青藏高原植被物候监测及其对气候变化的响应

研究青藏高原植被物候变化对揭示高寒生态系统对全球气候变化的响应机制具有重要的科学意义。本文选取1982-2005年的GIMMS NDVI遥感数据,采用动态阈值法提取了青藏高原高寒草地的物候信息,包括植被返青期、枯黄期及生长季长度,分析了青藏高原高寒草地植被物候的时空变化及其对气候变化的响应规律。研究结果表明,1)青藏高原植被物候多年均值的空间分布与水热条件密切相关。青藏高原从东南向西北,植被返青期逐渐推迟、枯黄期逐渐提前,生长季长度因受到植被返青和枯黄的影响,呈现逐渐缩短的趋势;2)植被返青期和枯黄期的年际变化整体上呈提前的趋势,生长季长度呈增长趋势;3)高原地区的植被物候易受到海拔的影响,但存在3400 m的分界线,在3400 m以下,物候随海拔变化的波动较大,而在3400 m以上,物候与海拔的关系密切;4)气象因子是不同草地类型植被物候变化的主要影响因素,与降水相比,植被物候期与温度相关程度更高。     

近20年新疆荒漠草地动态变化及其对气候变化的响应

荒漠草地是干旱半干旱区陆地生态系统的关键类型,具有重要的生态作用,对气候变化和人类活动敏感。通过确定新疆荒漠草地NDVI阈值,提取荒漠草地范围,结合归一化植被指数（normalized difference vegetation index, NDVI）、植被净初级生产力（net primary productivity, NPP）、气象因子等数据,利用一元线性回归模型、相关性分析等方法,从不同的时间和空间尺度对1999-2018年新疆荒漠草地的动态变化及其对不同驱动因子的响应进行研究。结果表明：1）新疆南北疆荒漠草地分布存在差异,研究期间总体面积减少明显,平均NDVI稳定,NPP呈上升趋势。2）全年及7-8月气象因子变化趋势不同,南北疆存在显著差异,全疆大部分区域呈现气温升高、降水增多趋势。3）从时间变化看,降水量、大型蒸发量和平均风速是新疆荒漠草地年际NDVI的重要影响因子,水分条件对生长季NDVI的影响更为明显;年蒸发量与荒漠草地NPP呈显著负相关关系,平均风速、降水量与荒漠草地NPP存在一定相关性。4）从空间相关性来看,气温、降水在空间上与荒漠草地NDVI、NPP呈正相关的面积较大,且降水影响面积更大。研究表明,新疆荒漠草地植被动态变化是多种气象因子综合作用的结果,气温、降水是主要的影响因子,其中降水影响更为明显,水分条件是荒漠草地动态变化的决定因素。     

1982-2013年新疆不同植被生长时空变化

基于逐像元一元线性回归模型,应用MODIS NDVI数据对AVHRR-GIMMS NDVI 数据进行时间序列拓展,建立了1982-2013年间长时间序列生长季最大NDVI数据集,分析了新疆不同分区的生长季植被NDVI变化及其对气候变化的响应。结果表明,1)北疆平原地区、南疆平原地区和南疆山地地区的植被NDVI变化呈显著增长趋势,北疆山地地区的植被呈下降趋势。2)水分条件和最低气温是影响新疆植被生长的重要因素,但不同分区的影响程度不同。北疆平原地区植被受水分条件影响较大,其中最低气温对农田植被影响较大;南疆平原地区植被受气温和降水的双重作用;山地地区植被受水分条件影响较大。3)从不同植被类型来看,水分条件对草地的影响最大,其次是林地,农田植被受水分条件的限制较小,与灌溉有着直接关系。4)增温增湿的气候条件有利于植被生长;北疆山地地区植被退化趋势受气候变化、火灾、平原草地围栏保护后放牧压力向山地转移等综合因素的影响。     

青藏高原高寒草地植被物候时空变化特征

植被物候是生态系统对气候变化反馈的重要感应器,研究青藏高原高寒草地植被物候变化对揭示高寒生态系统对全球气候变化的响应机制具有重要的科学意义。本研究选取2001–2015年MODIS植被指数(vegetation index,VI)16 d最大值合成产品MOD13A1,以TIMESAT 3.2平台为基础,采用阈值法提取青藏高原高寒草地植被物候期,包括返青期(start of growth season, SOG)、枯黄期(end of growth season, EOG)和生长季长度(length of growth season,LOG),分析青藏高原高寒草地2001–2015年植被物候时空变化及其驱动力。结果表明,1)随着水热条件的差异,青藏高原由东南向西北,返青期逐渐推迟,从儒略日第110天推迟到第170天;枯黄期逐渐提前,从儒略日第300天提前到第260天;生长季长度逐渐缩短,由170 d逐渐缩短为100 d。不同草地类型的物候期表现出明显的差异。2)青藏高原高寒草地植被物候年际变化中返青期呈提前趋势,枯黄期也呈提前趋势,整体上,生长季长度呈增长趋势。3)海拔是影响青藏高原高寒草地类型物候空间分布异质性的主要因素。在3 500 m以下,植被物候随海拔变化的波动较大,没有明显的规律;在3 500–5 000 m,物候与海拔的关系密切,随着海拔升高,不同草地类型的返青期逐渐推迟,枯黄期逐渐提前,生长期长度也逐渐缩短。     

近35年青藏高原植被带变化对气候变化及人类活动的响应

植被类型及其生长状况被认为是指示气候及其变化的重要因子,历来受生态学及气候研究重视,而以植被带随气候暖化向高海拔、高纬度地区的迁移为视角的研究则相对较少。本研究以指示植被带生长状况的归一化植被指数(AVHRR/GIMMS-NDVI)为分析手段,选取在气候变化中较为敏感的青藏高原为研究区,分析了1981–2015年35年间其植被带生长状况的时空差异,并与其对应的87个气象站点及同化数据的气温、降水气象资料以及经济统计数据等进行对比,以此来分析植被带对气候变化及人类活动影响的响应。结果显示:1)整个青藏高原在最近35年植被带生长状况总体上好转,这与气温及降水的增长趋势基本一致,但以高原为整体的研究在原因解释上较为困难。由于高原内部区域间差异很大,以不同的分区来研究植被带变化对气候及人为影响的响应无论在空间变化差异还是在原因解释方面均取得了较好的效果。2)在高原中部及其西南部的高海拔地区,植被带出现了普遍的增长,暖湿化的气候趋势是其主要原因。即气候暖化使得高海拔地区严寒的植被生长环境改善,林线上升,植被带扩展,NDVI增加。3)在高原东北部、东部边缘区及其东南部海拔相对较低、气候环境相对较好的地区其植被带普遍出现了退化趋势,与缓慢的气候变化相比较,人口增加等人为干扰因素的增强是其主要原因。即气候变化使得一些地区适宜于人类游牧和定居,人口迁入,城市化发展,当对植被带的影响超过了其承受能力时则出现逆转现象,植被带退化,NDVI减少。     

甘南和川西北地区草地植被NDVI变化及其驱动因素研究

草地是甘南和川西北地区最主要的植被覆盖类型,约占研究区面积的43.91%。为探明该地区草地的生长状况变化及其驱动因素,基于MOD13A3数据,采用趋势分析、变异系数、偏相关分析和残差分析,对研究区草地归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）时空动态变化和稳定性进行分析,并研究了气象因素和人类活动对草地NDVI变化的影响。结果表明：2000-2018年甘南和川西北地区草地生长期NDVI呈上升趋势的面积占比为74.17%,其中17.15%通过显著性验证;研究区草地NDVI整体较高（均值为0.7096）,在19年间全区和各类型草地NDVI均呈波动上升趋势,生长状况稳定,仅有6.08%的草地波动幅度较大;温度和降水对研究区草地NDVI的变化主要呈正向驱动,且NDVI与温度呈正相关的面积（70.19%）大于降水（62.63%）,人类活动在2000-2005年对草地NDVI呈负向影响,2006-2017年呈正向影响。     

基于近20年MODIS NDVI日数据的青海省草地资源动态监测及其对环境因子的响应

草地植被遥感动态监测是明晰草地植被时空动态变化过程的重要手段,是探索植被对环境因子响应规律的有效依据.以MOD09GA为数据源,采用最大值合成、一元回归趋势分析、相关性分析等方法,分别从日、旬、月和年尺度探究了2000-2019年青海省草地植被归一化植被指数(NDVI)时空动态变化过程及其与环境因子(海拔、坡度、坡向、气温和降水)的响应关系,以期为黄河流域源头生态保护和高质量发展提供理论依据.结果表明:1)草地植被NDVI逐日变化趋势稳定;旬际波动以2010年为顶点,先增后减但整体向好,且返青期提前、最大值日期集中且推后;草地植被长势变好,生长期延长;多年平均NDVI从西北向东南逐渐升高.2)草地质量自东南向西北递减,优质草地以4500～5000 m为中心向两侧递减,普通草地随海拔增高先减后增再减,退化草地随海拔升高逐渐减少;各级草地面积随坡度增大及阴坡→阳坡→半阴半阳的坡向逐渐减小.3)2000-2015年降水及气温均上升,且气温上升更明显;降水和气温分别呈现自东南向西北递减和南北低中部高的格局;NDVI与降水相关性高于气温6.76％.     

2000—2020年云南省植被时空变化及影响因素分析

为揭示云南省植被动态变化及其对自然因素和人类活动因素的响应，本研究基于2000—2020年归一化差异植被指数(Normalized difference vegetation index, NDVI)、自然因子和人类活动因子数据集，采用Theil-Sen趋势分析法和Mann-Kendall检验分析了云南省NDVI时空变化特征，结合地理探测器探究了不同时期NDVI空间分异的驱动力，并探讨了主导因子对NDVI变化的影响。结果表明：空间分布上，云南省植被覆盖呈现西南高，东北低的空间分布格局。时间变化上，2000—2020年NDVI上升的区域面积占比为83.15%,而NDVI下降的区域面积占比为16.85%。NDVI空间分异的主要影响因子为土地利用类型、降雨量和相对湿度，其中土地利用类型解释力最高，远高于其他因子。土地利用类型的转变对NDVI变化具有显著影响，林业生态工程的实施增加了林地面积，改善了区域植被，对NDVI上升起到了积极作用；而建筑用地扩张，破坏了区域植被，导致NDVI降低。本研究为云南省未来生态规划策略的制定提供了科学依据。     

2000年以来甘南植被变化趋势及原因分析

归一化植被指数(NDVI)可表征植被生长状况,利用2000-2014年EOS/MODIS-NDVI及同期气温、降水资料、2000-2012年载畜量资料分析了甘南州植被时空变化及气象因子、人类活动对其影响.结果表明,1)近15年来,甘南整体植被稳定性呈增加趋势,林地稳定性大于草地,植被空间变异主要由草地的空间变化引起.2)15年来甘南州植被整体趋于好转,局部有显著减少趋势(P＜0.05),研究区70％的区域植被呈增加趋势,21％的区域呈恶化趋势,恶化以草地为主,占总恶化面积的75％,主要分布在玛曲、碌曲及迭部.3)植被主要恶化区(玛曲、碌曲和迭部)气温有升高趋势;载畜量舟曲呈显著减少趋势(P＜0.05),其它各县市均呈极显著增加趋势(P＜0.01);载畜量逐年增加,过度放牧是引起甘南州局部植被趋于恶化、空间离散、分布不均的主要原因.     

黑河中上游草地NDVI时空变化规律及其对气候因子的响应分析

植被动态监测以及与气候变化的耦合关系是陆地生态系统研究的热点,而草地NDVI时空动态以及影响其变化的关键气候因子分析,对于草地覆盖变化的动态机理研究具有重要意义。基于遥感和GIS技术,利用黑河流域1999-2007年SPOT-NDVI数据和气象站点数据,分析了黑河中上游草地植被NDVI的时空变化特征以及与气候因子的相关性。结果表明,黑河中上游草地植被NDVI在1999-2007年间呈明显增加趋势;草地植被NDVI增加和减少的面积分别占草地总面积的71.53%和19.43%;增加的区域主要分布在托来山、走廊南山、冷龙岭和河西走廊中段的典型草原和高寒草甸草地,减少的区域主要分布在托勒南山、走廊南山和冷龙岭的荒漠草地向非草地过渡区域;黑河中上游不同草地植被NDVI的年内变化均呈单峰型,7月份达最大值;草地NDVI与气温呈极显著正相关(r=0.942,P<0.01),与降水量呈显著正相关(r=0.922,P<0.05),NDVI与相对湿度呈不显著正相关,与日照时数呈负相关性,并且不同草地类型牧草生长的限制因子不同。近年来伴随西北地区气候向暖湿转型,黑河中上游草地植被覆盖明显增加,气温是影响研究区牧草生长的关键气候因子。     

北疆不同草地类型MODIS植被指数的时空变化研究

利用卫星遥感数据TERRA/MODIS,以2004、2005年5-10月的月度变化为例,分析了北疆试验区高寒草甸、高寒草原、温性草原化荒漠、人工草地和沼泽5种草地类型植被指数(MODIS-EVI、NDVI)在各个生长阶段的变化,从而反映5种草地类型生长状况及其特性.研究结果表明,5种草地类型增强型植被指数(EVI)均比归一化植被指数(NDVI)小,两者月度变化趋势基本一致,但EVI变化幅度比NDVI小.在高寒草原、高寒草甸、温性草原化荒漠草地类型上EVI比NDVI更稳定,但在沼泽多水的自然环境和人工草地上,EVI波动幅度大于NDVI.     

基于MODIS数据的新疆地区土壤湿度反演

以新疆地区为研究对象,选取2016年5和6月的植被指数产品数据和地表温度产品数据,构建新疆地区NDVI-Ts和EVI-Ts特征空间,分析新疆地区土壤干湿状况的空间分布格局及土壤水分的影响因素。结合野外同步重复采样获得的土壤含水量对TVDI进行验证,并分析EVI和Ts所包含的旱情信息。结果表明:(1)构建NDVI-Ts和EVI-Ts特征空间,其散点图符合三角形的关系。(2)新疆地区5和6月土壤湿度总体以干旱(0.6相似文献   

NDVI和EVI在高寒草地牧草鲜质量估算和植被动态监测中的比较

对2007-2009年126景MODIS影像的归一化植被指数(NDVI)和增强型植被指数(EVI)数据进行了比较研究,并结合11个高寒草地监测点的地上生物量鲜质量(AGB)数据,通过相关分析、回归分析等方法,分析了MODIS共4种植被指数(NDVI250,NDVI500,EVI250,EVI500)在估算高寒草地牧草鲜质量中的优劣,并确定了通过EVI250估算地上生物量鲜质量的回归方程。结果表明,EVI在高寒草地上均比NDVI小,但EVI比NDVI更稳定准确。应用植被指数产品EVI估算高寒草地牧草鲜质量优于NDVI,其中在EVI250、EVI500、NDVI250和NDVI5004种植被指数中,EVI250与地上生物量鲜质量的相关性最好,相关系数为0.904(P0.01),回归方程为yAGB=-244+1316xEVI250(R2=0.817,P0.01)。     

基于3S技术的甘肃省甘州区荒漠草地生产力评价

以荒漠草地为主的甘州区天然草原为研究对象,利用3S技术一体化集成平台,进行了甘州区荒漠草地植被指数的选择及提取、草地植物量估产模型的构建及验证,并对甘州区天然草地生产力进行了评价。研究结果显示,修正土壤调整植被指数(MSAVI)对甘州区低盖度荒漠草原植被具有较好的指示作用,MSAVI与产草量之间存在显著正相关(相关系数r=0.803,P<0.01);经实际测产验证,以MSAVI为基础建立的甘州区草地植物量估产模型,估产值与实测产量之间的平均误差为9.08%,比较准确地反映了甘州区天然草地产草量;经估算,甘州区天然草原总鲜草产量46.01万t,总可食鲜草产量26.81万t,理论载畜量为5.76万羊单位。     

塔里木河流域上游生态输水后植被覆盖度与遥感影像变化的对比

试验采用2000年和2006年的CBERS一1影像数据,通过归一化植被指数(NDⅥ)计算,分析比较输水前后塔里木河流域上游地区植被覆盖度及植被类型面积的变化,结果表明:生态输水后该地区的植被盖度总体呈现上升趋势,但部分草地、林地、灌丛被开垦为农田。     

基于地理探测器的内蒙古植被NDVI时空变化与驱动力分析

研究植被归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）时空变化及驱动力有助于区域生态环境保护和自然资源管理。本研究基于2000—2015年SPOT NDVI遥感数据和同时期18种自然因子与社会经济因子,分析了内蒙古植被NDVI时空变化特征,并利用地理探测器探讨其空间分异特征与驱动力。研究表明：空间尺度上,内蒙古NDVI分布呈现东北高西南低,变化格局为东部增加,中西部减少;时间尺度上,年际NDVI呈缓慢增加趋势（0.32%·a^-1）,并呈现高植被覆盖度（8.6%）和低植被覆盖度（2.8%）均增加的“两极化”特征。年降水量的解释力最高（0.75）,与土壤类型、植被类型和年均温共同主导植被NDVI时空格局;因子交互作用为增强关系,自然因子与社会经济因子交互影响力显著增强;研究时段气候因子解释力减弱,农林牧业因子略有增强。本研究探讨了不同土地利用类型的因子解释力差异及各因子促进植被生长的最适宜范围,有助于植被生长的驱动力机制研究。     

2000-2015年青海省不同功能区NDVI时空变化分析

基于2000-2015年MOD13Q1的NDVI陆地专题的产品,揭示了青海省不同功能区植被时空分布特征及变化规律,应用趋势分析法阐述过去16年不同功能区NDVI的变化规律,及利用变异系数揭示NDV1稳定性分布规律.结果表明:青海省植被NDVI表现为东南偏高,西北偏低,由东南向西北、由东向西逐渐递减的分布特征.三江源地区NDVI频度分布呈“M”型的双峰模型,柴达木盆地为频度分布最低的单峰模型,东部农业区与环湖地区相似且频度略高的单峰模型.从CV分析,高稳定性地区分布在东部农业区和环湖地区,低稳定性地区分布在柴达木盆地边缘和青海湖南部.由趋势分析可知,过去16年青海省NDVI呈波动性缓慢上升趋势,变化率为0.012·10a-1.东部农业区和柴达木盆地增加趋势显著.本文揭示了气候变化和人为因素双重作用下青海省不同功能区植被NDVI变化规律,为各区生态保护提供基础数据和科学参考.     

新疆不同植被NDVI的变化及其与气候因子的关系

使用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)和气象数据研究了全球气候变化背景下,1982-2003年新疆10种植被类型NDVI时间动态变化及其与气候因子的关系。研究区植被生长季NDVI以0.58%的年平均增长率显著增加,并且春、夏、秋三季的总体及各种植被类型NDVI都显著增加(P<0.01);通过对生长季NDVI和气候因子的相关分析,发现有5种植被类型与降水量呈显著正相关,主要是阔叶林、荒漠、草原、草丛和草甸;与温度显著相关的植被类型为针叶林、灌木、高寒沼泽和高山植被;农田生长季NDVI与降水和温度均不显著相关。通过研究各个季节不同植被类型NDVI与气候因子关系表明,春季植被NDVI与温度关系密切,夏季植被NDVI与降水呈显著正相关关系,秋季NDVI的增加是温度和降水量共同作用的结果。     

中国潜在自然植被NPP时空分布格局变化及其对气候和地形的响应

综合顺序分类系统(Comprehensive and Sequential Classification System,CSCS)作为一种开放式、能划分全世界潜在自然植被类型的分类系统,对全球自然植被的宏观认知和自然植被资源的适度利用与科学管理有着重要的指导意义。研究基于CSCS理论,利用中国1982-2012年的气象数据(温度和降水量)和MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)数据以及改进型CASA(Carnegie Ames Stanford Approach)模型模拟中国潜在自然植被NPP及其时空分布格局,并分析其对气候和地形的响应模式。研究结果表明:31年来中国潜在自然植被NPP总体上随着时间的推移呈现递增趋势,其在空间上的分布格局体现了明显的异质性,各CSCS类及类组的NPP差异较大;中国潜在自然植被NPP基本与温度、降水量和太阳辐射的时空变化保持一致,且随着高程、坡度和坡向的增加呈现出增加、降低和增加的趋势;各CSCS类型的NPP总体上体现了自然植被所需水热条件的水平和垂直地带性分布规律,与CSCS分类检索图保持一致性。研究结果对CSCS和全球变化的交叉研究具有一定的促进作用。