温均呈上升趋势,其中以冬季增幅最大,秋季次之;各季降水均呈上升趋势,其中以夏季增幅最大,冬季次之。年平均气温未发生突变,而年降水量在1984年发生由少向多的突变。对气温和降水的异常分析得出,暖温年多发生在上世纪80年代后,冷温年多发生在上世纪60、70年代;多雨年主要在近20年,少雨年则多在上世纪60、70年代。此外,该县近42 a来增暖幅度小于全疆和北疆;增湿幅度大于全疆,小于北疆。     

新疆石河子地区气候变化特征分析

利用1953—2007年的气温、降水资料分析了新疆石河子地区冷暖干湿气候特征的演变规律和突变情况。结果表明:近55 a来石河子地区的气温在20世纪80年代中后期持续升高,90年代以后明显变暖,其中春、冬季升温幅度较大;70年代降水最少,80年代后各季降水持续增加,21世纪后降水增加趋势更加明显。受降水的影响,干燥度经历了一个"偏湿—偏干—偏湿"的变化过程。在西北变暖湿背景下,石河子地区的气温和降水突变都比较明显。各季气温突变比较一致,主要集中在20世纪80年代和90年代;各季降水突变时段不尽相同,在60年代、70年代和80年代都有突变发生;干燥度在60年代和70年代经历了一次变干突变和一次变湿突变。     

近50年来新疆莎车县气候变化特征及其成因

利用莎车县气象站1956-2005年气温和降水观测资料,以回归分析、趋势线分析、5年滑动平均等方法,探讨莎车县气温和降水的年际变化、季节变化及变化特征。结果显示:①近50年来,莎车县年平均气温总体呈增加趋势,线性倾向率为0.19℃/10 a。从20世纪50年代中期至60年代末期,气温在平均值附近波动降低,自70年代以来波动较大,并明显升高,气温波动基本上与我国西北地区气温变化趋势一致。年内气温变化存在季节差异,秋、冬、春三个季节气温均呈上升趋势,夏季的气温呈下降趋势,其中,秋和冬两季对全年平均气温增加贡献较大。②近50年来,莎车县年降水量总体呈增长趋势,年均降水量线性倾向率约为7.44 mm/10 a。20世纪50年代中期至70年代末期年降水量在多年平均值附近波动,没有明显增减。自80年代以来年际降水波动较大,而且变湿趋势较明显。年内降水量变化有明显的季节差异,除了冬季外,夏、春、秋三个季节降水量均呈增长趋势,增长幅度从大到小依次是夏季、春季和秋季,其中,夏、春两季对全年降水量增长贡献较大,秋季降水贡献较小。     

1957-2012年讨赖河流域降水变化特征

在气象观测数据基础上,运用数理统计方法对讨赖河流域1957-2012年降水变化进行研究.结果表明:①20世纪60、80、90年代秋季降水量偏少,70年代及2000年以后偏多,其他季节20世纪70、90年代相对较少,80年代相对偏多;夏季降水2000年以后明显增加,年降水量60、70、90年代偏少,80年代及2000年以后偏多.②除春季降水略有下降、冬季无明显变化外,其他季节降水均呈增加趋势,夏季上升幅度最大且通过了显著性检验,秋季次之.③1957-2012年研究区降水量均存在26～30 a的长周期变化,此外,还存在15 a以及8 a左右的周期变化.④年、夏、秋、冬季降水量分别在1980、1972、2003、1970年突变增加,均通过了0.01的置信度水平检验,再次表明了讨赖河流域从暖干向暖湿转型的气候特征.     

胶东半岛大沽河流域径流变化特征

大沽河是胶东半岛最大的河流,被称为青岛市的“母亲河”,近年来受气候变化与人类活动的共同影响,河川径流量急剧减少,河道断流形势严峻。基于1964-2008年大沽河3个水文站点（南村、产芝水库和尹府水库）的径流资料以及青岛气象站点的气象资料,初步探讨了大沽河流域径流的年际年内特征、变化趋势及其原因。结果表明：大沽河年径流存在明显的年代际特征,45 a间有一定下降趋势,特别是20世纪80年代以来,南村站河道常出现全年断流现象;3个水文站均于60年代初发生了突变,而且尹府水库站的年径流还存在显著的准4 a的变化周期;南村站径流的季节特征及变化趋势均比较显著,年径流量的89.8%集中在汛期,汛期径流量及各月径流（除8-9月）在45 a间均呈显著下降趋势,非汛期径流变化趋势虽不明显,但其径流量自80年代以来大多年份为0;相对而言,产芝水库和尹府水库站径流的季节差异及趋势相对较小;由基准期（1964-1980年）到变化期（1981-2008年）,降水变化与人类活动分别导致年径流量减少的比例为52.38%和47.62%,说明两者对径流的减少作用均比较显著,而且在全球气候变化的背景下,人类活动进一步加剧了径流的减少,并促使大沽河演变为季节性河流。     

秦岭南北径流变化特征对比分析

突变性是水文时间序列重要特征。秦岭南北地区水文水资源系统的演变规律有较强的差异,突变及其形成的物理机制有很多异同点,因此系统分析本地区水资源突变性特征有重要意义。本文采用小波分析方法对比分析了秦岭南北年径流和最大径流量的变化周期,研究表明:虽然有秦岭气候分界线的存在,但两侧河流变化的差异性不很明显,秦岭南北径流都在逐年减少,尤其是1992年以来减少幅度很大,年径流量减少到历史最低水平;同时使用Mann-kendall非参数突变检验方法检测秦岭南北河流天然径流量的突变年份,结果表明径流的突变年份基本一致,但是显著程度略有差别,主要在1991-1993年发生了突变,这些突变与北半球气候突变具有一致性,人类活动并不是导致这次突变的原因。     

Vulnerability to drought-induced cavitation in shoots of two typical shrubs in the southern Mu Us Sandy Land,China

Salix psammophila and Caragana korshinskii are two typical shrubs in the southern Mu Us Sandy Land of China which are threatened by increasing water deficits related to climate change and large-scale human activities(e.g. coal mining and oil exploitation). In this study, we assessed their vulnerability to xylem embolism and the related anatomical traits in two-year-old regenerated shoots of these two shrubs to understand how they cope with drought environment. We also evaluated the in situ hydraulic safety margins to hydraulic failure from measurements of annual predawn and midday leaf water potentials. The results showed that S. psammophila stems had a higher water transport capacity than C. korshinskii stems. The stem xylem water potentials at 12%, 50% and 88% loss of conductivity were –1.11, –1.63 and –2.15 MPa in S. psammophila, respectively, and –1.37, –2.64 and –3.91 MPa in C. korshinskii, respectively. This suggested that C. korshinskii was more resistant to cavitation than S. psammophila. Compared with S. psammophila, C. korshinskii had shorter maximum vessel length, lower vessel density, smaller conductive area and higher wood density, which may contribute to its more resistant xylem. The in situ hydraulic safety margins indicated that even during the driest periods, both shrubs lived well above the most critical embolism thresholds, and the hydraulic safety margin was wider in C. korshinskii than in S. psammophila, suggesting that the regenerated shoots of both shrubs could function normally and C. korshinskii had greater hydraulic protection. These results provide the basis for an in-depth understanding of the survival, growth and functional behavior of these two shrubs under harsh and dry desert environments.     

汉中市近59年气候变化特征分析

采用汉中市1951～2009年气温和降水资料,对近59年汉中市气候变化特征进行了分析。结果表明:汉中市年平均气温以0.018℃/a的速度递增,1997年以后递增幅度更大。年降水量以2.96mm/a的速度递减,1990年以后递减趋势较明显。利用M-K法检验,近59年汉中市气温存在突变现象,突变点在1996年,而年降水量没有明显突变现象。针对气候变化,结合汉中市实际情况提出了一些参考性建议。     

Five decades of glacier changes in the Hulugou Basin of central Qilian Mountains,Northwest China

The Heihe River Basin is the second largest inland river basin in the arid regions of Northwest China. Glaciers provide a large proportion of water resources for human production and living. Studies of glacier changes and their impact on water resources in the arid lands are of vital importance. A joint expedition was carried out in 2010 for investigating glaciers in the Hulugou Basin, which is located in the upper reaches of Heihe River. Therefore, glacier changes in the Hulugou Basin of central Qilian Mountains during the past 50 years were analyzed in this study by comparing topographic maps, satellite images, digital elevation models and field observation data from different periods. Results showed that the total area of the 6 glaciers in the Hulugou Basin decreased by 0.590±0.005 km2 during the period 1956–2011, corresponding to a loss of 40.7% over the total area in 1956. The average area reduction rate of the 6 glaciers is 0.011 km2/a. During the past five decades, the glacier shrinkage was accelerated. The changes in glacier ice surface elevation ranged from –15 to 3 m with an average thinning of 10±8 m or an annual decrease of 0.23±0.18 m(0.20±0.15 m/a water equivalent) for the period 1956–2000. The area of Shiyi Glacier in the Hulugou Basin decreased from 0.64 km2 in 1956 to 0.53 km2 in 2011 with a reduction rate of 17.2%. The Shiyi Glacier had been divided into two separated glaciers because of severe melting. Comparative analysis showed that glacier shrinkage in the Hulugou Basin is more serious than that in the other regions of Qilian Mountains.     

伊犁地区降水特征及变化趋势分析

根据伊犁地区6个代表站上世纪50、60年代至2003年的实测降水资料,分析了伊犁地区降水量的地区分布、变化特征及其多年来的变化趋势。