基于SPOT/NDVI华北地区植被变化动态监测与评价

利用1998-2011年SPOT NDVI数据反映华北地区植被覆盖变化情况,结合该地区土地覆盖数据以及1982-2011年84个气象站点的气温和降水数据,分别从时间和空间两个方面对其进行植被动态监测与评价,并简要分析其变化原因。结果表明:1)从时间上来看,华北地区NDVI在1998-2011年总体呈增长趋势,表明该地区植被覆盖情况整体上得到改善,其中,森林和农田NDVI增长最快;2)从空间上来看,华北地区地表植被覆盖得到改善的区域比退化区域面积要大,其中,森林和农田的恢复效果最为明显,而灌丛、草地、沙漠退化面积均超过改善面积,表明华北地区水土流失和荒漠化现象依然严峻;3)在华北地区气候长期趋于暖干化的背景下,华北植被变化与降水变化关系比与气温变化关系密切,表明植被覆盖变化受降水影响较大,此外,人类活动也是引起植被覆盖变化的重要驱动因子。     

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。     

1999-2007年祁连山区植被指数时空变化

基于SPOTVGT-NDVI数据,结合累积平均法、均值法、趋势线分析和影像差异法,分析了祁连山地区植被时空变化。结果表明:祁连山区植被覆盖东多西少;1999年以来植被呈增加趋势,植被指数(NDVI)增速为1.1%/10a,东段增速(1.6%/10a)大于中段(1.4%/10a)和西段(0.6%/10a);NDVI年内月和旬变化曲线均呈单峰型,7～8月达到最大。7～8月雨热达到最佳,适宜植物的生长;而从10月到翌年2月祁连山草地处于枯黄期;3～4月草地处于返青期,植物生长缓慢,NDVI都较低。祁连山NDVI增加和减少的面积分别占总面积的37.39%和10.95%。植被覆盖增加的地区主要分布在高山和亚高山森林草地,东段、中段、西段NDVI最大增加量分别为0.15,0.21和0.12。植被覆盖减少的地区主要分布在河流河谷以及青海湖周边,东段、中段、西段NDVI最大减少量分别为0.19,0.28和0.17。     

近20年中国植被时空变化研究

利用1982-1999年的全球AVHRR/NDVI数据,通过年次最大植被指数随时间的变化斜率、各种土地覆盖类型上植被指数的变化、绿波和褐波推移变化、典型地带植被时空序列变化分析,从遥感角度反映出近20年中国的植被时空动态变化规律.总体上看,中国大多数地区的 NDVI 呈不同程度的增加趋势,表明中国陆地生态系统植被生长状况没有发生显著恶化.生长季节的延长和生长加速是中国 NDVI 增加的主要原因,而温度上升和夏季降水量的增加以及农业生产活动的加强可能是其主要的驱动因子.中国 NDVI 变化趋势显示了较大的空间异质性,东部沿海地区、珠江三角洲、长江三角洲、京津唐等环渤海地区 NDVI 呈下降趋势或变化不明显;农业生产区和西部部分地区增加显著.这种空间异质性是由于城市化过程、农业生产活动、区域气候特征以及植被对气候变化的区域响应等综合因素作用的结果.     

基于生态绿当量的玛纳斯河流域土地利用生态效益研究

基于生态绿当量原理及方法,设计不同土地覆被类型的生态服务功能评分标准,构建生态绿当量计算模型,通过计算玛纳斯河流域土地利用类型的面积变化,测算典型年份土地利用类型变化的当量分值,并依此构建生态效益评价模型。结果表明:近37 a研究区各土地利用类型生态当量面积净增加150.71 km2,呈小幅波动增量变化趋势。其中,增量最大的是农田、水域,分别增加456.63 km2和181.7 km2,约占2013年当量面积的29.25%和77.32%;减量最大的是天然牧草地、未利用地、荒草地,分别减少129.12 km2、132.98 km2和230.36 km2,约占2013年当量面积的29.48%、11.32%和17.49%,人类土地经营总体上增加了景观的生态效益,但土地垦殖和草地退化处于脆弱的平衡状态。     

基于植被覆盖特征的土地沙漠化敏感性评价——以乌珠穆沁草原为例

敏感性评价可以定量揭示研究区的生态环境敏感性程度和空间分布特征,利用2000-2015年的MODIS13Q1植被指数、气象及土壤数据,结合趋势分析法、Kriging空间插值和空间叠加法对乌珠穆沁草原进行土地沙漠化敏感性评价。结果表明:(1)2000-2015年乌珠穆沁草原年平均NDVI值总体呈上升趋势。植被NDVI值在生长季(4-9月)呈上升趋势,其中6、7和8月份的植被NDVI值明显高于其它月份,增速达到7.13%/10a、5.83%/10a和1.52%/10a,10月份NDVI值明显呈下降趋势,增速达-0.07%/10a。(2)空间分布上,NDVI值由东南向西北降低特征,东南部的森林植被NDVI值较高,西北部荒漠区的NDVI值较低。中覆盖度是研究区主要植被覆盖类型,占总面积的62.30%,面积为42557.69km2。(3)乌珠穆沁草原的土地沙漠化敏感性指数在2.23607-7.77006之间,中度敏感区分布在乌珠穆沁草原的北部,面积宽广占研究区总面积的72.42%。高度敏感区分布在乌珠穆沁草原的植被覆盖度较低,沙质土壤为主,风沙天气较多的沙地区域,研究区以中度敏感为主。     

基于RS和GIS的区域土地利用动态变化及演变趋势分析

以山丹县1985年和2000年TM系列遥感数据为主要数据源,采用国家农委的土地利用现状分类系统,通过GIS空间分析技术,从土地利用类型的面积变化、空间变化和质量变化等方面定量分析了研究区域15年间土地利用的时空变化情况。在此基础上,利用Mark-ov模型,对该区域未来30年内的土地利用动态变化及演变趋势进行了分析。结果表明:15年间研究该区域的土地利用的基本特征表现为:耕地、水域和未利用土地总量增加,其中水域和未利用土地增幅较大;林地、草地、和城乡居住建设用地总量减少,其中草地和林地下降最快,草地植被利用过渡或退化较为严重,水资源利用态势更加严峻,耕地的稳定性较强,其它类型土地的稳定性较差。未来30年内该区域的土地利用变化基本趋势是:耕地、水域面积、未利用土地将持续增加,城乡居住建设用地增长缓慢,林地、草地将持续减少。增加的耕地和未利用土地将主要来源于草地和林地植被的人为减少或自然退化,生态环境将趋于恶化。     

气候变暖背景下近30a北半球植被变化研究综述

归一化植被指数(NDVI)目前广泛应用于全球和区域尺度植被变化研究,成为揭示气候变化的重要指标。基于NDVI变化以及NDVI提取的植被物候变化2个方面(植被生长季开始时间SOG,植被生长季结束时间EOG),对近30 a气候变暖背景下北半球植被变化的有关研究结论进行回顾总结。结果显示:1近30 a北半球植被生长季NDVI整体呈增加趋势,森林植被NDVI增长速率大于其他植被类型;20世纪90年代NDVI增加趋势较80年代显著,从21世纪初开始,出现NDVI增长速率减缓现象;2近30 a北半球SOG整体呈提前趋势,近10 a SOG提前趋势减缓;欧亚地区SOG提前趋势可能较北美显著,非洲植被物候变化规律不清晰;北半球植被物候变化表现出明显的纬度地带性,55°~65°N纬度带SOG提前趋势与45°~55°N纬度带EOG推迟趋势相对显著;3除森林退化严重外,近30 a青藏高原植被整体上以增加为主,NDVI增长趋势北部显著,中部和东部微弱,南部呈下降趋势;高原东部和藏北SOG提前趋势显著,而中部、西部和西南部有推迟现象。     

陕西省退耕还林工程区植被覆盖度的变化分析

利用MODIS NDVI数据和像元二分模型计算的植被覆盖度,比较分析退耕还林工程区与周边区域、主要土地利用类型、不同坡度耕地植被覆盖度变化程度和趋势。结果表明：（1） 陕西省退耕还林区植被覆盖度从2000年到2011年呈现显著的增长趋势,增长速率高于周边区域;（2） 退耕还林区植被覆盖变化百分率≥10%的面积占79.8%,≤-10%所占面积不及1%;（3） 退耕还林区植被覆盖度显著增加的面积占其总面积的70.6%,显著减少的面积仅占0.1%,植被覆盖度显著增加的情况主要出现在未利用地、草地、林地和耕地,显著和极显著降低的发生在城乡、工矿、居民用地和极少部分耕地;（4） 坡耕地植被覆盖改善比例大,坡耕地植被覆盖改善对于耕地植被改善贡献较大。在陕西省气候呈现暖干化发展趋势背景下,退耕还林区植被覆盖度呈现显著增长趋势,增长速率高于周边区域,坡耕地、林地、草地均比其他类型有明显的增加,退耕还林政策实施区域取得了良好的植被恢复效果。     

基于GIMMS NDVI的中亚干旱区植被覆盖时空变化

选用1982—2013年GIMMS NDVI数据,运用变异系数法、Theil-Sen median趋势分析耦合Mann-Kendall检验以及Hurst指数法,研究了中亚干旱区植被覆盖的空间格局、不同维度的空间变异性、时间变化特征和未来趋势预测。同时,结合CRU降水、气温资料和MODIS土地覆盖数据,对植被覆盖时空格局及其变化的驱动因素进行分析。结果表明:1 1982—2013年中亚干旱区植被覆盖有较强的空间异质性,有植被覆盖的区域占总面积的85.32%,无植被覆盖的区域占14.68%。受降水量控制,植被覆盖呈山区高平原低、西部高东部低、北部高南部低的特点;受河流和人工灌溉的影响,绿洲区的植被覆盖高于荒漠区。2近32 a全区植被覆盖的波动变化较明显,各变异程度的面积比例:中等波动变化相对较高的波动变化高波动变化相对较低的波动变化低波动变化。受降水变率和人工种植的影响,植被覆盖的高波动变化主要在荒漠区和诸流域绿洲区;低波动变化主要在植被生长良好的区域。3 32 a间全区NDVI呈增长趋势,NDVI距平的变化率为0.01·(10a)~(-1)。基于像元尺度的分析也表明,全区植被覆盖变化趋势以增加为主,各类变化趋势的面积比例:轻微增加显著增加轻微减小显著减小无法确定。植被改善是区域气候增湿增暖和绿洲土地覆盖变迁所致。4全区NDVI的Hurst指数均值为0.63,Hurst指数大于0.5的范围所占比例为75.17%,即未来全区植被覆盖的变化趋势以持续性增加为主,其中25.23%的区域未来变化趋势无法确定。     

Spatial and temporal variations of vegetation cover and the relationships with climate factors in Inner Mongolia based on GIMMS NDVI3g data

Variation in vegetation cover in Inner Mongolia has been previously studied by the remote sensing data spanning only one decade. However, spatial and temporal variations in vegetation cover based on the newly released GIMMS NDVI3g data spanning nearly thirty years have yet to be analyzed. In this study, we applied the methods of the maximum value composite(MVC) and Pearson's correlation coefficient to analyze the variations of vegetation cover in Inner Mongolia based on GIMMS NDVI3g data spanning from 1982 to 2013. Our results indicate that the normalized difference vegetation index(NDVI) increased at a rate of 0.0003/a during the growing seasons despite of the drier and hotter climate in Inner Mongolia during the past three decades. We also found that vegetation cover in the southern agro-pastoral zone significantly increased, while it significantly decreased in the central Alxa. The variations in vegetation cover were not significant in the eastern and central regions. NDVI is positively correlated with precipitation(r=0.617, P=0.000) and also with air temperature(r=0.425, P=0.015), but the precipitation had a greater effect than the air temperature on the vegetation variations in Inner Mongolia.     

Attribution analysis and multi-scenario prediction of NDVI drivers in the Xilin Gol grassland,China

Grassland degradation is influenced by climate change and human activities, and has become a major obstacle for the development of arid and semi-arid areas, posing a series of environmental and socio-economic problems. An in-depth understanding of the inner relations among grassland vegetation dynamics, climate change, and human activities is therefore greatly significant for understanding the variation in regional environmental conditions and predicting future developmental trends. Based on MOD...     

大东北地区稳定通过10 ℃热量条件的时空变化特征

选取东北三省、河北、山西、内蒙古东部、北京、天津120个标准气象站点日平均气温资料,运用克里格插值法、距平分析法、小波分析等方法,对这些站点稳定通过10 ℃的初日、终日、持续时间以及积温进行整理、分析,用以研究这一地区气温的变化趋势和幅度。结果表明：① 大东北地区气候变化与全球气候变暖趋势一致,升温幅度很大,温度变化明显;② 运用空间插值法,得出温度变化的敏感区位于河北省东北部和黑龙江东部;③ 初日等日线、终日等日线及持续时间等日线均发生不同程度的北移,在河北北部、黑龙江、吉林地区有较大变化,积温明显增加;④ 在时间序列方面,年积温的距平值明显增加,气温上升是主要趋势;⑤ 52 a内积温距平极端差达592 ℃,气候变化幅度较大;⑥ 作物生长季逐渐延长,对农业影响很大。     

大东北地区暖温带北界对气候变暖的响应

利用东北三省、内蒙古东部、山西、河北、北京、天津103个站点1960-2010年逐日平均气温资料,运用距平分析法、Mann-Kendall突变检验法等数学方法,分析了该区1960-2010年期间,暖温带和中温带分界线的变化特征。结果表明:1)1960-2010年间,暖温带北界一直呈波动状态;2)20世纪90年代以后,日均温稳定通过10℃,年积温≥3400℃的温度线发生了很大程度的北移,积温突变发生在1990年左右并于1994年左右到显著水平;3)近十年温度带的变化呈现明显的南北波动,温度变化幅度大,并在辽宁东南部表现最为明显。这种热量资源的增加给研究区域内的农业生产带来复杂的影响,如:农业结构调整、农业用水等方面。文中的研究目的在于为积温区划、指导农业生产和农业结构调整提供科学决策依据。     

SOC storage and potential of grasslands from 2000 to 2012 in central and eastern Inner Mongolia,China

Grassland ecosystem is an important component of the terrestrial carbon cycle system. Clear comprehension of soil organic carbon(SOC) storage and potential of grasslands is very important for the effective management of grassland ecosystems. Grasslands in Inner Mongolia have undergone evident impacts from human activities and natural factors in recent decades. To explore the changes of carbon sequestration capacity of grasslands from 2000 to 2012, we carried out studies on the estimation of SOC storage and potential of grasslands in central and eastern Inner Mongolia, China based on field investigations and MODIS image data. First, we calculated vegetation cover using the dimidiate pixel model based on MODIS-EVI images. Following field investigations of aboveground biomass and plant height, we used a grassland quality evaluation model to get the grassland evaluation index, which is typically used to represent grassland quality. Second, a correlation regression model was established between grassland evaluation index and SOC density. Finally, by this regression model, we calculated the SOC storage and potential of the studied grasslands. Results indicated that SOC storage increased with fluctuations in the study area, and the annual changes varied among different sub-regions. The SOC storage of grasslands in 2012 increased by 0.51×1012 kg C compared to that in 2000. The average carbon sequestration rate was 0.04×1012 kg C/a. The slope of the values of SOC storage showed that SOC storage exhibited an overall increase since 2000, particularly for the grasslands of Hulun Buir city and Xilin Gol League, where the typical grassland type was mainly distributed. Taking the SOC storage under the best grassland quality between 2000 and 2012 as a reference, this study predicted that the SOC potential of grasslands in central and eastern Inner Mongolia in 2012 is 1.38×1012 kg C. This study will contribute to researches on related methods and fundamental database, as well as provide a reference for the protection of grassland ecosystems and the formulation of local policies on sustainable grassland development.     

Vegetation cover change and the driving factors over northwest China

In this paper the spatio-temporal variation of vegetation cover in northwest China during the period of 1982-2006 and its driving factors were analyzed using GIMMS/NDVI data. The annual average NDVI was increased with a rate of 0.0005/a in northwest China and there was an obvious difference between regions. The trend line slopes of NDVI were higher than 0.0005 in the Tianshan Moutains and Altay Mountains of Xinjiang,the Qilian Mountains of Gansu and the eastern part of Qinghai,which indicated the vegetation cover was significantly increased in these areas. The trend line slopes of NDVI were lower than 0.0005 in the southern region of Qinghai,the border regions of Shaanxi and Ningxia,the parts of Gansu and Tarim Basin,Turpan and Tuoli in Xinjiang,which indicated the vegetation cover was declined in these areas. The NDVI of woodland,grassland and cultivated land had an ascending tendency during the study period. The study shows that the vegetation cover change was caused by both natural factors and human activities in northwest China. The natural vegetation change,such as forests was influenced by climate change,while human activities were the main reason to the change of planting vegetation. The changes of vegetation covers for different elevations,slopes and slope aspects were quite different. When the elevation is exceeded to 4,000 m,the NDVI increasing trend was very low;the NDVI at the slope of less than 25° was increased by the ecological construction;the variation of NDVI on sunny slope was stronger than that on shady slope. The temperature rose significantly in recent 25 years in northwest China by an average rate of 0.67oC/10a,and precipitation increased by an average rate of 8.15 mm/10a after 1986. There was positive correlation between vegetation cover and temperature and annual precipitation changes. Rising temperature increased the evaporation and drought of soils,which is not conducive to plant growth,and the irrigation in agricultural areas reduced the correlation between agricultural vegetation NDVI and precipitation. The improvement of agricultural production level and the projects of ecological construction are very important causes for the NDVI increase in northwest China,and the ecological effect of large-scale ecological construction projects has appeared.     

1998—2011年甘肃河东地区NDVI时空变化

基于1998—2011年的SPOT VGT NDVI数据,运用最大化均值法、提取植被覆盖度法和一元线性回归趋势分析法,对甘肃河东地区连续14 a的植被覆盖时空变化特征进行动态研究。结果表明:河东地区植被南多北少。在时间上,整体植被呈缓慢上升趋势,增速为0.028·（10a）-1。其中,前4 a NDVI呈下降趋势,从1998年的0.392下降到 2001年0.314;后10 a NDVI呈波动上升趋势,从2002年的0.330上升到2011年的0.378。在空间上,陇南山区中北部、陇中高原南部植被呈增加趋势;而陇东高原东南部、甘南草原区则有所下降。     

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1. 0数据集和日值气象数据,结合极端气温指数,辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法,探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征,研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明:①1982-2015年中国北方生长季NDVI以0. 002·(10a)^-1的速率上升(P <0. 05),ESMD(极点对称模态分解方法)显示生长季NDVI波动上升;针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势,栽培植被增速最快,针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。②空间上,NDVI显著增加区域超过全区的33%,主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区;显著下降区域仅占12%,主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③极端气温指数中,除TNmean(日最低气温平均值)和TNn(日最低气温极低值)呈上升趋势外,其余冷极值指数均呈下降趋势;所有暖极值指数均呈上升趋势;其他指数中,DTR(气温日较差)呈减小趋势,GSL(生长季日数)呈增加趋势。④中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明,冷极值指数中NDVI与FD0(霜冻日数)、TN10p(冷夜日数)、TX10p(冷昼日数)呈显著负相关(P <0.05),与TNmean呈显著正相关(P <0.01);NDVI与所有暖极值指数呈正相关,与TR20(热夜日数)、TXmean(日最高气温平均值)、TX90p(暖昼日数)以及TN90p(暖夜日数)存在显著相关性(P <0. 05);NDVI与GSL呈显著正相关(P <0.05)。⑤天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异,主要与SU25(夏季日数)呈显著负相关(P <0.05)。     

我国北方沙尘暴活动对全球变暖的响应

北方沙尘暴与全球变暖的关系已成为研究的热点。文中利用1961～2006年中国北方沙尘暴多发区,包括西北地区的（内蒙古自治区,新疆自治区,宁夏自治区,青海,甘肃）和华北地区（河北）的71个站点,近46年的年均温统计资料,以及6个省区沙尘暴年平均天数,采用相关分析,线性分析,5年滑动平均,滑动t检验法等方法,分析了近46年...     

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1.0数据集和日值气象数据,结合极端气温指数,辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法,探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征,研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明：① 1982—2015年中国北方生长季NDVI以0.002·（10a）^-1的速率上升（P<0.05）,ESMD（极点对称模态分解方法）显示生长季NDVI波动上升;针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势,栽培植被增速最快,针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。② 空间上,NDVI显著增加区域超过全区的33%,主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区;显著下降区域仅占12%,主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③ 极端气温指数中,除TNmean（日最低气温平均值）和TNn（日最低气温极低值）呈上升趋势外,其余冷极值指数均呈下降趋势;所有暖极值指数均呈上升趋势;其他指数中,DTR（气温日较差）呈减小趋势,GSL（生长季日数）呈增加趋势。④ 中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明,冷极值指数中NDVI与FD0（霜冻日数）、TN10p（冷夜日数）、TX10p（冷昼日数）呈显著负相关（P＜0.05）,与TNmean呈显著正相关（P＜0.01）;NDVI与所有暖极值指数呈正相关,与TR20（热夜日数）、TXmean（日最高气温平均值）、TX90p（暖昼日数）以及TN90p（暖夜日数）存在显著相关性（P＜0.05）;NDVI与GSL呈显著正相关（P＜0.05）。⑤ 天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异,主要与SU25（夏季日数）呈显著负相关（P＜0.05）。