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。     

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。     

三江源区植植被指数时空变化对水热条件的响应

摘要：研究基于三江源区18个站点2000-2009共10年的气温、降水数据和MODIS（NDVI、EVI）植被指数,重点探讨三江源区植被指数的年际变化和空间变化对水热条件变化的响应机制。结果表明,1）三江源区植被指数在2000-2009年间总体上呈上升趋势;2）近10年内的植被指数均值在18个台站间分布极不均衡;3）分年（多台站）数据分析显示,降水在多数年份表现出与植被指数显著正相关,而气温在所有年份与植被指数都无显著相关性;4）分台站（多年）数据分析显示,分别有7个和5个台站的NDVI或EVI与降水和气温呈显著相关关系。总体看来,三江源区植被指数的分布及其与水热条件的关系都存在明显的时空差异,同时,植被指数变化对降水的响应强于气温,降水是影响三江源区植被生长的主导因子。     

近15年呼伦贝尔沙质草原植被覆盖变化对气候因子的响应

采用2000-2015年呼伦贝尔沙质草原区MODIS NDVI数据,反演该区植被覆盖状况,结合同期6个气象站点的温度和降水量数据,采用线性回归分析、相关与偏相关分析等数理统计方法,探讨植被覆盖变化对气候因子的年际、季节响应特征。结果表明：呼伦贝尔沙质草原植被覆盖较好区域主要集中在陈巴尔虎旗的东北部、鄂温克旗的中东部以及新巴尔虎左旗的东南部区域;近15年间的研究区植被覆盖状况呈逐年波动改善趋势,尤其是2010年后的植被覆盖呈明显改善趋势;2000-2009年间的年均温呈小幅波动的平稳提升趋势,降水则呈不显著降低趋势;而自2010年后,二者的变化趋势正好相反,年均降水量呈显著增加趋势;夏季气温呈不显著降低、降水则呈显著波动增加的年际变化趋势均有利于植被生长;降水是植被覆盖状况最主要的影响因子,气温对植被覆盖的影响也较大。     

气候变化和干扰对河西走廊北部风沙源区NDVI的影响

利用1982-2005年的NASA/GIMMS半月合成植被指数(NDVI)数据,结合气候与家畜数量资料,分析河西走廊北部风沙源区东部民勤、中部酒泉和西部玉门的NDVI、气温、降水和家畜数量年变化及其关系,以探讨河西走廊北部风沙源区植被覆盖变化对气候变化和人类活动的响应。结果表明:民勤和酒泉的NDVI年变化呈增加趋势(P<0.01和P<0.05);民勤、酒泉和玉门的气温年变化均呈增加趋势(P<0.01);降水与降水利用效率(RUE)年变化则相反(P>0.05)。NDVI和气温的年变异系数(CV)小,降水和家畜数量及RUE的CV大。3地的NDVI、气温、降水及家畜数量为民勤>酒泉>玉门,RUE为酒泉>民勤=玉门。民勤的NDVI与降水和气温成正相关(P<0.05),酒泉的NDVI与降水、气温及家畜数量均无显著相关性,玉门的NDVI与家畜数量成负相关(P<0.05)。分析认为,降水对民勤NDVI的贡献大于气温,气候和载畜量都是影响酒泉植被的重要因素,家畜数量是玉门NDVI变化的限制因子。     

2000-2014年浑善达克沙地植被覆盖变化研究

基于2000-2014年间植被生长季(4-10月)的MODIS NDVI数据反演浑善达克沙地地区植被覆盖变化,结合2000-2013年该地区周边11个气象站点的气温和降水数据,分别从年际变化和月变化角度分析该地区植被覆盖变化对气候变化的响应。研究表明,浑善达克沙地植被NDVI,不论是植被生长季平均值,还是其各月份值都呈上升趋势。研究区植被覆盖度的显著增加是气候和人为因素综合作用的结果, 一定程度上反映了生态恢复重建措施的有效性,但其植被NDVI年际变化趋势与降水量的关系更密切,其相关系数达到0.75,是驱动植被覆盖年际波动的最直接因素。在空间分布上,研究区的南部、中部和北部边缘区域的植被覆盖增加趋势较明显,而中部和西部部分区域未发生明显的趋势性变化。从月变化来看,4月草地植被变化受气温变化影响较明显;5-8月与前一月降水变化关系密切,说明植被生长对降水变化具有一定的滞后性。从沙地类型植被覆盖年际变化趋势看,所有类型都呈增加态势,增加态势最大的类型是移动沙地,最小的是固定沙地。     

2000-2018年间青藏高原植被覆盖变化及其与气候因素的关系分析

探讨全球气候变化背景下青藏高原地区植被覆盖变化及其驱动因素,对加深全球气候变化的认识和生态环境保护具有重要的生态价值和现实意义。本研究利用2000-2018年中尺度分辨率成像光谱归一化植被指数（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Normalized Difference Vegetation Index,MODIS NDVI）1 km·月^-1分辨率数据以及气象观测数据,采用最大合成法、趋势性分析以及相关分析方法,探讨了青藏高原地区NDVI的时空变化趋势及其与气温、降水的关系。结果表明,近19a来,青藏高原地区NDVI呈增加趋势。从地理单元来看,低植被覆盖区主要分布于西藏大部、新疆南部和甘南局部以及青海西北部;中植被覆盖区主要位于青海与甘肃、西藏、四川和云南的交汇区域;高植被覆盖区主要分布在四川和云南西北部、青海和甘南以及藏东南局地。除局部地区植被有所退化,大部地区植被生长良好,且植被改善的面积大于植被退化。因此,青藏高原植被整体呈稳定恢复状态。青藏高原地区NDVI与同期气温和降水均显著相关,但与气温的关系更密切。气温每升高1℃,NDVI增加0.128;降水每增加100 mm,NDVI增加0.172。     

2000-2010年锡林郭勒草原植被覆盖时空变化格局及其气候响应

利用2000-2010年间生长季(4-10月)MODIS NDVI数据和同期气象观测数据,分析锡林郭勒草原植被覆盖度年际和季节变化趋势及其对气温和降水的响应特征.研究表明:生长季平均NDVI总体上呈增加趋势,其变化趋势主要受降水量的控制,年总降水量与NDVI的相关系数达到0.89.从不同季节植被NDVI的变化趋势看,春季NDVI呈上升趋势,夏季和秋季呈下降趋势.与气候因子的相关分析表明,春季和夏季植被覆盖变化趋势主要受降水的控制,而秋季温度的变化对植被生长的促进作用也较明显.在空间分布趋势上,阿巴嘎旗、锡林浩特市、太仆寺旗和多伦县植被覆盖总体上增加趋势较明显,而东乌珠穆沁旗东部、西乌珠穆沁旗的下降趋势最为明显,其气候影响因地区和季节而异.不同草原类型的植被具有不同的变化趋势和受温度和降水量的影响各不相同.     

三江源植被覆盖区NDVI变化及影响因素分析

为研究三江源植被覆盖区归一化植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)的变化及其影响因素,本研究利用植被类型、中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS) NDVI产品和气象数据等,结合趋势分析和偏相关分析等方法,分析了三江源植被覆盖区2000—2019年NDVI时空变化和引起NDVI变化的主要影响因素。结果表明,三江源植被覆盖区NDVI主要呈增加趋势,明显增加比例为38.49%,局部地区出现减小趋势,明显减小比例为1.49%。气候变化促进研究区NDVI增加,温度升高在研究区西部起主导作用,降水增加在东部地区的作用效果较明显,日照时数对局部地区的影响较大。另外,气温上升引起的冻土消融会造成高坡度地区土壤水分流失,进而导致对水分较敏感的植被如草甸的NDVI减小。     

1998-2018年藏北申扎县植被NDVI时空变化及其影响因素

为研究1998-2018年申扎县归一化植被指数（Normalized difference vegetation index,NDVI）的变化及其驱动力,本研究基于申扎县NDVI、地形和气象等数据,采用线性回归和残差分析等研究方法分析申扎县NDVI年际时空变化特征及其影响因子。结果表明：申扎县NDVI整体呈波动上升趋势,年均增长率为1.595%;年均NDVI随高程和坡度的增加呈现单峰曲线状的变化趋势,峰值分别位于4 900~5 200 m和10°~15°;NDVI与气温的正相关性（r=0.556,P=0.009）较降水（r=0.271,P=0.234）高;气温每升高1℃,NDVI增加0.291;降水量每增加100 mm,NDVI增加0.224;2012年后人类活动总体上开始对植被生长产生正作用;NDVI与人类活动成正、负显著相关的区域占比为24.13%,20.01%。总体上,NDVI增加主要是由于气候暖湿化和地方生态工程的有效实施等共同作用导致的。     

尼洋河流域植被特征时空变化及其对水热的响应

尼洋河作为工布江达县的"母亲河"，探究流域植被变化特征及其与水热的关系对生态建设具有重要意义。本研究以尼洋河流域为研究区，采用了广义回归神经网络（General regression neural network，GRNN）计算模型来反演叶面积指数（Leaf area index，LAI）和植被覆盖度（Fractional vegetation cover，FVC）数据集，分析LAI和FVC的时空变化特征及其对水热因子的响应。结果表明：2001-2019年以来，尼洋河流域植被总体呈现轻微改善趋势，植被集中生长于河流两岸并以常绿针叶林为主，远离河流的高海拔区域植被生长状况不佳，随海拔高度的升高LAI和FVC均趋近零值；流域植被覆盖类型分为极低、低、中和高覆盖四种，且覆盖类型以中、极低覆盖为主，中覆盖类型主要分布在河流周围，极低覆盖类型集中于远离河流的高海拔区域，且覆盖面积逐年呈现下降趋势，相反河流两岸的高覆盖类型区域面积出现扩张；相对于气温而言，流域内植被对降水的响应更为敏感，过多的降水对植被生长存在一定抑制作用。     

甘南藏族自治州植被净初级生产力时空变化及驱动力

自2003年开始甘南藏族自治州推行了“退耕还草”等一系列生态保护政策,对区域植被状态产生了一定的影响。目前针对甘南州不同植被类型下植被净初级生产力(NPP)与归一化植被指数(NDVI)、太阳辐射、气温、降水间响应机制的研究尚不明晰,且关于该区域植被NPP时空特征变化及重心迁移的探讨尚少。本研究基于MODIS遥感数据、气象数据、植被类型数据,利用Carnegie-Ames-Stanford Approach (CASA)模型估算了甘南州2000-2019年植被NPP,分析了NPP时空变化特征,探讨了不同植被类型下植被NPP与NDVI、气温、降水以及太阳辐射之间的响应关系。结果表明：1) 2000-2019年植被NPP年均值为621.79 g·m^-2,96.63%区域呈现为增长趋势。2) 2000-2019年植被NPP重心整体呈现西北向东南迁移,东南部植被NPP增速高于西北部。3)植被NPP与气温、降水、太阳辐射间整体上呈明显的正相关关系,北部边缘及东部中心地带呈负相关关系。4)林地、灌丛、草地的NPP均呈稳定增长,湿地类型下除NPP外气温亦呈明显增长。本研究可为评价...     

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。     

2000-2016年新疆伊犁河谷草地NDVI变化趋势分析

草地是伊犁河谷生态系统的主要组成,为探明其植被覆盖的变化特征,选用2000-2016年MODIS NDVI时间序列数据,应用Mann-Kendall检验、Theil-Sen Median趋势分析及R/S分析,对伊犁河谷近17年草地NDVI变化趋势进行分析。结果表明：2000-2016年伊犁河谷草地NDVI总体呈显著下降趋势,空间上88.07%草地NDVI出现下降,其中49.62%达到显著水平;各草地类型中,山地草甸NDVI平均值最高,面积最广,NDVI平均降低速率最高,其95.76%面积的NDVI出现下降,且73.10%达到显著水平;伊犁河谷97.77%草地NDVI变化趋势呈现正持续性,未来一定时期内绝大部分草地的NDVI仍将继续下降;与气温相比,伊犁河谷降水的年际变化与草地NDVI年变化的相关性更高。     

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％.     

玛曲草原植被ＮＤＶＩ与气候和载畜量变化的关系分析

 利用玛曲草原１９８２－２００５ 年的气候和载畜量及ＮＡＳＳ／ＧＩＭＭＳ 半月合成归一化植被指数（ＮＤＶＩ）遥感数据,分析了ＮＤＶＩ与气候因素和载畜量的年际变化关系,以及植被ＮＤＶＩ对气温和降水的时滞响应。统计了４ 个时间尺度（１～４个月）×４个时滞期（前０～３个月）共１６种组合下,植被ＮＤＶＩ与同期和前期（前１～６个月）气温和降水之间的相关系数。结果表明,春夏季ＮＤＶＩ的年际变化呈显著增加,增幅为０．０１９／１０ａ和０．０２２／１０ａ。季节和年均气温及≥０℃年积温的年际变化呈显著增加,增幅为０．５～０．７℃、０．６℃和１２１．５℃;季节和年降水量的年际变化不显著;夏季气温变化稳定,春、秋季气温和４季降水的年际变化不稳定。春季～秋季和全年各月的ＮＤＶＩ与同期气温呈极显著正相关,相关系数（R）为０．７２～０．９５和０．８７;春季、秋季和冬季及全年各月的ＮＤＶＩ与降水呈极显著正或负相关,R 为０．８４,０．７７,－０．５２及０．８０;每年ＮＤＶＩ的月均值与同期＞０℃ 年积温和家畜数量呈显著正相关,犚为０．６６和０．４５。植被ＮＤＶＩ对当月和前２月降水的累积量（时间尺度为３个月）及对当月和前１月气温（时间尺度为２个月）的响应最强,时间尺度为１～３或１～２个月,时滞期为０个月的同期气温或时滞期为１个月的降水对生长季间ＮＤＶＩ的促进效应大;早期（４月）气温升高促进植物生长,而早期和后期（８－９月）的降水累加及后期高温抑制植物生长。     

新疆伊犁地区草地植被地上生物量遥感反演

本文以伊犁地区146个草地样地调查数据为基础,结合遥感及气象数据,进行草地植被地上生物量与NDVI、EVI、海拔、年均降水、年均气温、积温、干燥度、湿润指数等因子的回归分析。并通过各因子对地上生物量影响权重参数分析和加权融合,运用ArcGIS软件,反演分析了新疆伊犁地区草地植被地上生物量的空间分布特征。结果表明,新疆伊犁地区草地平均产草量约为704.96 kg/hm²,与20世纪80年代全国草地调查数据相比,产草量有所下降。草地植被地上生物量与各项因子具有较好的相关性,反演结果与伊犁地区的地形、地貌、气候特征基本吻合,反映了伊犁地区草地植被的空间分布特征。地上生物量反演结果得到验证,预测值与实测值之间相关系数(R²)为0.8532;均方根误差(RMSE)为216.559 kg/hm²,偏离度为22.92%,可以为新疆伊犁地区草地资源合理利用与评价提供参考。     

基于像元二分模型的艾比湖湿地NDVI指数对微气候的响应

本研究提取了艾比湖湿地不同年份(1998、2007、2011、2014年)的NDVI指数,并进行了实地考察,然后利用像元二分模型对研究区植被覆盖状况进行估算,并分析其在时空分布上的特征及形成原因,建立影响植被覆盖与微气候变化的线性回归模型。结果表明,1)在空间分布上,西南部冲积平原植被覆盖等级最高,东北部覆盖等级略低于西南部,无覆盖和低覆盖等级分布面积最为广泛;在时间分布上,无覆盖面积处于下降趋势,低覆盖和中覆盖面积有所增加,较高覆盖与高覆盖等级面积处于下降趋势;2)不同植被覆盖度对气候变化的响应存在一定的差异;植被覆盖对降水量变化的反应最为强烈,在时间上具有一定的滞后性,对湿度变化的响应不明显,气温与植被覆盖水平之间存在线性函数关系。     

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。     

呼伦贝尔草原、湿地和森林植被对气候变化的响应

气候变化会影响区域生态系统的结构和功能。植被覆盖状况是研究不同类型植被对气候变化响应的重要指标。采用遥感与GIS技术,对1981~2012年呼伦贝尔草原不同植被类型的植被变化特征及其与气候变化因子的关系进行对比分析,以揭示植被覆盖状况对气候变化的响应规律。得出以下结论:(1)该地区的气候在1998年前后发生显著变化,在1981~1999年植被年均NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)的波动较平缓,在2000~2012年植被年均NDVI的波动较大。(2)32年间该区森林和湿地的年均NDVI增加,且年际波动较稳定,NDVI与温度呈正相关,而与降水呈负相关;但草原的年均NDVI减少,年际波动较强烈,并与降水量呈极显著正相关(P0.01),但与温度呈极显著负相关(P0.01)。研究结果表明,草原比森林和湿地对气候变化的响应更为强烈,并受降水的影响较大,加之过度放牧的影响,其对气候变化的适应性较弱。