基于SPEI的贵州省分区干旱时空演变特征

[目的]干旱对贵州省水循环及水资源管理系统造成严重破坏,科学合理地认识干旱时空演变对抗旱减灾及社会稳定至关重要。[方法]利用贵州省18个气象站点1960 2012年逐月降水和平均气温数据计算标准化降水蒸散指数SPEI评估干旱,采用M-K趋势检验、B-G分割法、极点对称模态分解法ESMD和反距离权重插值法分析了贵州省分区分时段干旱时空演变特征。[结果]贵州省月、季和年尺度SPEI序列均呈波动下降趋势,其中夏季和冬季SPEI序列变化未通过显著性检验,且20世纪60 90年代,贵州省各分区干湿变化具有较强的一致性,21世纪各分区的干湿变化不具有明显的一致性;以黔西北年SPEI为例,基于ESMD分解法得到3个模态分量IMF和1个趋势项R,从R看出干旱指数整体上呈波动“减小-增大”趋势,分析IMF1-IMF3振荡可得黔西北地区干旱具有2.1、7.6和26.5a的周期特征,且年代际周期26.5a在干旱变化中起主导作用,ESMD法在非线性、非平稳时间序列周期及趋势分析中应用效果较好;依据B-G分割法检测结果,得到1960 1986年、1987 2003年和2004 2012年3个研究时段,2004 2012年黔西北地区的冬旱强度和黔西南地区的春旱频率达到最大,分别为1.82和77.78%,2004 2012年四季干旱强度明显增大,且1986 2012年贵州省高强度干旱呈现由北向南转移趋势,1960 2003年四季干旱高频区呈现由东南向西北转移趋势,1960 2012年各分区四季干旱频率呈现增加趋势。[结论]贵州省各分区呈干旱化趋势,且干旱频率和强度呈现不同程度的增加。     

基于NDVI的云南省临沧市植被覆盖分析

该文选取云南省临沧市为研究区域,利用2001—2015年MODIS中国植被指数合成产品Tiff遥感影像对临沧市植被覆盖进行分析。研究通过arcgis软件对遥感图像进行分析统计,汇总得研究区内15年各月的植被归一化指数,并对植被归一化指数的月、季和年变化进行分析,得出临沧市植被覆盖的变化趋势。而后,通过对比研究区数字高程影像与夜间灯光指数探索出临沧市植被分布存在的区域分布特征。同时,通过对行政区分区统计得出临沧市各区县植被归一化指数值,并结合其产业与社会状况进行分析。      

贵州省植被覆盖时空分布特征研究

利用RS和GIS技术,采用美国NASA最新的全球植被指数变化研究数据(GIMMS NDVI),采用均值法、差值法、一元线性回归模拟法,对贵州省1982-2003年的地表植被覆盖的时空分布变化特征进行了分析,旨在为分析评价贵州生态环境提供参考.     

基于遥感的疏勒县植被覆盖时空变化研究

[目的]评价疏勒县生态环境质量及生态环境演变过程.[方法]基于Landsat遥感影像数据,利用归一化植被指数NDVI、像元二分模型、中心迁移模型等方法分析了 1996-2017年疏勒县植被覆盖时空演化.[结果]①疏勒县植被覆盖分布总体以高植被覆盖为主成大面积片状分布,中、低植被覆盖主要以盖孜河和克孜河为轴线,相对围绕高...     

中国区域植被对降水异常的时空响应特征

【目的】分析中国植被生长对降水异常的响应方式及其强度。【方法】基于1982―2015年GIMMS-NDVI和高分辨率栅格气候数据,采用二阶偏相关和时滞相关分析方法,研究了中国区域植被生长对降水异常响应的时空模式。【结果】①中国生长期植被NDVI呈显著的上升趋势,上升幅度为0.000 7/a,而降水年际间波动较大,整体趋势并不显著;②NDVI与降水异常的偏相关系数呈现显著的空间差异性,内蒙古中东部植被生长受降水异常的影响最为显著;③总体而言,植被生长对前1个月降水异常的响应最强烈,并且与超过3个月累积的降水异常相关性最强,而受同期降水异常的影响并不明显。【结论】降水变化对半干旱区植被生长活动影响最大;同时,不同植被类型的地区,植被对降水异常的响应模式存在显著差异,相比于灌木和草地,森林受降水异常的影响更小,且响应更迟缓。     

基于SPEI指数的金沙江流域气象干旱时空特征分析

金沙江流域水能资源丰富,是长江经济带重要的水源地,分析其干旱时空演变规律特征,对水资源管理规划及下游的农业生产具有重要的指导意义。基于金沙江流域28个气象站1960-2020年逐月降水和气温资料,计算了年尺度和季尺度的标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）,定量分析了季尺度和年尺度不同等级气象干旱发生频率的年代变化规律及空间分布特征,并采用云模型分析了年尺度气象干旱时空分布的随机性与稳定性。结果表明,年尺度上,金沙江流域主要以轻旱和中旱为主,呈现轻旱高频和重旱低频的特点,且整体趋于干旱化;季尺度上,四个季节干旱频率均在30%左右,主要以春季和夏季干旱为主;空间分布上,丽江一带干旱发生频率较高。云模型分析结果表明,年尺度上,SPEI指数时间分布的离散程度较空间分布的大,不均匀性更加不稳定;时间分布上站点间干旱程度差异随年际变化增大,且不均匀性趋于不稳定;空间分布上,随着熵值的增大,超熵值减小,期望越低的站点相对多年平均干旱程度波动越大,其干旱程度的不均匀性越稳定。     

2000—2016年辽宁省NDVI时空变化及其与降水量的关系

为了开展辽宁地区的生态环境保护和干旱预警,基于MODIS遥感影像的MOD13A2数据,对辽宁省2000-2016年归一化植被指数(NDVI)的时间变化和空间变化进行分析,并研究归一化植被指数与降水量的相关性.结果表明:辽宁省NDVI的空间分布区域性较为明显,呈现出东部最高、中部和南部次之、北部较低、西部最低的特点.辽宁省年均NDVI值的年际变化总体上呈现波动上升的趋势,植被覆盖度呈增加的状态.NDVI年内存在季节变化,且呈现单峰型.最大值和最小值基本上分别发生在7月和5月.辽宁省NDVI与降水量两者有相关性,且与降水量存在一定的滞后性.     

鄂尔多斯市近10年植被变化及其与降水的响应关系

利用EOS／MODIS卫星遥感数据,对鄂尔多斯市2002-2012年地表植被指数及变化成因进行了分析。鄂尔多斯市近11年来NDVI虽具有一定的波动性,但整体呈明显的增长趋势,与降水量呈现显著的正相关关系。NDVI大于0.4以上的面积逐年增加,表明该地区植被覆盖率逐年增加,生态环境得到有效改善。分析其主要原因,在于生态建设政策及资金投入力度的大幅增加。     

黄河流域中游地下水干旱演变规律及其对植被变化的响应

【目的】明确黄河流域中游地下水干旱时空演变规律。【方法】基于GRACE/GRACE-FO卫星数据和GLDAS数据计算标准化地下水干旱指数SGDI,利用改进的Mann-Kendall趋势检验研究和识别黄河流域中游的地下水干旱时空演变规律,利用Spearman相关分析研究地下水干旱对植被变化的响应。【结果】(1)黄河流域中游地下水储量异常以-0.027mm/d的速率变化,时空分布极不均匀。(2)地下水干旱时间上分布不均匀,在2018年之后发生中度甚至重度的地下水干旱,且SGDI的Theil-Sen变化率为-4.10×10-4/d,未来地下水干旱有显著的增加趋势。(3)地下水干旱空间上分布不均匀,干旱增加趋势面积占比为63.02%,未来干旱恶化趋势增加,出现自西南向东北加剧现象。(4)植被变化对地下水干旱的驱动作用不显著。【结论】黄河流域中游地下水干旱较严重,地下水干旱对植被变化存在不显著的响应。     

基于RS的安宁河上游植被覆盖时空变化研究

以TM和ETM+遥感影像为数据源,利用RS和GIS技术,提取和分析了1999—2010年安宁河上游植被覆盖度及其时空变化特征,并结合Aster DEM数据分析了不同海拔高度带和坡度带的植被覆盖分布及变化特征。研究结果表明,研究区植被覆盖状况总体较好,植被覆盖度fc≥0.5的区域面积占研究区总面积的比例达60%以上;研究区植被覆盖度总体呈增加趋势,Ⅰ级(fc≥0.7)、Ⅱ级(0.5≤fc0.7)和Ⅲ级(0.3≤fc0.5)植被覆盖度区域面积分别增加了1.24%、4.36%和2.28%,而Ⅳ级(0.1≤fc0.3)和Ⅴ级(fc0.1)植被覆盖度区域面积呈减少特征,分别减少了25.72%和12.28%;植被覆盖度较低的区域主要分布在海拔高度相对较低的地带,随着海拔高度的升高植被覆盖度呈现出先增加后减少的趋势,海拔高度低于3 000 m的地带植被覆盖变化较为明显,主要表现为低植被覆盖度向高植被覆盖度转化,其中海拔高度低于2 500 m的地带变化最为显著,海拔高度大于3 000 m的地带受人为活动影响小,植被覆盖变化相对较小;研究区植被覆盖度较高的区域主要分布在坡度相对较陡的地带,而植被覆盖度较低的区域主要分布在坡度相对较缓的地带,植被覆盖度变化较为明显的区域主要集中在坡度25°~45°的地带,其次是坡度0°~25°的地带;坡度45°以上的地带受人为活动影响小,植被覆盖变化不明显;受水热条件的影响,研究区植被覆盖度随坡向的变化特征呈现从大到小依次为阳坡(135°~225°)、半阳坡(45°~135°)、半阴坡(225°~315°)、阴坡(0°~45°,315°~360°),1999—2010年各坡向地带的植被覆盖度均有不同程度的提高,其中,阳坡提高幅度相对较大,阴坡提高幅度相对较小。     

基于TAVI的长汀县植被覆盖度时空变化研究

植被覆盖度(FVC)是指示生态环境状态的重要参数,开展区域FVC估算与分析对于科学决策具有重要意义。利用1988—2013年5个时期的Landsat系列遥感数据,引入地形调节植被指数TAVI来估算FVC,有效消除了阴坡和阳坡由于地形不同造成的差异。研究结果表明:长汀县植被覆盖情况总体良好,中高以上植被覆盖度区域占全县面积的65%以上,植被覆盖度较高区域主要分布在县域周边;中低以下植被覆盖度区域不到全县面积的15%,主要分布在中部沿汀江两岸的水土流失严重乡镇。1994年植被覆盖度最差,1988—1994年植被覆盖度降低幅度较大,在全县各乡镇都有分布,主要与1993—1994年冬季的严重霜冻有关;1994年后,植被覆盖度逐步提高,2003年以后,植被覆盖度增长较快,尤其是中部原水土流失严重乡镇的植被覆盖度显著改善。长汀县植被覆盖度的变化情况与地方政府对水土流失治理的投入强度密切相关,特别是2000年以来的高强度投入与治理,极大地改善了当地的植被覆盖状况。     

黄河中下游伊洛河流域2002—2021年植被覆盖度时空变化及影响因素分析

【目的】探究黄河中下游伊洛河流域2002—2021年植被覆盖度的时空变化规律及影响因素。【方法】基于2002、2007、2011、2016、2021年Landsat卫星数据,结合像元二分模型提取该流域植被覆盖度,利用变异系数和线性回归分析揭示植被覆盖度的时空变化规律,从自然因素和人类活动因素2个方面分析流域植被覆盖度时空变化的影响因素。【结果】2002—2021年,流域西部、南部源头山区为高植被覆盖度地区,自西向东沿河道区域及中北部地区的植被覆盖度较低,东部为低植被覆盖度区域。流域高和较高覆盖度面积占比合计为65.29%,中等植被覆盖度占比为17.66%,较低、低覆盖度占比为17.05%。流域整体植被覆盖度较高,且呈先降低后升高的趋势。2002—2021年,植被覆盖度较为稳定的区域占比为44.14%,植被覆盖度有所改善的区域占比为32.25%,轻度退化区域占比为17.27%,明显退化区域占比为6.34%。自然因素对植被覆盖度的影响程度由高到低依次为高程、气温、降水和坡度。植被覆盖度随高程、降水和坡度的增加而增加,随温度的增加而降低。人类活动的正向影响大于负面影响,是导致植被覆盖度逐渐增...     

青海湟水流域气温与降水时空变化特征

为了分析青海湟水流域气温与降水的时空变化特征,选取流域13个气象站点1959―2006年逐日降水与气温资料,用Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法研究了气温与降水时空变化特征。结果表明,流域多年平均年降水量在年内分配极不均匀,降水量在春季和冬季有增加趋势,夏季和秋季有减少趋势;降水量以2.13 mm/10 a的速率减少。流域多年平均气温和月平均气温均呈升高趋势,年平均气温以0.348℃/10 a的速率升高。降水和气温空间分布极不均匀,流域西北和东南地区降水量较少,中部地区降水量较多;流域多年平均气温自西北地区到东南地区逐渐升高。年降水系列的突变点在2001年,第一主周期为3 a,第二、第三主周期分别为8 a和15 a;年平均气温系列无突变点,第一主周期为25 a,第二、第三、第四主周期分别为8 a、15 a和3 a。     

基于SPEI的南盘江流域近40年冬春干旱时空特征研究

以标准化降水蒸发指数(SPEI)作为干旱指标,根据SPEI的总体变化趋势、干旱覆盖范围、发生频率、周期及空间分布,分析南盘江流域冬春干旱的时空分布特征。结果表明,1971—2010年,南盘江流域年均SPEI处于下降趋势且存在6、10年的周期变化;干旱覆盖范围逐渐扩大,轻旱呈下降趋势,中旱及重旱呈上升趋势;流域各地区发生不同程度干旱,轻旱由西南向东北方向递减,重旱与之相反,中旱则以西南至东北方向中部最低;流域内冬春干旱多为中旱。     

2010—2019年三亚市NDVI时空变化特征

归一化植被指数（NDVI）作为反映植物生长特征的重要指标,对于地表植被覆盖与植被生长状况的研究有重要意义。基于MODIS NDVI遥感数据,分析了三亚市2010—2019年归一化植被指数时空变化及变化趋势,并对NDVI与降水量和日照时数进行相关性分析。结果表明:近10年来,研究区NDVI月变化特征为5—10月增加,11月—次年4月降低,这与三亚市处于热带海洋性气候区有极大关系。NDVI年际变化呈增加趋势,年平均增长0.721 9,为中高植被覆盖度,空间上表现为北部高,中西部低的分布特征,北部常绿阔叶林地区比中西部草原地区生态稳定性更强。Pearson相关分析表明,NDVI与降水量整体上呈正相关,与日照时数呈负相关。      

基于SPEI指数的内蒙古多时空尺度干旱特征分析

【目的】分析内蒙古地区1951—2018年的多时空尺度干旱变化特征,为该地区农业生产科学减灾提供理论依据。【方法】基于1951—2018年内蒙古地区50个基准地面气象观测站的连续日值气象数据,采用标准化降水蒸散指数（SPEI）和Mann-Kendall趋势检验分析方法研究了内蒙古不同时空尺度干旱演化特征。【结果】时间上,1979年前后是内蒙古地区气候变化的一个关键突变点,大部分地区干旱有所缓解,逐步进入湿润转变期,但内蒙古西部地区自1996年前后又进入新一轮干旱期。空间上,内蒙古中西部和赤峰、通辽的部分地区干旱形势较为严峻。【结论】SPEI指数可以较好地表征内蒙古长期的干旱变化特征。     

锡林郭勒草原植被覆盖度时空动态与影响因素分析

以MODIS地表辐射率数据对内蒙古自治区锡林郭勒草地进行研究,分析了2001—2013年生长季(4—10月份)草甸草原、典型草原、沙地草原和荒漠草原4种草地类型植被覆盖度(fv)的时空变化特征,用变异系数(C_v)衡量各类草原f_v的变化程度,并结合气象和放牧数据分析气候变化和人类活动(放牧)对草地f_v的影响。结果表明,在不同年份各类型草原f_v均表现为由东向西递减的规律,同类型草原年际间fv呈不显著波动变化。研究区多年f_v的Cv结果表明有78.66%地区属脆弱和很脆弱水平,其中典型草原和沙地草原属脆弱级别,而荒漠草原属很脆弱级别,只有草甸草原属稳定级别。降水量对f_v的影响较大,呈显著正相关关系;而温度对fv的影响较小,呈不显著负相关关系;牲畜养殖数量对f_v影响较大,锡林郭勒盟草原的适宜综合牲畜养殖数量为39只/km~2(以标准羊计)。     

基于MODIS—NDVI时序数据的鄱阳湖流域植被覆盖时空变化

植被指数作为表征地表植被覆盖和生长状况的有效度量参数,在植被监测中较常用。以鄱阳湖流域为研究区,利用SG滤波法、最大值合成法及一元线性回归模型建立了鄱阳湖流域NDVI时序数列集,并分析了该流域植被指数NDVI时空分布特征,表明:1)不同时间序列上的NDVI变化趋势基本保持一致,受自然环境的影响,个别年份出现异常;2)在像元尺度上通过slope提取年际变化率,大致分为五级,中度改善(slope40)、轻度改善(20slope40)、轻度退化(-40slope-20)、中度退化(slope-40)和基本不变(-10slope10),其中总改善面积11.3762万km~2占总面积的70.1369%,植被退化面积约占总面积的9.2681%,因此总体来说2000~2016年,鄱阳湖流域植被覆盖成好转趋势。     

近32年黄河流域植被覆盖时空演化遥感监测

植被覆盖动态变化及其空间格局演化研究是了解土地资源和环境变化的重要方式,对科学合理地改善生态环境具有重要意义。基于1982—2013年GIMMS-NDVI时序数据,运用均值法、变异系数法、趋势分析法、Hurst指数法,分析了黄河流域植被覆盖时空格局和演化趋势。结果表明:在时间上,黄河流域32 a来NDVI月平均波峰值主要出现在5—9月份,其中以8月份的0.546居首。在年际变化方面,黄河流域植被覆盖呈现较为缓慢的增长趋势,增速为0.018/(10 a);在植被覆盖变异方面,黄河流域在1982—2013年间NDVI变化总体处于低态势的波动过程,其中变异系数小于0.1的低波动变化的区域占流域总面积的53.88%;在空间分布上,黄河流域NDVI多年均值小于0.4的低植被覆盖区域约占流域总面积的24.65%,大于0.6的植被覆盖较好的区域约占流域总面积的45.73%,植被分布从北至南呈阶梯状逐渐增强的变化态势;在变化趋势上,32 a间黄河流域植被覆盖整体在不断改善,约59.49%的地区植被覆盖得到了改善,约33.96%的区域植被覆盖基本没有发生变化;在变化可持续性方面,黄河流域未来植被覆盖变化类型主要是基本不变和持续改善2类,分别占流域总面积的33.56%和58.81%。     

2000—2014年中国粮食主产区植被水分利用效率时空演变特征研究

【目的】实现在气候变化背景下对粮食产区农业水资源的优化配置和水分的高效利用。【方法】利用Python、ArcGIS软件和MODIS遥感估算的MOD17和MOD16数据产品,研究了中国粮食主产区(东北、内蒙古、华北、南部)2000—2014年植被生态系统水分利用效率(water use efficiency,WUE)的时空分布规律。【结果】①年WUE(以碳计,下同)整体呈上升趋势,增速为0.013 g/(mm·m2·a)(P<0.01),2个转折点分别出现在2003、2010年;②年内WUE的变化主要呈M型的双峰模式,峰值出现在4—5月、9—10月,而季节尺度上WUE的变化具有显著差异;③不同时间尺度的WUE空间分布上具有明显的异质性;④2000—2014年来全区年WUE整体呈上升趋势,其中呈上升趋势的面积占84.01%,但上升幅度以轻度、中度为主;⑤各季WUE整体呈上升趋势,但是不同季节WUE发生上升的区域位置、面积和显著性的大小都不同。【结论】在气候变化背景下,2000—2014年中国粮食主产区植被生态系统WUE呈上升趋势,且年内呈M型的双峰结构,季节和空间尺度上的分布具有显著差异。