2001—2020年川西高原植被EVI时空变化特征及气候因子驱动力分析

为了了解川西高原植被EVI的时空变化特征,以MODIS-EVI数据、DEM数据和气象格点数据为基础,基于相关性分析、趋势分析和最大值合成等方法,探讨了川西高原2001—2020年植被EVI时空变化特征及不同海拔高程下植被EVI分布和变化规律。在此基础上,对研究区植被EVI时空变化的气候因子驱动力进行了分析研究。结果表明:(1)川西高原20年间植被EVI均值介于0～0.88,空间分布具有明显的地域分异。(2)近20 a来,川西高原植被EVI整体增长趋势,速率为1.0%/10 a,植被EVI的相对年际变化率介于-4.26%～13.58%。有13.09%的地区植被EVI变化通过显著性检验,其中约10.18%的区域植被EVI呈增加趋势。(3)川西高原近20 a不同海拔高程下植被EVI都呈波动增加趋势,变化速率以及增加趋势的显著性都有明显的差异。在<2 500 m,2 500～3 000 m,4 500～5 000 m 3个海拔高程区间内,植被EVI增加趋势显著。(4)川西高原植被EVI与气温和降水呈正向相关的区域面积占比分别为56.42%,64.09%。在0.05显著性水平下,川西高原植被EVI变化受气候因子驱动的地区约占研究区总面积的21.87%。整体而言,近20 a来川西高原植被EVI呈增加趋势,且具有明显空间差异,EVI与气温和降水整体呈正向相关。川西高原大部分地区的植被EVI变化受非气候因子驱动。     

基于地理探测器的西南岩溶槽谷区近20年

植被覆盖度变化及其与驱动因子关系的研究是开展大规模植被恢复效益评估的基础,而目前对西南槽谷地区植被绿化的时空变化模式及其驱动因素的认识并不明晰,不利于进一步生态建设。基于2000—2018年西南槽谷区NDVI、气温、降雨、DEM、土地覆被和人口密度数据,应用线性趋势回归分析和Hurst指数分析等方法以及地理探测器模型,探究了西南槽谷区植被覆盖的时空变化特征和驱动因素,预测未来变化趋势。结果表明：（1）近19年来NDVI范围介于0.79~0.84,总体呈波动上升趋势,岩溶区植被NDVI （0.003 17/a）年增长率显著高于非岩溶区（0.002 60/a）。（2） Hurst指数分析结果表明,西南槽谷区的植被NDVI主要以上升趋势为主,但其中64.31%在未来呈现退化趋势,植被保护形势较为严峻。（3）岩溶区植被NDVI与温度变化之间存在负相关关系（R=-0.040）,而非岩溶区为正相关关系（R=0.013）。残差分析结果表明,人类活动促进89.60%的区域植被NDVI增长。（4）在整个岩溶槽谷地区,土地覆被类型和气温是影响植被NDVI的主要驱动因素,解释率在25%以上,各因子的交互作用明显高于单因子作用。总体来看,人类活动对槽谷区植被恢复具有明显的积极影响。     

2001-2016年毛乌素沙地植被的生长状况

[目的]对2001-2016年毛乌素沙地植被生长状况进行研究,为该区域生态系统的可持续发展提供理论支持。[方法]基于MODIS EVI植被指数分析2001-2016年毛乌素沙地生长季和非生长季的植被生长状况,并讨论植被生长与气候变化、人类活动的关系。[结果]①毛乌素沙地植被覆盖度偏低,南部植被覆盖度明显高于北部区域。②毛乌素沙地2001-2016年植被覆盖度好转趋势明显。③生长季,毛乌素沙地南部和东部地区植被覆盖度变化速率大于中部和北部地区;且南部和东部的植被覆盖度部分呈显著增加,部分呈显著减小趋势。非生长季,南部地区植被覆盖度以显著增加为主。④毛乌素沙地EVI年最大值与降水呈正相关,与气温呈弱负相关;EVI年最小值与降水呈强正相关,与气温呈弱正相关。⑤农作物种植面积的增加、大规模人工造林以及大牲畜规模的控制等人类活动有助于植被覆盖度的提高。[结论]受气候因素和人类活动影响,21世纪以来毛乌素沙地植被生长状况好转。     

基于MODIS-EVI指数的四川省植被指数时空演变特征及驱动力

四川省地形地貌复杂,是长江流域生态屏障的战略要地,探究该区域植被覆盖时空演变规律,以此检验各项水土保持工程的完成度、生态环境建设举措的实施度具有重要意义。研究基于MODIS的增强型植被指数(EVI)数据,运用趋势线分析、莫兰指数分析、热点分析等方法,分析了2001—2018年四川省EVI植被指数的时空变化及其影响因素。结果表明:(1)四川省EVI植被指数空间上明显呈东高西低分布规律,空间异质性显著;(2) 2001—2018年EVI指数以0.22%/a的速率波动上升,13.6%研究区域的年际EVI变化率为负值,86.4%为正值。高值集中分布在四川东部广元、达州、宜宾、泸州、乐山、眉山和广安等地市,负值集中分布在甘孜、阿坝州以及成都市;2001—2018年四川省整体植被改善程度良好,但川西北高原和川西南山地地区的改善度明显低于川东四川盆地;(3) 2001—2018年四川省EVI植被指数增长明显,EVI指数变化与气象因子关联度低,与人工生态工程相关性高。生态工程建设是其变化的主要驱动力。     

巴音河流域植被与水文动态变化研究

近年来流域生态环境严重退化,成为我国区域生态环境演变研究的重点地区之一,而植被是生态环境中最重要、最敏感的自然要素,植被覆盖变化对区域生态环境质量有着重要影响。因此本文基于地理信息系统和遥感技术,采用一元线性回归分析方法,利用NASA全球数据中心16天合成全球250m的MODIS数据,分析了近11a来巴音河流域的植被分布及变化情况,并简单分析了植被生长的气候影响因素。结果表明,近11a来,巴音河流域7月份大部分地区植被的植被指数为0.1~0.4;植被指数变化率为-0.04~0.04;植被生长与气温和降雨的相关系数分别为0.06和0.03;巴音河流域植被处于非常低的分布状态,而自然植被的破坏是造成水土流失的主要原因,因此该区域植被生态环境非常脆弱,亟待改善。     

淮河中上游植被变化及其对气象因素的多时空尺度响应

[目的]植被与气象因子关系的多时空特征有助于深入理解流域生态系统,对生态环境保护具有重要意义。[方法]基于MODIS EVI数据与气象观测资料,结合趋势分析、Mann-Kendall检验和Pearson相关性分析方法,分析淮河中上游2001—2015年植被动态并探讨流域至局地尺度的植被与降水、气温的相关关系。[结果](1)流域植被整体呈明显增长趋势(p<0.05),EVI指数增长速率为0.055/10 a,冬季增速最大(0.075/10 a)、夏季最小(0.047/10 a),不同地类增速差异显著。(2)年均EVI呈增加的区域占流域总面积的93%,其中呈显著(p<0.05)及极显著(p<0.01)上升趋势约占82%,华北平原(主要为耕地)增速最大,山区、山丘区增速次之,郑州市辖区等呈显著下降(p<0.05);EVI变化的时空分布差异明显。(3)流域尺度春季EVI与同期(3—5月)和2—5月降水呈显著正相关(p<0.05),冬季EVI与同期降水呈极显著负相关(p<0.01),月EVI在3月、11月与最低气温呈显著正相关(p<0.05),在12月分...     

西北地区植被覆盖变化及其与降水和气温的相关性

基于1982—2006年半月最大化合成GIMMS—NDVI、降水和气温数据,利用线性回归、Sen+Mann—Kendall和相关分析等方法分析了中国西北地区植被变化及其与降水和气温相关的时空特征。研究结果表明:(1)1982—2006年,西北植被变化总体呈改善趋势,增速约为3%/10a(p=0.19)。大部分地区植被变化呈增长态势,主要分布在地表水资源丰富地区;只有少数地区呈下降趋势,主要分布在一些荒漠干旱地区。(2)近25a西北的降水量变化波动性较大,总体变化呈较弱减少趋势;气温年际变化波动性相对较小,总体变化趋势为显著上升。(3)从9月到翌年2月,即秋季和冬季,植被变化与当月降水相关程度较强;从3—8月,即春季和夏季,植被对降水的响应存在一定的滞后。而植被与气温相关,只有1,3月和12月存在一个月滞后,其他月份都与当月气温相关程度较强。(4)在干旱地区,地表水资源缺乏,植被与降水呈正相关,与气温呈负相关;在地表水资源丰富地区,植被与降水呈负相关,与气温呈正相关。     

基于像元二分模型的伏牛山地区植被覆盖度变化

植被覆盖度是反映区域生态环境的重要参数,研究植被覆盖度对评估区域生态环境质量具有重要意义。选用2000—2018年每年4—9月的MODIS NDVI数据基于像元二分模型对伏牛山地区逐月进行了植被覆盖度的反演,运用一元回归分析法,Hurst指数法,马尔科夫模型分析了伏牛山地区植被覆盖度的时空变化,并探究气象因子对植被覆盖度的影响。结果表明:(1)研究区植被覆盖较好,覆盖度的分布整体上呈现中间高,四周低的特点。(2)研究区内不同等级的植被覆盖度转化方式主要是由低水平覆盖度区向高水平覆盖度区的转化。(3) 2000—2018年研究区内有68%的地区其植被覆盖度呈增加趋势,表明近19年来伏牛山地区植被覆盖度整体呈上升趋势。(4)预计未来研究区内植被覆盖度呈减少趋势的地区占46%,呈增加趋势的地区仅占26%,由此可见伏牛山地区植被覆盖度未来的变化预计以减少为主。(5)伏牛山地区植被覆盖度的变化与气温和降水均呈现较强相关,其中气温是影响伏牛山地区植被覆盖度变化的主要因子。进一步分析该地区森林区域发现森林区域的植被覆盖度同样受气温的影响较大。     

青海省近10年草地植被覆盖动态变化及其驱动因素分析

草地是陆地生态系统的重要组成部分,认清其植被覆盖变化规律对草地可持续发展和草地生态系统的恢复具有重要意义。基于2005—2014年增强型植被指数(MODIS EVI)数据和气象数据,结合相关分析、残差趋势分析等方法,分析了10年间青海省生长季草地植被覆盖变化规律,以及气候因素和人类活动对其变化的影响。结果表明:(1)10年间青海省生长季草地EVI的年增长速率为0.0023,整体呈波动增加趋势,其中东部黄土高原区整体呈显著增加趋势,其次是青南高原区、柴达木盆地,环湖和祁连山区整体呈退化趋势。(2)青海省生长季草地EVI与温度和降水相关性显著,与平均温度和累积降水量的偏相关总体呈正相关关系,空间差异明显,与温度的关系更为密切。(3)从驱动因素来看,主要受气温驱动的区域有环湖和祁连山区(Ⅲ级)、青南高原区(Ⅳ级);主要受降水驱动的区域有东部黄土高原区(Ⅲ级和Ⅳ级);主要受气温和降水驱动的区域有柴达木盆地(Ⅱ级,Ⅲ级和Ⅳ级)、环湖和祁连山区(Ⅰ级和Ⅳ级)、青南高原区(Ⅱ级和Ⅲ级);其他区域主要受非气候因子驱动。(4)人类活动对青海省草地植被生长总体上呈正影响,尤其对于草地植被明显变化区域的生态系统建设和破坏起着主导的作用。     

秦岭牛背梁植被覆盖变化及其对气温的时空响应

[目的]揭示牛背梁保护区植被覆盖变化特征及其对区域气温的响应机理,为牛背梁地区的生态建设和管理提供依据。[方法]基于秦岭1975—2013年气温数据和2000—2013年NDVI数据,运用GIS空间分析技术以及相关检验和回归分析方法。[结果](1)近40a来牛背梁地区年均温增加速率为0.30℃/10a,1999年增温趋势达到显著水平。(2)2000—2013年研究区植被变化呈不显著的减少趋势,且季节和区域差异较大。(3)年尺度上,植被NDVI与气温整体呈正相关关系。季尺度上,春季植被NDVI与气温均呈显著正相关;夏季NDVI与气温呈不显著正相关;而秋季主要呈负相关。月尺度上,随植被生长阶段的变化,不同月份植被NDVI对气温的响应程度也有差异。[结论]牛背梁地区NDVI与气温关系密切,一年之中,5月植被对气温反应最敏感,且中高海拔地区的植被对气温的响应比低海拔植被更加敏感。     

黄土高原植被恢复与局地气候变化的关系

分析退耕还林以来黄土高原气候的时间变化特征和空间分布特征,研究黄土高原局域气候变化的时空差异性及其与植被恢复的相关性,旨在探讨区域气候是否会对植被覆盖变化做出响应。使用GIS和统计学方法,基于黄土高原区1981年以来的气象数据和2000—2013年的MODIS/NDVI数据,使用趋势分析和Kriging插值,分析气候要素的时空变化特征,结合线性相关性,分析植被恢复和区域气候变化的关系。研究结果表明:1)近30年来黄土高原的气候变化总体趋势是气温上升,而其他气候要素无显著变化;退耕还林以后表现为降水增加、气温不再升高、风速降低、湿度减小。2)2000年以来,黄土高原最高气温变化率、最小相对湿度变化率空间特征表现为条带状,且与夏季NDVI变化率具有相似的空间分布特征。3)植被NDVI与1—4月份的最低气温正相关性显著,与7月份的最高气温负相关性显著,与5—9月份风速负相关性显著,与5月和7月的相对湿度正相关性显著。4)南温带植被NDVI与年均最大风速的负相关性显著,中温带植被NDVI与年均最小相对湿度的正相关性显著,还与春、秋季平均最小相对湿度的正相关性显著。总之,黄土高原的气候变化受到全球气候变化的影响,但是植被覆盖变化也是局地气候变化的1个因素,在温度、风速和湿度方面表现比较明显。     

2000-2013年中国植被碳利用效率(CUE)时空变化及其与气象因素的关系

植被碳利用效率（CUE）是评估陆地碳循环的重要指标,探讨其动态特征对气候变化的响应对于陆地生态系统碳循环研究具有重要的指示意义。基于MOD17数据计算中国植被CUE,辅以地统计学理论,利用趋势分析、变异系数及相关性分析等方法,研究了2000—2013年中国植被CUE的时空变化特征,并结合气象要素数据剖析植被CUE对气候变化的响应。结果表明:全国植被年CUE在研究年限内总体上表现为轻微的增长趋势,具体表现为在2000—2007年以0.000 6的变化率呈现波动下降的趋势,而2007—2013年植被CUE呈现显著上升的变化趋势,该变化特征可归因于2007年气温及降水格局的改变;植被CUE空间分布具有明显的空间异质性,大体呈现西部高东部低的状态。CUE增加较明显的区域主要分布在内蒙古呼伦贝尔地区,青藏高原大部分地区,东部沿海地区以及台湾岛。而CUE呈减少趋势的区域分布范围较广,其中减少趋势较为明显的地区主要包括东北平原及华北华中的大部分地区,另江南地区及新疆部分地区也有零星分布。草地及森林区域植被CUE波动变化较小,表明该部分地区生态系统处于良性循环。不同植被类型的CUE均值表现为:草地（0.21） > 农田（0.14） > 森林（0.09） > 灌丛（0.06）。全国大多数地区植被CUE与降水呈正相关,而与气温则呈负相关,而这种相关性会随着区域气候格局及植被类型的变化而变化。总体上,全国植被CUE的增加主要归因于降水量的增加,而气温的升高则造成植被CUE的降低。     

基于贵州高原地貌分区的降水时空异质性特征

为探究贵州省高原山区不同地貌类型单元的降水时空异质性特征及其规律,利用贵州省19个气象站点1951—2018年共68 a的降水量、气温、湿度等数据,充分考虑不同海拔、经度与纬度对降水的影响,采用Mann-Kendall非参数突变检测、滑动平均与距平累积、反距离权重插值法等方法分析不同地貌类型区的降水及各影响因子的时空分布特征。结果表明:(1)贵州省降水总体呈下降态势,长时间序列下气温升温趋势较明显,相对湿度下降速率大于降水下降速率,降水与气温呈正相关;(2)非喀斯特地区降水呈微弱的上升趋势,其他5种地貌区降水均呈下降趋势,下降速率大小为:岩溶断陷盆地岩溶高原岩溶峡谷岩溶槽谷峰丛洼地;(3)岩溶峡谷区多年间降水量整体处于平均值以上,降水较丰沛,没有明显的枯水期;其余5种地貌总体上有1967—1980年与1993—2000年两个丰水期,1951—1960年、1985—1992年和2005—2018年3个枯水期;(4)除峰丛洼地无明显突变点外,非喀斯特(2013年)、岩溶槽谷(1984年)、岩溶断陷盆地(1986年)、岩溶高原(1980年)、岩溶峡谷(1986年)发生显著突变;(5)降水在空间特征上与经度呈正相关,与纬度和海拔呈负相关,不同地貌单元上降水空间分布特征为:岩溶高原岩溶峡谷岩溶槽谷非喀峰丛洼地岩溶断陷盆地。掌握不同地貌区降水时空特征及其变化规律,可为降水引起的自然灾害预警提供科学依据。     

1961—2020年沂蒙山区降雨侵蚀力时空变化特征

为了分析沂蒙山区降雨侵蚀力的时空变化特征,利用沂蒙山区20个国家气象站1961—2020年的逐日降雨数据,采用日降雨侵蚀力模型、Mann-Kendall趋势/突变检验法、累积距平法、小波分析、反距离加权插值(IDW)等方法进行了系统的研究。结果表明:沂蒙山区年均降雨侵蚀力为5 081.59(MJ·mm)/(hm²·h·a),且年际变化呈现波动上升的变化趋势; 年降雨侵蚀力存在22 a的主周期和7 a的次周期; 降雨侵蚀力年内多集中在汛期6—9月份,占全年的84.15%; 除秋季外,春季、夏季和冬季的降雨侵蚀力均呈现上升的变化趋势; 年均降雨侵蚀力空间上由东南向西北呈带状逐渐递减; 各气象站变异系数的范围是0.32～0.53,地区差异比较明显,西部地区相对较大,南部地区相对较小。沂蒙山区降雨侵蚀力的时空分布特征与侵蚀性降雨分布基本一致,并且集中分布在汛期,因此要加强研究区汛期尤其是7月、8月份的水土流失防治工作,可为研究区水土流失的监测、预报及治理等提供决策依据。     

贵州省1960-2014年不同地貌类型的气温变化特征

通过1960—2014年贵州省19个观测站的月均温观测资料,分析了贵州省气温变化的时空特点及不同地貌类型上气温变化特征,并采用有序聚类法、M-K法检验其突变性。结果表明:1960—2014年贵州省气温除岩溶盆地地区外,其他地区的年均温（岩溶槽谷、非喀斯特区、峰丛洼地、岩溶高原、岩溶峡谷）总体呈波动上升趋势,增温现象十分明显,岩溶高原增温速率最低,岩溶峡谷增温速率最高;极端最低气温和极端最高气温均呈上升趋势,且前者上升速率高于后者,1960—2014年温度上升的趋势中,极端最低气温的上升对增温的贡献率最大;此外,非喀斯特区、岩溶槽谷、峰丛洼地和岩溶高原均温在20世纪90年代后期出现发生突变,岩溶峡谷均温在2001年发生突变,岩溶盆地均温没有存在突变现象。     

2000-2015年川西地区植被NPP时空动态及驱动因子

对川西植被净初级生产力进行估算并分析了其时空格局变化及驱动因子与植被净初级生产力的变化关系,为深入认识川西植被生产力状况提供科学依据。在原CASA模型的基础上,通过区域实际蒸散量与区域潜在蒸散量对水分胁迫影响系数进行了改进,进而估算2000—2015年期间川西地区植被净初级生产力;运用逐像元趋势法分析了川西地区植被净初级生产力在研究期间内其空间变化情况;同时结合气象因子、土地利用变化、植被类型、地形因素、人类活动与植被净初级生产力进行了相关性分析。结果表明:川西地区植被空间差异明显,其NPP多年平均值为199 gC/（m²·a）,在2000—2015年期间,大面积区域植被NPP呈显著上升,汶川、泸定、金川、康定局部区域受自然灾害及人类活动等因素NPP呈下降趋势;降水、气温、太阳辐射等气象因子对植被空间格局分布产生一定影响,不同土地利用及植被类型的NPP差异较大;海拔与研究区NPP相关性非常显著（R²=0.896,p<0.001）;人类活动对汶川、泸定等局部地区负干扰明显。     

1980—2012年渭河源区水文演变趋势分析

渭河源区是渭河重要的水源补给区,也是黄土高原水土流失最为严重的地区之一。基于清源河渭源站1980—2012年水文监测数据,分析径流变化、河道泥沙变化、产沙量与归一化植被指数(NDVI)的相关关系,结果表明:渭河源区径流量年际波动较大,总体呈现减少趋势,2000年后减少明显;5—10月份是一年中径流量较大的时段,这与降水量的分布较为一致;渭河源区河道含沙量总体处于降低的趋势,5—9月份河道含沙量较高,这与植被生长和降雨有关;随着NDVI值的增加,河流含沙量呈现明显减少趋势。     

黄土高原中部降水梯度带植被覆盖度动态变化特征

黄土高原植被生长的水分环境从东南向西北呈现明显的梯度变化,定量分析各降水梯度带植被覆盖度空间分布特征和演变趋势,对正确评价退耕还林草工程的生态效应具有重要意义。选择一条垂直于降水梯度变化的样带,利用MODIS/NDVI数据,基于像元二分模型获取了研究区2000—2010年植被覆盖度空间分布特征,采用斜率法和相关系数法分析了植被覆盖度的变化趋势和影响因素。结果表明:(1)研究区植被覆盖度在空间分布上由东南向西北降低,东南部地区植被覆盖度达82.6%,北部荒漠地区仅为38.6%;(2)由于退耕还林草工程的实施,该区11a间植被覆盖度整体呈现上升趋势,其中2007年植被覆盖度值最高,为65.3%,与降水年际变化趋势一致;(3)研究区植被覆盖度主要受当年4—8月降雨量和气温影响,时间序列具有显著相关性。     

山西省2003-2012年植被时空变化格局及对气候因子的响应

利用2003—2012年卫星遥感数据归一化植被指数(NDVI)、山西省17个气象站逐日气温、降雨量资料和土地覆盖数据,分析了山西省近10a来NDVI的时空变化特征,及其对气候因子的响应。结果表明:近10a月NDVI变化呈现单峰型;7—8月份的植被整体呈中度改善;各个行政区中临汾、吕梁地区为明显改善;太原、忻州、晋中为中度改善;朔州、运城、长治、阳泉为轻度改善;大同与晋城地区基本不变;自然植被覆盖类型方面,林地、灌丛、草地3种自然植被覆盖类型都呈现改善趋势,林地为轻度改善,灌丛与草地为中度改善;山西省东南部地区的NDVI普遍高于西北部地区,且西北部的植被增长状况比东南部较好。基于月尺度的NDVI与气温呈显著正相关,而降雨量对NDVI变化存在一个阈值;基于年际尺度的NDVI与气温、降雨量的单变量相关不显著;基于月尺度的NDVI与同期的气温和降雨量的复合相关模型优于单变量相关模型。     

典型岩溶石漠化区土壤剖面水分和温度动态规律及传输特征

针对岩溶石漠化地区土壤含水量(Soil Water Content,SWC)和土壤温度(Soil Temperature,ST)的野外连续监测及相关研究较少,为深入探讨岩溶石漠化地区SWC和ST的动态变化规律及其耦合特征,在云南省蒙自市岩溶断陷盆地的典型高原石漠化地区择点,对气象因素和10 cm,40 cm,80 cm深度SWC,ST进行了一整年连续监测,结合多元统计和水热传输理论进行了分析。结果表明:(1)高原石漠化地区不同深度的SWC在非集中降雨期浅层大于深层,集中降雨期深层大于浅层。降雨停止后SWC迅速衰减至初始状态,浅层土壤干湿交替迅速,集中降雨有利于深层SWC补给;(2)基于多元统计的冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)讨论了SWC和ST的影响因素,结果表明SWC的影响因素主要为降雨、日累计辐射、气温和蒸散发,ST的影响因素主要为气温,降雨对于SWC的方差解释率仅为39.5%,而气温对于ST方差解释率为77.4%;(3)在土壤物质与能量传输方面,越靠近地表的土壤在热传导方面作用越明显、热储存作用越弱,0—40 cm深度的土壤基本为向下传热层,40—80 cm土壤主要储存热量或向上传热。土壤蒸汽水夏秋季储存、春冬季排放,蒸汽水通量变化曲线与热通量变化曲线趋势近乎相同,ST是蒸汽水运移的主控因素。热量和蒸汽水储存在土壤中,可为石漠化地区的植被恢复提供条件。