2001−2016年祁连山地区植被覆盖度对干旱的响应

祁连山地区位于西北干旱半干旱地区,气候干燥,降水量少,区域内部生态环境脆弱.全球气候变暖及经济发展,对区域生态环境造成了重大影响.本研究通过研究植被覆盖度(fractional vegetation cover,FVC)时空分布特征和变化趋势以及对干旱的响应,为生态环境改善和减轻干旱影响提供依据.本研究基于MOD13Q1遥感数据以及气象数据,采用像元二分模型、Thornthwaite方法、趋势分析法、Hurst指数和相关分析法,计算得到2001?2016年祁连山地区FVC和表示干旱的标准化降水蒸散发指数(standardized precipitation evaportranspiration index,SPEI),分析FVC和SPEI时空分布特征和动态变化趋势,以及二者之间的相关关系.研究表明:1)2001?2016年祁连山地区FVC整体呈增长趋势,2001年FVC最低,2011年FVC最大,季节变化明显,夏季FVC最高;空间上,祁连山地区FVC整体呈东南高西北低的分布特征,年均值为0.4522,区域差异明显,绝大部分区域FVC呈增加趋势;2)近16年,祁连山地区FVC改善的区域占77.13％,退化的区域占22.87％;FVC未来变化趋势负向特征强于正向特征,持续改善的面积为28.10％,由改善到退化的面积最大为49.23％,需要加大力度对这些区域进行关注和保护;3)祁连山地区绝大多数地区处于湿润状态,中段和东段部分地区处于轻度干旱;不同时间尺度上,年际SPEI均呈现干旱化加强趋势,总体上2001?2016年祁连山地区干旱化程度呈降低趋势,气候向好的方向发展;4)年尺度上祁连山地区SPEI与FVC呈正相关关系,季节尺度上夏季FVC对SPEI干旱程度响应最明显,春季和秋季次之,说明FVC与SPEI间相关显著性越高,响应也就越明显.     

基于GIMMS NDVI 3g.v1的近34年青海省植被生长季NDVI时空变化特征

在气候变化和人类活动的综合影响下,青海省生态环境发生了明显变化。在此背景下,以GIMMS NDVI 3g.v1为数据源,采用Sen+Mann-Kendal方法研究青海省1982-2015年植被覆盖区域NDVI时空变化,将趋势分析和R/S(rescaled range analysis)分析叠加,研究植被生长季NDVI变化的持续性特征,并揭示植被对气候变化及人类活动的响应规律。结果表明:1)近34年青海省植被NDVI整体呈从西北到东南的增加趋势;且变异系数显示,波动性较大地区集中在柴达木盆地周边和青南牧区西北部等植被NDVI较低的区域,波动性较小地区集中在祁连山东部、东部农业区和青南牧区东南部等植被NDVI较高的区域。2)近34年青海省植被NDVI整体呈增加趋势,增长率为0.38%·10a~(-1);且NDVI变化具有明显的阶段性,存在1994年和2000年两个突变点。3)近34年青海省植被改善区域(75.4%)远大于退化区域(24.6%),其中显著改善面积占植被覆盖区域面积的40.9%,退化区随时间变化在空间上表现出明显的转移现象。4)Hurst指数表明,青海省植被变化反持续性较强,趋势分析与Hurst指数叠加得出,由退化转为改善的区域占植被覆盖区面积的13.7%,由改善转为退化的区域占植被覆盖区面积的44.3%,另41.5%的区域无法确定未来变化趋势。5)青海省植被生长季NDVI受气候变化和人类活动的双重影响,且不同植被类型对气候变化的响应存在较大差异。     

近10年石羊河流域水资源与生态环境遥感监测

在气候变暖的大背景下,石羊河生态环境发生了很大变化。针对流域生态环境的定量监测策略及关键技术,提出石羊河流域尺度的植被覆盖、水库面积、积雪面积等要素因子的快速监测方法,并具体通过实际监测水库蓄水前后面积、植被覆盖时空变化、积雪分布特征,分析石羊河流域生态环境。研究发现：1997-2006年,整个祁连山区域冰川积雪面积呈多波形变化,有线性增加趋势。其中,祁连山东段（石羊河流域上游）和中段积雪面积呈减少趋势,西段呈增加趋势。石羊河流域植被总面积整体上呈持续减少趋势,其中稀疏植被和茂密植被退化最严重,适中植被面积变化不大。红崖山水库面积基本呈增加趋势,最大值出现在2005年,是19.35 km2;最小值出现在2001年,为7.4 km2。     

干旱对呼伦贝尔草原牧草生物量的影响

利用野外观测试验、数理统计、模型模拟等技术手段,探讨干旱对草原牧草生物量的影响及其造成的损失。结果表明,在1961～2017年期间,呼伦贝尔市气候趋于干旱,尤其是2000年以后,干旱发生的频率和程度均有所增加;空间上,新巴尔虎左旗和新巴尔虎右旗发生严重和极端干旱的次数较多。6个月和12个月尺度的干旱趋势率呈显著增加趋势,趋势率较大地区包括满洲里市、额尔古纳市和新巴尔虎右旗。通过计算呼伦贝尔市6个地区2004～2016年5～8月份的生物量损失率后,发现2004～2009年和2015～2016年两个时期大多地区牧草生物量均有不同程度的损失,平均损失率达到了-50%,严重月份达到了-80%～-70%。利用牧草生物量损失率与SPEI 3构建了呼伦贝尔草原6个地区干旱-损失率模型,结果显示两者之间呈显著线性相关关系,随着干旱程度的增加,相应地区的牧草生物量损失率有所增加。     

2001−2020年蒙古高原草地覆盖度变化对干旱的响应

蒙古高原地处干旱半干旱地区,生态系统脆弱,干旱灾害频发,探究草地覆被度对干旱的响应,能够为改善生态环境和防灾减灾提供科学依据。基于2001–2020年MODIS遥感数据和植被覆盖度实测数据,采用决策树分类、温度状态指数、相关性分析等方法,分析了蒙古高原草原区草地覆被度变化、干旱分布以及二者的相关性。结果表明：1) 2001–2020年蒙古高原草原区内的草地面积整体上呈增加趋势,2001–2017年优势草地覆盖度为40%～60%和20%～40%,2017年后60%～80%和40%～60%为优势覆盖度,整体上有向高覆盖度转移的趋势。不同覆盖度草地中40%～60%和20%～40%草地的转入转出面积大,波动强稳定性差。2) 20年间2001年、2007年、2010年、2017年和2019年为研究区的干旱年份,2003年、2013年、2018年和2020年旱情较为缓和,中旱面积所占比例可以在一定程度上反映研究区整体的干旱情况。3)蒙古高原草原区草地覆盖度减少与气候干旱整体上呈正相关关系,不同植被类型草地覆盖度对干旱的敏感程度依次是典型草原>荒漠草原>草甸草原,覆盖度20%～60%草地...     

青海湖流域植被覆盖时空变化特征及驱动力分析

【目的】探索青海湖流域植被动态变化格局及其对气候变化和人类活动的响应。【方法】采用趋势分析、多元回归残差分析、偏相关分析等方法,以MOD13Q1遥感数据和气象数据为基础,分析2001-2019年流域植被覆盖时空变化特征及其驱动力。【结果】(1)2001-2019年青海湖流域植被覆盖度(FVC)增长率为2.1%/10 a,呈显著波动上升趋势(P<0.05),FVC改善面积约为1.21×10⁴ km²,占总面积的48.77%;(2)气候变化和人类活动对植被覆盖变化的贡献率分别为57.83%和41.52%;(3)降水和温度与FVC变化呈显著正相关的面积占比分别为7.93%和4.15%。【结论】近19 a年青海湖流域FVC整体改善显著,显著改善区域主要分布于流域西部和青海湖北岸区域;气候变化是流域FVC变化的主导因素,但人类活动对局地FVC变化具有显著的抑制作用;降水对流域FVC变化的影响力更高,局地FVC变化对温度响应更强烈。     

祁连山地区气候变化特征再分析

本文选取祁连山地区10个气象站1973~2016年最新气象资料,应用线性倾向估计、Morlet小波及M-K检验等气候统计方法,分析了全球变暖背景下祁连山地区气候变化特征,并比较了东、中、西段气候变化的差异性。结果表明,1973~2016年,祁连山区平均气温有明显的升高趋势,升温率为0.38℃/10a,其中在春季表现的尤为明显;最高气温与最低气温表现出升温的不对称性;近44a祁连山区降水明显增加,增加速率为9.7mm/10a,其中春季增加最多;降水量在空间分布上呈西少东多分布;年平均气温和降水有明显的8~10a的振荡周期,平均气温无明显转折点,降水量在2003年后明显增加;近44a东、中、西段气候变化有明显的差异,其中祁连山中段气温升高、降水增多暖湿化的趋势最为显著。     

近10年农牧交错区生态环境变化分析——以内蒙古太仆寺旗为例

利用2000年和2009年2个时期的Landsat 5的4,3,2(RGB)波段合成影像的解译结果,分析研究区近10年的景观格局变化,并结合气象数据,探讨景观格局在气候背景下的演变规律,揭示生态环境变化与气候变化的关系。结果表明:10年来研究区林地和草地面积有所增加,但区域整体生态环境还是呈退化趋势,表现为水域及低湿地草甸的大量减少和低地盐化草甸的增加;在全球气候变暖背景下,研究区气温上升趋势明显,加上降水量季节分布不均,持续的干旱使生态环境变得更差,农牧业生产受到极大影响。基于分析结果,指出在气候变化背景下,应加强生态环境保护的力度,限制或取消引起生态退化的各种干扰因子,充分利用系统的自我修复功能,达到恢复和改善生态环境的目的,实现区域的可持续发展。     

青海省"三江源"地区植被退化原因及其保护策略

对治多县32年的降水和气温变化资料的分析表明,自20世纪90年代以来,由于出现了较明显的增温减水现象,大气干旱加重,空气中相对湿度呈明显的波动减少趋势,因而造成了该地区的气候干旱化,不利于该地区草地生态系统生产力的提高和维持。同时,由于人口和家畜数量的增加,每个羊单位占有可利用草地从1953年的2．3hm^2降低到1994年的1．1hm^2,使牧压成倍增加。与60年代相比,平均产草量降低了50％以上,而有毒有害类杂草增加了20％～30％。到目前为止,约有1／3以上的草地处于不同程度的退化状态,约有1万hm^2的天然草地已经荒漠化或沙化,主要分布在水边、河岸附近、滩地、坡麓和居民点周围即冬季牧场,是局部的退化;但夏季牧场牧压较小,牧草利用率较低,因而保持相对良好状态。由此可见,草地退化的主要原因是超载过牧。但气候的干旱化给过牧对草地的影响起到了推波助澜的作用,其叠加效应加速了草地的退化沙化。同时,由于气候的干旱化可能导致高寒草甸面积的缩小,使高寒草原及荒漠草原的面积有扩大的趋势,从而导致该地区草地总生产力的下降。     

柴达木盆地气候变化对植被的影响分析

柴达木盆地地处青藏高原,全区年降水量仅为110 mm左右,生态环境比较脆弱。近年来受全球气候变暖的影响,柴达木盆地气温大幅升高,降水量明显增加,气候逐渐向暖湿化方向发展。基于柴达木盆地10个气象观测站1961-2016年逐月气温、降水等观测资料、GIMMS和MODIS 1982-2016年卫星遥感资料,利用线性趋势、综合顺序分类法等方法,分析了该地区不同区域和主要类型植被NDVI值多年变化趋势及其植被演替特征,结果表明,1982-2016年柴达木盆地四周高寒区和盆地内干旱荒漠区植被NDVI值均呈显著上升趋势,趋势系数分别为0.0090/10年、0.0011/10年;温性荒漠类、低地草甸类植被NDVI呈微弱增加趋势,趋势系数分别为0.0011/10年、0.0036/10年,而高寒草原类植被NDVI指数呈显著增加趋势,趋势系数为0.0058/10年。柴达木盆地气候极其干旱,水分是限制植被生长发育的主要因子,植被NDVI值与年降水量呈显著的正相关关系,与蒸发量呈显著的负相关关系。以气温发生突变的1987年为界,植被主要朝着温暖化和湿润化的方向发展。随着年代变化,寒温带植被类型逐渐减少,微温带植被类型逐渐增多,同时湿润度级别有所升高,尤其是进入21世纪以来,出现了微温微干和微温微润的植被类型。     

干旱对内蒙古植被生长的累积与滞后影响评估研究

本文为探究干旱对植被的累积和时滞效应,以内蒙古为研究区,基于SPEI base v.2.5和GIMMS NDVI数据集,利用Sen式斜率、Mann-Kendall突变检验和偏相关分析方法,分析干旱对植被的累积和时滞效应。结果表明：内蒙古地区归一化植被指数（Normalized difference vegetation index,NDVI）年最大值随时间变化整体呈上升趋势,标准化降水蒸散指数（Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI）年平均值呈降低趋势,空间趋势变化上两者呈现一定的相似性;干旱的累积效应与内蒙古北部林区及西部荒漠戈壁区NDVI呈负相关,累积月数均在10—12个月;中部草原NDVI与干旱的累积滞后关系呈正相关,且干旱的累积影响大于滞后影响;农田植被NDVI与干旱的累积滞后效应均呈正相关,但相关性较弱;通过不同水分利用条件下干旱累积与时滞效应的相关性对比发现,干旱累积效应对植被的影响远大于时滞效应。     

新巴尔虎右旗植被覆盖变化研究

利用ArcGIS和ENVI的栅格空间分析工具,采用叠置分析、线性趋势分析法、均值法等分析方法,选用2001~2016年每年5~9月MODIS NDVI数据和该研究区域行政区划矢量数据来研究新巴尔虎右旗16年间的植被覆盖变化,为该地区植被趋势研究和生态建设提供一定的科学依据。结果表明:2001~2016年间新巴尔虎右旗生长季NDVI值呈增长趋势,但存在空间差异性,并且在不同时间段的具体表现不同;新巴尔虎右旗植被覆盖度呈增长趋势的面积占比,远大于植被覆盖度呈减小趋势的面积占比。     

祁连山北坡植物群落空间分布格局与多样性研究

干旱区山地植物群落的空间分布格局和多样性特征对海拔梯度的响应分析,有助于探究山地植物的生态适应性策略。采用TWINSPAN和DCA排序等方法,研究了祁连山北坡植物群落分布格局和多样性特征。结果表明：祁连山北坡植物群落可以分为9个类群,随着海拔的升高,植被类型由荒漠-荒漠草原-典型草原逐渐转变为草甸草原,植物群落由斑块状分布的盐爪爪+珍珠群丛至灌木亚菊+珍珠群丛和合头草+珍珠群丛过渡为甘蒙锦鸡儿+芨芨草群丛、扁穗冰草+西北针茅群丛和西北针茅+赖草群丛,最后逐渐演化为呈镶嵌分布的鬼箭锦鸡儿+高山柳群丛和苔草+嵩草群丛;草地群落的Shannon-Wiener多样性指数（H'）和物种丰富度指数（R）呈“双峰”变化趋势,Pielou均匀度指数（J）在中海拔有最大值,而Simpson优势度指数（C）在中海拔有最小值。祁连山植被类型由低海拔荒漠至高海拔草甸草原演化过程中伴随着植物群落分布格局和种类组成的改变,体现了山地环境对植物群落构建的过滤作用。     

近16年祁连山植被NPP时空格局及其对气候变化的响应

为探究祁连山植被净初级生产力(Net primary productivity，NPP)的时空格局及其与气候变化的关系，本文基于MOD17A3HGF、气温与降水栅格数据集，计算了2000—2015年祁连山植被NPP的时空变化，并利用相关分析研究了NPP对气温和降水的响应，结果表明：近16年祁连山NPP均值分布整体上自东向西逐渐减少，与水热分布的趋势一致，湟水流域河谷地带水热条件较好，多年NPP均值可达600 gC·m^-2·a^-1以上，中西部地区以荒漠、裸岩和冰川为主，自然环境恶劣，多年NPP均值接近于0；受气温和降水的共同影响，NPP呈波动增加的趋势，增加幅度达13.2%；显著增加和极显著增加的区域达23%和20%，主要分布在湟水谷地、冷龙岭等地；显著减少和极显著减少的区域不到1%；NPP与气温和降水均以正相关为主，与气温呈正相关分布的高值区面积较大，这与祁连山整体海拔较高，低温寒冷是其植物生长的主要限制因素有关。     

祁连山国家级自然保护区土地利用时空变化及与气候因子关系研究

土地利用类型变化是植被变化最直接的表现形式。祁连山是我国西部地区重要的水源涵养区，生态环境比较脆弱，研究区域内土地利用时空变化对区域生态环境保护具有重要意义。本文基于2000—2018年土地利用类型数据，分析祁连山土地利用时空变化特征及影响因子。结果表明：草地、林地、未利用地是研究区主要的土地利用类型，耕地、城乡、工矿居民用地、水域面积较小；2000—2018年间祁连山范围内草地、林地、水域面积增加，未利用地面积减少，且2005—2010年期间土地利用类型变化最为明显；2000—2018年期间祁连山区域草地覆盖度增加，中、高覆盖草地面积增加，低覆盖草地面积较少；2000—2018年土地利用类型变化主要发生在祁连山西部地区，主要为草地与未利用地之间的相互转化。草地变化受降水、相对湿度的影响较大。     

内蒙古草地净初级生产力时空变化及其对干旱的响应

为探究内蒙古草地生长季净初级生产力（Net primary productivity,NPP）的变化及其与干旱的关系,本文通过趋势变化和相关性计算对2001-2015年内蒙古草地NPP和标准化降水蒸散指数（Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI）的时空变化进行研究。结果表明：内蒙古草地生长季NPP平均增长率为2.20 g C·m^-2·a^-1,其中草甸草原为3.73 g C·m^-2·a^-1,典型草原为1.69 g C·m^-2·a^-1,荒漠草原为0.30 g C·m^-2·a^-1。NPP均值整体上自西南向东北逐渐增加,其中草甸草原最高,其次为典型草原,荒漠草原最低,年均NPP分别为387.90 g C·m^-2·a^-1,291.26 g C·m^-2·a^-1,133.70 g C·m^-2·a^-1。NPP整体上与SPEI-1相关性最强,其中,草甸草原与SPEI-1最强相关性最强,典型草原、荒漠草原与SPEI-3相关性最强。干旱对荒漠草原的影响最大,对典型草原的影响次之,对草甸草原的影响最小。     

青藏高原不同退化梯度下植被蒸散发的时空格局研究

全面深入地了解青藏高原蒸散发与植被退化的关系对陆地生态系统的稳定有十分重要的意义。本文选取MODIS16A2数据分析青藏高原及其14 个子流域蒸散发的时空格局，同时选用MODIS NDVI及GIMMS NDVI3g数据采用像元二分模型计算青藏高原植被覆盖度，进而识别青藏高原植被退化梯度和植被变化区，以此探究2001—2020 年青藏高原不同退化梯度和不同植被变化区蒸散发的变化趋势。结果表明：2001—2020 年青藏高原蒸散发呈波动上升趋势，空间上呈中部低，东南高的态势，14 个子流域中羌塘高原区的蒸散发最高，黄河流域的蒸散发最低，同时大部分地区蒸散发未来将呈现下降趋势。青藏高原各植被类型中灌木的蒸散发最高，其次是森林和草地。2001—2020 年青藏高原植被退化不断减弱，各退化区蒸散发的均值排序为：未退化区>轻度退化区>极重度退化区>中度退化区>重度退化区。青藏高原植被恢复区集中在青海湖和柴达木盆地周边区域且植被恢复区面积高于植被恶化区，各植被变化区的年均蒸散发呈波动上升趋势，总体呈植被恢复区>植被不变区>植被恶化区。识别青藏高原植被退化梯度及植被蒸散发的时空特征能为当地生态安全格局构建和高寒植被退化的恢复治理提供参考。     

东祁连山高寒草甸植被特征和生物多样性对生境的响应

为了探究海拔和坡向演变过程中高寒草甸植被的变化特征,本试验以东祁连山的高寒草甸为研究对象,采用相关性和聚类分析等方法,研究了不同海拔(2800m,3000m,3200m,3400m,3600m,3800m和4000m)和坡向(阳坡、阴坡)的植被特征、功能群组成和多样性指数的变化规律.结果表明:随着海拔升高,植被盖度、草...