黄河流域甘肃段植被覆盖度时空变化及对气候因子的响应

[目的]分析黄河流域甘肃段2000—2018年植被覆盖度变化的时空演变规律,探讨该区域植被覆盖度的变化对气候的响应机制,为该区域生态环境与社会经济的协调可持续发展和进一步落实生态环境保护、建设及恢复提供科学依据。[方法]基于2000—2018年的MODIS NDVI数据、气象数据,采用线性趋势分析和相关性分析等方法,对黄河流域甘肃段植被覆盖度的时空变化特征及与气候因子之间的关系进行分析。[结果]①空间上,近19 a研究区植被覆盖度自西南向东北在不断降低,以甘南州的植被覆盖状况最好;植被覆盖度改善面积占36.64%,主要分布于兰州市北部、临夏州、定西市、庆阳市、平凉市大范围区域、天水市南部等,而退化面积占4.2%,主要集中于甘南州等地区。②时间上,研究区植被覆盖度以2013年为界呈现"先持续增加后波动减少"的变化趋势,但整体在不断增加;以平凉市的增加速度最快,平均每年增长0.96%。③研究区植被覆盖度对降水量变化的响应敏感,与降水量呈现显著的正相关关系。[结论]研究区植被覆盖度空间差异明显,2000—2018年植被以改善为主,降水是影响这些区域植被改善的有利因素,降水状况的改善对研究区生态环境建设与修复至关重要。     

基于InVEST和CA-Markov模型的黄河流域碳储量时空变化研究

区域土地利用/覆被变化是导致生态系统碳储量变化的主要原因,预测未来土地利用/覆盖变化及其对碳储量的影响对区域陆地生态系统的认识具有重要意义。本研究基于黄河流域2005—2018年土地利用/覆被变化规律,运用CA-Markov模型分别预测了生态保护情景(EVC)和自然变化情景(NVC)下的土地利用/覆被空间格局,采用修正后的碳密度,运用InVEST模型评估黄河流域2005—2030年6期碳储量。结果表明:2005—2018年黄河流域林地、水域和建设用地面积持续增加,耕地、草地和未利用土地面积减少, 13 a间全流域碳储量减少28.734×10~6 t。与自然变化情景相比,在生态保护情景下2030年草地和耕地相比2018年减少幅度较小,建设用地规模扩大得到了限制,产生了生态效应。2030年,自然变化情景和生态保护情景下的碳储量较2018年分别减少258.863×10~6 t和30.813×10~6 t,生态保护情景下土地利用覆被格局固碳能力高于自然变化情景,该研究可为黄河流域土地利用结构调整和土地利用管理决策提供科学依据。     

2000-2019年黄河流域陕西段植被NDVI时空变化及其驱动因素分析

植被是陆地生态系统的重要构成,研究植被变化规律及影响因素有助于加强区域植被生态保护和可持续发展。基于SPOT NDVI和气象数据,采用趋势分析、偏相关分析和残差分析等方法对2000—2019年黄河流域陕西段植被NDVI时空变化特征及其驱动因素进行了分析。结果表明：(1) 2000—2019年黄河流域陕西段植被NDVI总体以0.008 6/a的速率呈极显著增加趋势,不同地域NDVI增速为陕北(0.010 9/a)>关中(0.005 3/a),不同土地利用类型NDVI增速为草地(0.011/a)>耕地(0.008 1/a)>林地(0.007 8/a)。(2)植被NDVI呈增加趋势的面积占比为86.19%,其中显著增加的面积比例为81.90%,陕北(91.87%)>关中(66.91%),林地(97.48%)>草地(90.38%)>耕地(69.78%)。(3)偏相关分析发现90.24%的区域植被NDVI与年降水量以正相关关系为主,66.3%的区域植被NDVI与年均温呈正相关关系。(4)研究区植被NDVI变化受到气候变化、人类活动以及二者共同作用的影响,占比分...     

2000-2015年黄河流域植被净初级生产力时空变化特征及其驱动因子

黄河流域区域性差异显著,生态系统环境脆弱敏感,研究植被NPP对其生态环境生产能力的了解具有重要意义。基于MOD17A3 NPP数据、气象数据和土地利用/覆盖类型数据,采用偏差分析、趋势分析、相关性分析及马尔科夫转移模型对黄河流域2000—2015年植被NPP的时空格局、变化趋势及驱动因子进行了研究。结果表明:（1）2000—2015年黄河流域植被年NPP均值为228.2 g C/（m²·a）,变化范围为179.6～258.1 g C/（m²·a）,整体上呈现微小波动增加趋势,植被NPP偏差值呈现先减少后增加的趋势;上中下游植被NPP年均值呈明显的梯度分布,即上游<中游<下游,说明中上游区域生态环境相对脆弱。（2）黄河流域植被NPP具有较强的空间分异性,呈南向北带状递减分布;上中下游植被NPP总量差异显著,其中中上游植被NPP总量约占整个流域的96%,可见中上游对整个黄河流域生态环境的影响举足轻重,故加强对中上游区域生态环境建设与保护至关重要;流域大部分地区植被NPP以增加为主要趋势。（3）流域植被NPP受气候因素中降雨影响较大,以气候因素强驱动的区域主要分布在川西高原、鄂尔多斯高原及华北平原等地区。农用地转建设用地及草地转荒漠是黄河流域植被NPP损失的主要方式,可见城市加速扩张以及过度开垦、放牧等人类活动是植被NPP损失的主要驱动力,近几年林地、草地面积有所增加,植被NPP整体上损失程度有所减小,可见实施退耕还林还草政策已见成效。     

黄河流域河南段植被覆盖度变化及其驱动力

[目的] 探究黄河流域河南段的生态状况，分析该区植被生长发育规律及其主控因素，为该区乃至整个黄河流域生态保护和恢复提供理论依据和技术支持。 [方法] 以黄河流域河南段为研究区，利用2001-2020年MODIS-NDVI影像，选取气象、地形、土地利用类型等因素，采用像元二分模型、一元线性回归方程和地理探测器等方法开展黄河流域河南段植被覆盖度变化及其驱动力的研究。 [结果] ①20 a间黄河流域河南段多年平均植被覆盖度由0.54增长到0.71，年增长率为0.85%，中等植被覆盖度(0.45＜FVC≤0.6)、中低植被覆盖度(0.3＜FVC≤0.45)、低植被覆盖度(0.1＜FVC≤0.3)、裸地(FVC≤0.1)向中高植被覆盖度(0.6＜FVC≤0.75)、高植被覆盖度(FVC≥0.75)转化，等级面积分别增加12.60%，75.49%； ②空间上，高、中高植被覆盖度区域主要集中在西部伏牛山、北部太行山山区和东部平原区，中等、中低、低植被覆盖度区域主要集中在中部洛阳至郑州段，裸地主要分布在水系和黄河两岸； ③20 a间研究区植被覆盖度改善面积远大于退化面积，极显著改善区域面积比例31.11%，主要分布在西部伏牛山和北部太行山山区；显著改善区域面积比例9.42%，主要分布在极显著改善区域周边；未发生明显变化区域比例52.35%；显著退化和极显著退化区域面积比例分别为3.01%和4.11%，主要分布在中部、东部平原的耕地和建筑物区； ④各因子对植被覆盖度的影响表现为：土地利用类型＞高程＞坡度＞降水量＞气温，土地利用类型与高程的交互协同作用对植被覆盖度空间格局分布的影响力达到0.52。 [结论] 2001-2020年研究区植被覆盖度呈现显著改善趋势，空间差异性明显，土地利用类型是影响植被覆盖度的主要影响因子。     

沈阳市植被覆盖度计算及其时空变化特征分析

根据沈阳市2018—2020年Landsat影像和GEE云平台,采用最大值合成法及像元二分法计算沈阳市2020年月尺度NDVI值和植被覆盖度,并深入揭示时空变化特征。研究表明：综合利用Landsat影像与GEE云计算平台可实现月尺度植被覆盖度的大面积估算,2020年沈阳市植被覆盖度达到中低水平,覆盖度值37.38%;植被覆盖度的高低与其生长周期保持一致,1月最低为32.2%,7月最高达到46.2%;从空间上,沈阳市东、南、西三面的植被覆盖度较高,而中、北部较低,应加强沙地植被建设,治理林下水土流失,注重特色经果林开发和植被恢复、保护。     

2000-2013年江苏省不同植被类型NDVI时空变化特征

基于2000—2013年美国国家航空航天局（NASA）发布MODIS NDVI数据产品,运用最大值合成法、趋势分析法和稳定性分析法,对江苏省近14年来不同植被类型时空变化特征进行了分析。结果表明:（1）江苏省整体植被覆盖呈下降趋势,下降速率为0.000 8/a。水田、草地呈下降趋势,水田下降趋势明显,下降速率为0.002 1/a,旱地和林地呈上升趋势,旱地上升趋势较大,为0.001 5/a;（2）近14年江苏省植被退化面积占总面积的32.21%,主要集中在城市中心区和沿江沿海环湖地区。水田退化面积呈由南往北,由东往西逐渐递增的空间分布特征,旱地退化面积主要分布在苏北地区;（3）近14年江苏省植被表现出较好的稳定性,变异系数小于10%的面积占总面积的86.97%,林地、水田和旱地稳定性较好,草地稳定性最差;（4）近14年江苏省植被NDVI、植被变化趋势与植被稳定性在空间上表现出较好的耦合性,植被NDVI高、稳定性高的地区植被以轻微改善和中度改善为主,植被覆盖度低、稳定性较差地区以轻度退化和中度退化为主。     

1961-2019年黄河流域降雨侵蚀力时空变化特征分析

请研究基于黄河流域317个气象站1961-2019年逐日降雨资料,采用日降雨侵蚀力计算模型计算各站点降雨侵蚀力,统计分析了流域降雨侵蚀力的时空分布特征及其与地理因子和气象因子的关系,从总体趋势角度综合探讨导致土壤水蚀加剧的原因,以期为黄河流域生态保护和高质量发展提供技术支撑。结果表明：1）黄河流域1961-2019年平均降雨侵蚀力为1 223.1 MJ?mm/(hm2?h?a),整体呈不显著下降趋势,下降速率为每10a下降6.71 MJ?mm/(hm2?h?a)。降雨侵蚀力夏高冬低,夏季降雨侵蚀力占全年的61.3%,冬季仅占0.3%。2）黄河流域多年平均降雨侵蚀力值的分布范围为33.0～3 550.6 MJ?mm/(hm2?h?a),空间分布呈从西北到东南递增的规律。3）降雨侵蚀力与各地理因子均呈极显著相关关系,其中与经度和坡度呈正相关,相关系数分别为0.587和0.164（n=317,P<0.01）,与纬度和海拔高度呈负相关,相关系数分别为-0.498和-0.490（n=317,P<0.01）;降雨侵蚀力与降雨量、降水日数、雨强和暴雨日数均呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.839、0.208、0.819和0.753(n=317,P<0.01)。逐步回归分析显示,降雨量对降雨侵蚀力的贡献率最大,降雨量是导致降雨侵蚀力变化的最主要因素。     

基于植被状态指数的甘肃省2000—2019年干旱时空特征分析

农业发展受干旱影响极为敏感。为了为制定科学的应对措施和干旱缓解措施提供科学依据,利用NDVI作为基础数据,将植被状态指数(VCI)作为表征干旱的指标,通过分析VCI的变化趋势、计算干旱频率和干旱面积占比、分析VCI与降水量的相关性,探讨2000—2019年不同空间尺度甘肃省干旱的时空分布特征,并且结合土地利用类型分析了不同用地类型发生不同程度旱情的可能性。结果表明:甘肃省农业干旱高发于春季,其次是秋季; 空间上以全域性干旱为主,即研究时段内甘肃省干旱面积占比大于50%为主,并呈现西北高东南低的空间格局; 植被状态指数与当月降水量的相关系数最大,达到了0.827; 林地和草地发生干旱的比例最低,未利用地发生干旱的比例最高。综上,甘肃省旱情以全域性干旱为主,且时空分布不均,整体旱情呈现逐渐缓解的趋势。     

1999—2018年黄河流域NDVI时空变化及驱动力分析

为了探究黄河流域NDVI时空变化及其驱动力,基于SPOT NDVI遥感数据,采用趋势分析、空间转移矩阵分析了1999—2018年黄河流域NDVI时空变化特征,并采用地理探测器模型对黄河流域NDVI空间分异特征与驱动力进行解释。结果表明:(1)从NDVI像元尺度的时间变化趋势来看,1999—2018年黄河流域NDVI变化趋势以极显著缓慢增长为主,占整个流域面积的53.12%,整体变化趋势向好,但可持续性不强; 极显著较快增长和快速增长的区域占15.47%,主要位于山西西部吕梁山脉和陕西北部黄土高原。(2)从NDVI空间变化特征来看,20 a间,植被覆盖度保持稳定的区域占31.6%,持续增加的占65.99%。(3)黄河流域的NDVI空间差异主要由年平均降水量、湿润指数、干燥度、土壤类型所决定,其因子解释力均超过30%,这表明气候因素仍然是影响黄河流域NDVI的主导因素。绝大多数驱动因子间交互呈现相互增强或非线性增强,交互解释力最强的是年平均降水量和土地利用,q值为0.704。只有年平均降水量与土地利用类型交互及高程与人口密度的交互是相对独立的。     

1982—2020年黄河流域多时间尺度气象干旱对植被影响

[目的]深入研究黄河流域不同时间尺度的气象干旱对植被的时空响应特征,为生态保护、水资源管理和气候变化适应性提供宝贵信息,能够减轻干旱引发的环境和经济问题。[方法]基于黄河流域1982—2020年的标准化降水蒸散指数SPEI和归一化植被指数NDVI,采用逐像元线性回归模型、Sen’s趋势分析和Mann-Kendall检验等方法研究黄河流域不同时间尺度气象干旱的时空分布特征及其对植被影响。[结果](1)1982—2020年黄河流域呈不显著的变干趋势,不同时间尺度SPEI变化趋势为负值的区域主要集中在黄河流域的西部龙羊峡至兰州区域、黄河流域的南部及河套平原周围区域。(2)黄河流域多年平均植被覆盖度的空间分布特征呈南高北低、由东南向西北递减的趋势,研究区内植被覆盖度呈显著增加的区域(61.94%)大于植被覆盖度呈显著减少的区域(5.43%)。(3)黄河流域大部分地区干旱状况与植被状态呈正相关,流域内呈显著正相关区域主要集中在黄河流域西北部和最北端区域,说明这些区域的植被受干旱的影响最为严重。(4)草地和耕地对6个月时间尺度的干旱响应最强,林地和未利用地较其他土地类型更易受长期干旱影响。4种地貌...     

沂河流域植被覆盖时空演变及其与径流的关系研究

为探求沂河流域植被覆盖时空演变特征及其与地表径流的关系,基于MOD13Q1 NDVI遥感影像数据,利用趋势分析方法,分析了2000—2020年沂河流域植被覆盖时空演变特征,并利用SCS模型模拟地表径流深,使用相关分析在像元尺度上分析了植被NDVI变化与径流的关系。结果表明：(1)沂河流域20年间植被NDVI呈波动增加趋势,流域内NDVI空间分布差异较大,NDVI增加的区域主要分布在流域北部,NDVI减少的区域主要分布在流域东部和南部及各城镇建成区内;(2)沂河流域不同时期径流深均呈现出不同程度的由西北向东南逐渐增加趋势,径流深出现较大幅度波动,径流存在明显的丰枯变化;(3)流域NDVI和地表径流之间呈正相关和负相关共存的相关关系,以不显著正相关为主,呈显著正相关的区域主要集中在流域北部,显著负相关区域主要集中在流域南部兰山区境内。研究表明,沂河流域整体植被覆盖得到了改善,但流域内部植被变化存在分异,植被保护与修复主要集中在北部,而南部与东部地区随着人类活动的增加,NDVI出现一定程度减少。随着流域内不同空间位置NDVI的增加及减少,径流主要呈增加趋势且两者相关关系在小空间尺度下存在明显...     

气候变化及人类活动对黄河流域植被覆盖变化的影响

黄河流域在我国具有重要的战略地位,是我国重要的生态屏障,定量化评估气候变化和人类活动对黄河流域植被变化影响,对政府管理决策具有重要意义.以黄河流域为研究区,分析1982—2019年归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时空动态变化,定量计算气候变化及人类...     

基于NDVI的石羊河流域植被演变特征及其对沙尘暴的影响分析

利用石羊河流域2000-2016年卫星遥感数据和7个气象站1961-2020年逐日沙尘暴资料,使用一元回归趋势法、线性倾向率、相关系数等方法,分析该流域植被覆盖与沙尘暴频次、持续时间、强度的多尺度变化特征及关系,探讨其对沙尘暴发生发展的影响程度.结果表明:流域植被轻微增大,NDVI以每年0.000 9的速度增大,200...     

官渡河流域植被覆盖变化与地形因子相关性

以南水北调中线水源区源头之一的官渡河流域为研究区域,区域内以山地为主,生态环境脆弱。基于GIS和RS技术,利用1990年、1999年、2004年、2007年、2010年Landsat TM遥感影像,基于像元二分模型和变化斜率法,从数理统计角度定量估算了研究区各时期植被覆盖度及其时空分布特征。结果表明:（1）植被覆盖度在不同河段呈现明显的规律性,上、中、下游植被覆盖度5期平均值分别为94.52%,87%,81.69%。（2）植被覆盖变化受地形因子影响比较明显,植被覆盖度与不同地形因子响应程度不同,对不同时期植被覆盖度,高程和坡度对其影响明显高于坡向。随着坡度的不断增加,植被覆盖度也随着增大;整体上向阳区植被覆盖度要大于同区域的背阳区;官渡河流域不同时期植被覆盖度随着高程的增加均出现先增加后减少的趋势。（3）不同地质单元组植被覆盖变化各不相同。     

近50年黄河流域气温和降水量变化特征分析

利用黄河流域54个气象站点1961-2010年气象数据,探讨近50a黄河流域气温和降水量的变化趋势特征。结果表明:(1)黄河流域年降水量变化具有明显的空间差异,总体表现为上游地区增多、中游地区减少的特点。春季上游降水量呈显著增加趋势,秋季中游显著减少,冬季全流域降水量均呈显著增加趋势,其中下游增幅最大。年内降水量显著增加的时段主要集中在1-3月和12月;(2)黄河流域气温变化呈显著升高趋势,平均最高气温和最低气温变化具有明显的不对称性,平均最低气温变化对平均气温升高的贡献率大于平均最高气温。平均最高气温、平均气温和平均最低气温全流域均表现为冬季增幅最大,夏季和秋季则为流域上游增幅最大。月平均气温显著增加的站点比例最高,月最高气温显著增加的站点比例最小,且均集中在2月。(3)全流域冬季出现暖湿化趋势,春季上游出现暖湿化趋势,而秋季中游出现暖干化趋势。