气候变化背景下张家口地区干旱化趋势

本研究利用1959–2017年逐月的降水和平均气温数据,计算了张家口地区干旱化定量指标,分析了该地区年均、四季、植被生长期及非植被生长期的干湿状况。结果表明:1)年均降水量和温度均呈显著上升趋势,干旱化趋势加重;2)植被生长期和非植被生长期降水量和温度呈上升趋势,但趋势不显著,植被生长期干旱化趋势加重,非植被生长期干旱化趋势减缓;3)春季和秋季降水量上升趋势不显著,温度显著上升,干旱化趋势加重,而夏季和冬季降水量显著上升,夏季温度显著上升,冬季温度上升不显著,干旱化趋势减缓;4)年均、四季、植被生长期和非植被生长期的降水量、温度、干旱化序列均无明显突变;5)冬季降水量、温度的变化对干旱化趋势影响最大;6)尽管研究区降水量在不同研究时段均呈上升趋势,但是同时段的温度也呈上升趋势,温度升高导致蒸发量增加,完全抵销了降水量增加,以致干旱化程度加剧;由于不同研究时段降水和温度的变化程度不同,干旱化程度在不同研究时段表现也不同。     

基于空间变异理论的地表覆被时空变化监测方法

本研究将吉林西部作为研究区域,基于空间统计分析方法,以R语言为平台,编写了逐像元计算的变异分析算法,将变程作为分析变量并以影像数据形式输出,得出地表覆被时序变化的区域性特点:1)本研究区地表覆被的时序变化具有明显的区域性。镇赉县(研究区北部)地表覆被的变程(13~14.5个旬值,195~220 d)明显低于通榆县(研究区南部)的地表覆被变程(15~16个旬值,225~240 d);2)时序变化因地表植被覆盖度的不同而发生改变。镇赉县的地表覆被生长变化更有规律,通榆县的地表覆被生长变化状况相对复杂,波动振幅较大;3)湿地这类特殊的地表植被类型在变异分析中具有特殊的变程。湿地是小变程数值(小于12个旬值,180 d)集中分布的区域,值域范围与周围其他不同植被覆盖度的变程有明显区分。本研究用半方差函数提取了地表植被的物候信息,分析了地表覆盖的时空分布特点,希望能为基于时间序列数据的遥感分类解译研究提供新的分析方法和研究思路。     

玛沁县近20年高寒草甸植物物候变化特征

利用玛沁县气象局2003～2021年牧业气象观测站高寒草甸植物的物候资料及1961～2021年气象资料，分析了牧草返青期、开花期、枯黄期与气象因子的关系。结果表明：（1）近61 a来，玛沁县年平均气温以0.4℃/10 a的趋势升高，年降水量以9.7 mm/10 a的趋势增加，年日照时数以20 h/10 a的趋势减少。（2）牧草返青期平均日期为5月7日，平均开花日期为7月14日，平均枯黄日期为9月28日,平均生长期143 d。（3）牧草返青期和开花期呈不显著推迟趋势，枯黄期呈明显的推迟趋势，生长期呈延长趋势。（4）牧草返青期与4月中旬降水量呈负相关；牧草开花期与3月下旬气温呈负相关，与5月上旬气温正相关；牧草枯黄期与前期降水量和气温呈正相关。     

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。     

基于无人机的高寒草甸地表温度监测及影响因素研究

地表温度直接影响地表感热、潜热及辐射能量传输过程，是研究寒区植被生态水文过程的重要参数。以疏勒河源区高寒草甸为研究对象，利用无人机搭载普通及热红外相机获取6块样地植被盖度及地表温度数据，用以评估热红外相机在高寒草甸地表温度监测中的应用精度，分析高寒草甸地表温度变化特征，并结合气象因子及植被盖度数据，探究地表温度的影响因素。结果表明：热红外影像地表温度与地面实测值具有较高一致性（R² ≈ 0.75），平均误差5 ℃以内；高寒草甸地表温度在9： 00-18： 00时段内表现为快速升温达到峰值继而波动下降的趋势，观测期内（7月4日-8月17日）未表现出显著日际变化趋势；气象因子中，太阳辐射和空气温度与地表温度呈显著正相关，起到增温作用，而空气湿度抑制地表增温，表现为显著负相关；连续降水降低裸土温度，植被覆盖度与地表温度呈现出正相关变化趋势。无人机热红外遥感技术可以快速、精准获取高分辨率地表温度数据，为高寒草甸干旱监测、土壤水分及蒸散发等反演提供数据支持。     

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。     

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。     

翻耕对半干旱区高寒草甸地表水热条件的影响

通过对青藏高原东北缘半干旱盆地退化高寒草甸地表观测资料的分析,研究了土壤含水量、地表温度和植被盖度之间的相互关系,分析了翻耕所导致的地表植被破坏和土壤属性的变化对高寒草甸的影响。结果表明:1）较高植被覆盖区域内土壤含水量较高;2）降水后,较低植被覆盖区域内地表温度较低,地表蒸散量较大;3）在长时期缺乏降水的情况下,较低植被盖度区域内地表温度较高,土壤含水量偏低。以上结果说明,翻耕后导致的地表植被破坏和土壤属性变化,会导致翻耕区内地表蒸散偏大,更容易出现土壤水分不足的现象,不适合半干旱区高寒草甸群落的恢复。因此,采取增加灌溉或者免耕补播等不破坏地表植被的补播方式,可能更适合该地区内的植被恢复。     

基于遥感技术的高寒草地覆盖度变化

摘要：本研究在像元二分法模型的基础上,利用改进归一化植被指数的植被覆盖度定量模型,采用MODIS卫星8天合成地表反射率数据产品（MOD09A1）,结合3S技术（GIS、RS、GPS）空间分析功能,以甘南州高寒草地为对象,分5个等级分别计算得到了甘南2000、2004和2008年的草地植被覆盖度,分析了甘南2000-2008年植被覆盖度变化的大致演变过程和趋势。结果表明,从2000-2008年,甘南植被覆盖度质量总体呈下降趋势,一级盖度植被退化比较严重,草地植被的演变情况主要由优等植被覆盖（一、二级）向低等植被覆盖（四、五级）演变。研究结果揭示了甘南州草地退化状况的动态趋势及严重程度,为相关政府和研究部门的草地管理决策提供了有效参考依据。     

三江源区近30年植被生长动态变化特征分析

三江源区为长江、黄河、澜沧江提供了丰富的水资源,其地表植被状况与我国水安全和生态安全密切相关。由于所使用的数据时间序列长度有限,以往研究缺乏近30年整体视角的连续时间序列研究,也很少分析多时段变化趋势的持续性。为此,本文利用最新发布的1982-2012年的GIMMS NDVI3g数据集,采用多个嵌套时间序列的分析方法,在多个空间尺度上,研究了近30年来三江源区各季节植被活动的变化趋势和过程。研究表明,1)三江源区生长季和各季节NDVI在近30年均呈增强趋势,春季植被变化具有明显的阶段性,1998年前后NDVI分别呈显著增加、减少趋势。2)生长季、春季和夏季NDVI的增加随时段延长而趋缓,尤其是春季减缓迅速甚至停滞,而秋季植被活动持续增强。3)尽管区域尺度生长季、春季和夏季NDVI变化趋缓,但在像元尺度显著变化的区域范围却多呈增加趋势。4)不同植被类型显著变化的季节、时段存在差异。针叶林和灌丛NDVI主要在春季前几个时段增加显著,荒漠、草甸的增加主要集中在春季、夏季前几个时段。5)各季节NDVI在14个时段增加趋势持续性的差异,引起各季节对生长季植被活动变化贡献的变化。总的趋势是,前几个时段,春季NDVI变化较为剧烈,夏季NDVI的贡献最大,而随时段延长,逐渐过渡到秋季NDVI变化幅度、变化量最大,夏季次之。     

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。     

基于3S技术的甘南草地覆盖度动态变化研究

以像元二分法模型为基础,构建了基于改进归一化植被指数(NDVI)的植被覆盖度定量估算模型,并利用MODIS卫星遥感数据,基于3S技术(GIS,RS,GPS)空间分析功能,分级计算得到了甘南2002,2004,2006,2008年的草地植被覆盖度,分析了甘南2002-2008年植被覆盖度变化的空间动态演变过程和趋势。结果表明,2002-2008年,甘南植被覆盖度质量总体呈下降趋势,一级盖度植被的退化比较严重,草地植被的演变情况主要由优等植被覆盖(一、二级)向低等植被覆盖(四、五级)演变。研究结果揭示了甘南州草地退化状况日趋严重的事实,为相关研究和政府草地管理提供了有效依据。     

艾比湖保护区荒漠植被时空过程变化及其植被指数影响因素分析

利用1990-2011年Landsat数据,结合了4个气象站点的年降水量、年均温数据,基于垂直地带性特征和荒漠植被指数对艾比湖保护区的遥感图像进行了专家知识决策树分类。研究了典型绿洲-荒漠交错带的荒漠草地等地物近20年的面积变化、NDVI及其与气候因子的关系。结果表明,1)近20年间植被类型的NDVI值大致呈山前荒漠>荒漠草原>盐生草甸>草本沼泽>荒漠的规律。2)近20年降水量与温度都呈上升趋势,植被NDVI和气温主体呈不显著负相关,与降水主体呈显著正相关。3)研究区在保护区建立前,荒漠植被退化十分严重,荒漠植被面积大量减小,大多向不可用地类转化,保护区建立后的生态环境有了很大改善。可见政府的政策导向对荒漠生态环境具有重要作用。     

基于CSCS方法的甘南自然植被NDVI时空分布特征研究

基于综合顺序分类系统(CSCS)模型,利用地理信息系统技术手段,模拟出甘南潜在自然植被类型图,并且结合国际地圈生物圈计划(IGBP)土地覆盖数据集,制作出甘南残存潜在自然植被分布图和残存潜在自然植被典型区分布图。在此基础上,利用2001-2010年MODIS数据分别研究了残存潜在自然植被分布区及其典型区的NDVI年度和月度变化特征。研究结果表明,1) 甘南残存潜在自然植被分布区面积达33 940 km²,占甘南总土地面积的92.53%;2) 残存潜在自然植被典型区主要分布在玛曲县、碌曲县及迭部县部分地区和夏河县北部,在舟曲、卓尼和临潭县分布较少;3) 甘南地区NDVI在2001-2010年期间都呈现出上升趋势,7种植被类型的月最大值出现在7-9月。     

锡林郭勒盟不同类型植被的生长季变化

利用分辨率为1km×1km 1989-2008年长时间序列NOAA/AVHRR NDVI卫星产品数据以及锡林郭勒盟植被类型图,对时间序列影像进行Savitzky-Golay滤波后,提取了8种植被类型多年的归一化植被指数(NDVI)时序曲线,对NDVI时序曲线进行S-G滤波后,采用改进的动态阈值法分别估测各植被类型每年生长季的开始、结束时间及长度并进行线性拟合,讨论其变化情况。根据实测数据验证了温带丛生禾草典型草原遥感估测物候期的精确度。研究结果表明,各种植被类型生长季开始时间变化情况差别较大,除温带禾草、杂类草盐生草甸和温带落叶小叶疏林分别有4和1d·20a-1的轻微延迟以外,其它6种植被的生长季开始时间均有不同程度的提前趋势,不同植被类型生长季结束时间呈现出了差别较小的延迟趋势,生长季长度均延长,生长季结束时间对生长季长度的影响更大;估测的温带丛生禾草典型草原返青期与观测值变化趋势非常接近,分别提前了9和7d·20a-1,而两者的黄枯期则出现了相反的变化趋势。估测值与观测值的均方根误差(RMSE)分别是,生长季开始时间16.59d,结束时间14.40d。     

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。     

1982-2015年蒙古国植被覆盖变化及其与气候变化和人类活动的关系

基于1982-2015年间GIMMS NDVI3g数据、气象数据和植被类型数据,采用趋势分析、偏相关性分析和残差分析等方法,从不同时空尺度上分析蒙古国植被NDVI空间格局、变化趋势及其主要原因。结果表明,过去34年间蒙古国生长季平均NDVI在空间上由南向北逐渐增加,具有显著的纬度地带性分布特征,并随着海拔的升高而降低。生长季NDVI阶段性变化特征明显,1982-1994年和2007-2015年间呈显著增加趋势,而1994-2007年间呈显著下降。从34年的观测尺度看,NDVI以每年0.0005的速率呈显著增加趋势,其变化趋势与降水量的关系较密切,两者之间的偏相关系数为0.74。在空间分布上,植被显著增加的区域主要分布在西部大湖盆地、杭爱山脉、戈壁阿尔泰山脉和北部森林区,其对气候的响应因季节和地区而异。从季节上看,总体上3个季节NDVI均呈增加趋势,其中夏季NDVI波动与生长季的波动一致,主要受降水量的控制,其主要原因为夏季生产力占全年生产力的比重较高有关。春季和秋季NDVI对温度的响应明显。残差分析表明,人类活动是蒙古国植被NDVI变化的另一重要影响因素,特别是在人口密度较大的地区（蒙古国西部高山地区和中部草原地区）,植被NDVI的变化受人类活动影响明显。     

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。     

干旱荒漠区植被恢复动态遥感监测

摘要：植被盖度是评估区域生态环境的一个重要参数,本研究以1987、2003和2008年3期TM影像为基本信息源,通过NDVI植被指数估算植被盖度,对腾格里沙漠干旱荒漠区植被恢复效果进行定量动态分析。结果表明,1987-2008年研究区低盖度植被区面积逐步减少而高盖度植被区面积逐步增加,区域植被恢复效果明显;此外,通过对1987-2003年和2003-2008年两个阶段的植被盖度等级面积转化对比分析,区域内植被恢复的面积所占比率从1987-2003年的13.54%增加到2003-2008年的18.86%,表明植被恢复具后效性,其生态效益的发挥是一个逐步增强的过程。     

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.