定量评估京津冀气候变化和人类活动对植被NPP变化的 相对作用

气候变化和人类活动是影响植被生长的两个重要因素,定量评估两因素对京津冀地区植被净初级生产力（NPP）的相对作用,对了解该区域植被变化的驱动机制,改善生态环境具有参考价值。基于2001−2020年CASA模型的NPP数据和气象数据,采用“去趋势回归残差法”定量区分气候变化和人类活动对京津冀地区植被NPP的影响。结果表明：(1)京津冀地区47.8%的植被呈现显著改善的状态,4.5%呈现显著退化的状态。张家口中部地区植被NPP增加趋势最大,经济发达的城市群（除北京外）减少趋势显著;（2）京津冀大部分地区植被得到显著改善的主要原因为气候变化和人类活动的共同作用,其中气候变化对NPP影响为1.5gC·m−2·a−1,人类活动为2.4gC·m−2·a−1;（3）气候变化和人类活动对植被显著改善的贡献率平均为25.8%和74.2%。气候变化贡献率大于80%的区域面积约占1.3%,主要集中在张家口西北部、沧州东部等地;人类活动贡献率超过80%的区域面积占比22.1%,主要集中在张家口中部和西南部、承德大部、沧州南部、衡水大部等地。而人类活动对植被显著退化区的作用高达94.9%。研究结果表明人类活动在植被生长能力恢复和退化中的作用大于气候变化,因此,京津冀植被恢复的生态建设中应重点关注人类活动的影响。     

气候变化和人类活动对西南喀斯特地貌区植被NDVI变化相对作用

定量厘定气候变化和人类活动对西南喀斯特地貌区植被NDVI变化的相对作用,可为揭示喀斯特地貌区植被NDVI时空演变特征及其驱动机制提供依据。以MODIS NDVI、SRTM DEM、基于站点的气象数据为数据源,建立Theil-Sen Median斜率估计、残差分析、相对作用分析等多数学模型,分析了2001—2019年西南喀斯特地貌区气候变化和人类活动对植被NDVI变化的相对作用,揭示植被NDVI与降水、气温、相对湿度和日照时数的相关性。结果表明:研究时段内西南喀斯特地貌区植被NDVI总体上呈上升态势,植被NDVI变化趋势呈现明显的空间异质性,植被NDVI增加的区域面积远大于减少的区域面积; 研究区植被改善和植被退化均受人类活动的主导。研究时段内西南喀斯特地貌区植被NDVI与降水、气温以及相对湿度整体呈正相关,相关程度依次递减,与日照时数呈负相关。综上可知,研究时段内西南喀斯特地貌区植被覆盖呈改善态势,人类活动可被认为是影响西南喀斯特地貌区植被NDVI变化的主要驱动力,植被NDVI与降水、气温、相对湿度和日照时数的相关系数在空间上呈现明显的异质性。     

气候变化与人类活动对闽江流域径流变化的影响

定量分析气候变化和人类活动对径流的影响是探究径流演变机制及水土流失防控的关键之一.采用Trendfree prewhitening MK检验法分析闽江干流及3大子流域1960-2010年径流和气象要素的变化特征,并将经验判别法和气候弹性系数法相结合,分析气候变化和人类活动对闽江流域径流变化的影响.结果表明:闽江流域的年径流、降雨量总体呈上升趋势,潜在蒸发量则为下降趋势,且在20世纪70年代初发生突变;闽江干流和3大子流域的气候变化导致径流增加,其中降雨量的增加和潜在蒸发量的减少是主要原因,而人类活动主要起减流的作用;干流和3大子流域气候变化对径流变化的贡献率高于人类活动,仅21世纪初建溪流域和沙溪流域除外.可见,气候变化是闽江流域径流增加的主要原因,但人类活动的影响不容忽视.     

定量分解气候变化与人类活动对季节径流变异的贡献率

变化环境下径流序列可能发生变异。当前径流变异的贡献率分解研究多集中于年尺度,而对季节尺度的关注不足。以黄土高原典型流域——泾河流域为研究对象,应用小波分析方法揭示其季尺度径流序列的演变规律,采用有序聚类法和累积距平法对其径流序列进行变异诊断,最后采用累计斜率变化率比较法定量分解气候变化和人类活动对其四季径流变异的贡献率。结果表明:(1)泾河流域夏季和冬季径流的周期变化均在20世纪90年代左右有发生转变,均由小尺度周期变化转变为较大尺度周期变化;(2)春、夏、秋和冬季径流分别在1969年、1996年、1985年和1990年发生变异;(3)人类活动对春、夏、秋和冬季径流变异的贡献率分别为50.40%,89.69%,39.14%和84.59%,在夏季和冬季人类活动(主要是水土保持措施的不断深入)对泾河径流变异的贡献占主导地位,且干扰影响了径流的周期变化。     

气候变化与人类活动对石羊河流域

从石羊河流域地下水循环的角度,分析了多年气候和人类活动的变化趋势及对地下水动态的影响;运用主成分回归法对影响民勤盆地地下水位动态变化的气候和人类活动因素进行了耦合分析,定量研究了其影响力.研究结果表明:近45 a来,流域平均气温呈现升高趋势,降水量略有增加,蒸发量为波动增加趋势;人类活动通过扩大灌溉面积,提高渠系衬砌率,大量开采地下水改变着地下水的补排条件,人为因素在民勤盆地地下水位动态变化过程中起主导作用,占总影响力的79.12%.受气候变化和人类活动共同作用的影响,流域平原区地下水位大幅度下降,生态环境趋于恶化.     

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...     

气候变化和人类活动对祖厉河输沙量变化的影响分析

根据祖厉河干流代表水文站会宁、郭城驿、靖远1955—2012年的降水、输沙量资料,分析了祖厉河输沙量变化规律,以及气候变化和人类活动对祖厉河输沙量变化的影响。结果表明,1955—2012年祖厉河输沙量显著减少并仍呈减少趋势,气候变化对输沙量减少的影响很小,人类活动起主导作用,2000年以来人类活动对输沙量减少的影响呈减弱趋势。     

气候变化与人类活动对盐池县生态环境的影响

利用宁夏回族自治区盐池县1981-2010年气候、社会经济数据,采用倾向率法、一元线性回归方程拟合等,深入分析了盐池县气候变化与人类活动对生态环境的影响。结果表明,盐池县正处于气候暖干化时期,1981-2010年,气温以0.22℃/10a的速率上升;降水量以1.44mm/10a的速率在波动中下降;蒸发量以9.85mm/a的速率下降。不同时期人类活动对生态环境的影响不同,20世纪80,90年代的滥挖、滥牧、滥采造成该地区生态环境恶化。2001年起,退耕还林(草)、禁牧等对盐池县生态环境产生了积极的影响,扭转了20世纪90年代生态环境恶化的局面,并开始表现出一定抵御自然灾害的能力。研究认为,人类活动是盐池县近30a生态环境演变的主导因素。因此,只有合理开发、利用自然资源,推进人与生态环境和谐共处,才能保障盐池县经济社会的可持续发展。     

渭河流域气候变化与人类活动对径流的影响

以黄河最大的一级支流渭河为研究对象,根据渭河流域华县水文站1958--2011年径流资料,采用Mann—Kendall趋势检验、Pettitt非参数统计和双累积曲线法分析径流序列的变化趋势和突变点,同时采用水量平衡法定量分析气候变化和人类活动对径流量的影响。结果表明：1）华县水文站径流量呈显著下降趋势（标准正态统计变量〈-2．23）,年均递减系数为0．86mm／a;2）径流量自1994年呈显著性减少趋势,据此将径流序列划分为2个阶段,即基准期1958--1994年和变化期1995—2011年;3）变化期较基准期在枯水年、平水年和丰水年径流量分别下降64．6％、41．3％和45．5％,枯水年流量下降趋势最为明显;4）华县站以上控制区内降雨变化和人类活动对径流变化的贡献率分别为49．0％和51．0％,气候变化对渭河径流量的影响主要是由降水量的减少引起的。     

滦河流域气候变化与人类活动对径流的影响

以滦河流域为研究区域,应用敏感性分析和双累积曲线法分析气候变化和人类活动对研究区径流变化的影响。结果表明:研究区流域径流存在明显的下降趋势,与基准期(1956—1979年)相比,变化期(1980—2013年)径流量减少了52.59mm(50.43%);滦河流域径流对降水的敏感性系数Q/P为0.336 1,对潜在蒸散发的敏感性系数Q/E_0为-0.123 5,气候变化影响量为22.23mm;滦河流域径流变化过程中,人类活动影响量为32.07mm,其贡献率为57.26%,远大于气候变化的影响39.69%,人类活动的影响是导致滦河流域径流减少的主要因素。     

定量区分人类活动和降水量变化对泾河上游径流变化的影响

基于泾河上游(泾川水文站以上)52年(1954-2005年)的径流和气象年数据,研究了上游地区的气候和径流变化特征,发现年降水量变化趋势不明显、器皿年蒸发量有微弱下降趋势,而年径流量却呈明显降低趋势.根据年降水量-年径流深的双累积曲线,划分出了径流变化的5个阶段分别为1954-1960年、1961-1971年、1972-1980年、1981-1997年和1998-2005年.并以1954-1960年段作为基准期,定量估算了其他年段内人类活动和年降水量变化对年径流深变化的贡献,发现除1991-1997年段降水量偏低对径流减少起很大作用以外,在其它年段径流的变化更多的受到人类活动的影响,在1961-1971年、1972-1980年和1981-1990年3个年段,人类活动对径流增加的贡献量分别为52.71,9.22,3.42 mm;而降水仅在1961-1971年对径流具有增加的贡献量为5.38 mm,在其它两个年段对径流具有减少的贡献量,分别为2.85 mm和2.93 mm;在1998-2005年,相对于降水量对径流的增加贡献量为1.73 mm的情况下,人类活动对径流的减少具有较大的贡献量为24.87 mm.最后,探讨了进一步定量区分气候变暖和具体人类活动对蒸散和径流变化贡献的研究需求.     

气候变化和人类活动对天山北坡净初级生产力变化的影响

天山北坡是中国农牧业发展基地，也是"一带一路"开发重点区域。气候变化和人类活动是影响天山北坡净初级生产力（Net Primary Productivity, NPP）的2个重要因素，定量评估气候变化和人类活动对天山北坡草场可持续性利用具有重要意义。该研究采用MODIS C6遥感数据、气象数据和野外实测数据，分析2004-2015年气候变化和人类活动对天山北坡NPP变化的影响。结果表明：2004-2015年天山北坡实际净初级生产力（Actual Net Primary Productivity, NPPA）介于128.67～170.49 g/(m2·a)之间，总体呈现增加趋势；西部区域NPPA年均值最高，天山北坡NPPA的主要供给区是中西部区域。天山北坡不同区域年均温度及降水量呈现明显差异，降水对NPPA的影响大于温度。同时，人类活动对NPP的影响（Human Activities on Net Primary Productivity, NPPH），总体上由负作用逐渐向正作用转变，正作用增强区域主要分布在奇台县、木垒县和天山北坡东部部分地区，负作用逐渐增强区域主要分布在奎屯市及乌苏市部分地区。     

气候变化和人类活动对吴起土壤侵蚀的影响

通过分析GIMMS和SPOT VEGETATION的NDVI数据,1997年和2007年TM卫星数据,以及吴起降水、径流、输沙量等资料,利用相关分析,回归分析,并建立数学模型,得出结论。发现吴起1999-2007年9 a中NDVI增加了24.4%,退耕前后NDVI比较,冬季的变化较小,植被生长季节的4-10月NDVI有明显的差值,平均相差0.039,9月相差最为明显,达到0.062,其次是5月、10月和8月。与1997年相比,到2007年吴起县有75.15%耕地不再耕种,退出的耕地主要变为草地、林地和果园;林草覆盖率增加显著,由1997年的37.06%提高到2007年的80.60%;高坡度耕地绝大部分实现退耕,>25°的坡耕地80%～90%实现了退耕;低植被覆盖度的土地面积在大幅度减少,相反高植被覆盖度的土地面积在大幅度增加,退耕还林（草）的成绩是显著的,生态环境有了明显的改善。模型计算表明,退耕还林工程产生了较明显的水土保持效益,平均减水效益32%,减沙效益53.6%,土壤侵蚀明显降低。人类活动因素的贡献率远大于降水因素。     

2001-2020年贵州省气候变化及人类活动对植被变化的影响

以MODIS-EVI及同期气候因子及气象干旱指标SPEI作为表征植被和气候时空变化特征的指标,采用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验、Hurst指数分析和残差分析等方法探究贵州省2001—2020年植被生长状况对气候变化及人类活动的响应。结果表明：（1）2001—2020年贵州省植被增加的区域面积比为84.97%,主要改善区域以贵州省北部和西南部地区为主,且植被在未来的空间变化趋势上以反持续性增加为主,占据贵州省总面积的69.23%。（2）贵州省植被与气候因子降水呈正相关关系,与气温呈负相关关系,但相关性均较弱,而区域植被生长状况与SPEI间的正相关性大于负相关性。（3） EVI与人类活动在贵州省北部、西部及西南部地区主要以积极的改善作用为主,而在贵阳、遵义及其周边地区则以消极的抑制作用较为突出,整体上研究区内的人类经济活动与植被EVI呈正相关关系。研究结论可为贵州省植被生态保护及其与气候变化、人类活动之间的适宜性研究提供客观的科学理论支撑。     

黄土高原草地覆盖度时空变化及其对气候变化的响应

利用AVHRR GIMMS和MODIS两种NDVI数据源,基于像元二分模型对1982—2014年黄土高原草地覆盖度进行了模拟,并分析了时空变化特征及其与气候因子的关系。结果表明:黄土高原平均草地覆盖度为42.5%,1982—2014年总体呈增加趋势,且低覆盖度草地面积明显减少,而高覆盖度草地面积显著增加。黄土高原草地覆盖度空间分布差异显著,表现出东南高、西北低的特点。从草地覆盖度年际变化的空间分布来看,在退耕还草生态工程实施之前(1982—1998年),黄土高原大部分区域草地覆盖度无显著变化。自1999年后该区草地覆盖度增加趋势显著,增速达到1.76%,尤其是在陕北高原、山西中西部的吕梁—太行山等地,草地覆盖度增加趋势明显。通过退耕还草等生态工程的实施,该区植被状况得到改善。黄土高原草地覆盖度与降水气温相关性不明显,但空间差异明显,草地生长对降水因子的响应更为敏感。     

延河流域径流过程对气候变化及人类活动的响应

在全球气候变暖背景下,关注流域水文与气象要素的变化尤为必要.为了揭示气候变化及人类活动对延河流域径流的影响程度,本文运用Mann-Kendall方法和重标极差法,分析流域径流深、降水和气温等要素在1955-2012年间的变化;利用Pettitt突变检验,识别出径流的突变年份,并采用水文敏感性分析方法,定量区分气象因素和人类活动对延河流域径流变化的贡献.结果表明:1955-2012年,延河流域降水减少89.4 mm,气温升高2.15℃,径流深减少17.3 mm,呈现暖干化趋势.径流突变发生在1996年,与1955-1995年相比,1996-2012年的年平均径流深减少11.7 mm;其中人类活动对径流减少的贡献率为56％.研究阐明延河流域气候有暖干化的趋势,且人类活动作用在径流减少中所占比重较大,并对该区水资源合理利用与管理具有较好的指导意义.     

西北地区气候变化与风速响应特征

依据西北地区105个气象站点近51a逐年气温、降水及风速资料,利用趋势线法、Mann—Kendall突变检验法及ArcGIS空间差值法分析了该地气候变化特征及其对风速的影响。结果表明:(1)近51a来,西北地区增温趋势明显,气温经历了相对低温期—大幅上升期—上升趋势减缓期的转变;增温趋势空间差异明显。(2)该区降水呈下降趋势,呈现出由显著变化—趋于稳定—波动加快的转变;降水变化东西差异明显。(3)综合气温和降水来看,西北地区东部呈暖干化趋势,西、中部地区呈相对暖湿趋势。(4)近51a平均风速整体以每10a降低0.11m/s的速率变化,1974年之前呈增强趋势,之后减弱趋势明显,1993—2011年趋于稳定;风速变化空间上呈现出东南部、西部与中部的差异。(5)气温和风速呈极显著负相关关系。     

气候变化和人类活动对流域水文恢复力影响的研究进展

水文恢复力是流域或生态系统维持水文稳定性的重要参考指标,深入研究植被结构和水文恢复力之间的关系是未来在全球变化背景下生态水文学的重要方向。但目前水文恢复力对气候变化与人类活动等不同干扰方式的响应机制还缺乏系统的研究,水文恢复力的形成机制及其与植被结构的关系也尚无全面的认识。系统总结了当前水文恢复力的主要概念,从水分利用效率、Budyko框架的水平衡、植被景观结构变化与受到干旱干扰的恢复时间等不同角度总结了5种主要的算法,分析了气候变化、人类活动和植被结构对水文恢复力的响应特点并分析了水文恢复力发挥作用的内在机制。结果表明：(1)Budyko模式和生态系统水分利用效率在水文恢复力的计算中具有重要价值;(2)在能量限制的流域,水文恢复力随着暖干化程度增大而减小;在水分限制的流域,水文恢复力随着暖干化程度增大而增大;(3)森林主导的流域比其他生物群落主导的流域具有更高的水文恢复力;(4)大面积森林采伐或者造林通常会降低流域的水文恢复力;(5)天然林、多样性较高的植被结构有利于维持较高的水文恢复力;(6)干扰条件下植被水分利用效率较高的流域有利于维持较高的水文恢复力;(7)流域植被类型的多样性...     

1951—2015年洞庭湖水沙演变及人类活动对径流影响的定量评估

运用线性趋势法、M-K非参数检验法、滑动T检验法、小波分析法等对1951—2015年洞庭湖水沙演变特征进行了分析,并通过构建降水-径流经验模型,定量估算了气候变化和人类活动对洞庭湖入出湖径流量的影响率。结果表明:(1)洞庭湖入出湖水沙时间序列均呈现出下降趋势,其中以入湖输沙量的下降趋势最为显著,以404.46万t/a的速度减少,在研究时段内入出湖水沙均发生了突变并表现出不同尺度的周期性变化规律;(2)洞庭湖入湖水沙的Pearson相关系数为0.800,出湖水沙为0.696,表明洞庭湖水沙序列之间呈现出极显著的正相关关系;(3)在整个变异期,降水对入湖径流量变化的影响率为-1.03%、人类活动为101.03%,降水对出湖径流量变化的影响率为-7.67%、人类活动为107.67%,洞庭湖入出湖径流量减少主要是受人类活动的影响。     

2000—2019年西南高山峡谷区植被变化对气候变化和人类活动的响应

为了探究中国典型生态环境脆弱区——西南高山峡谷区植被变化对气候变化和人类活动的响应规律,量化气候变化和人类活动的相对贡献。该研究基于2000—2019年归一化差异植被指（normalized difference vegetation index,NDVI）数据集,采用Theil-Sen趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和Hurst指数分析了NDVI时空变化特征及未来变化趋势;在此基础上结合气象因子数据集,采用相关性分析和残差分析探讨了NDVI对气候变化和人类活动的响应。结果表明：1）时间尺度上,2000—2019年NDVI总体表现为波动上升趋势,增长速率为0.0046/a。空间尺度上,NDVI呈上升趋势区域面积占研究区总面积85.59%,植被恢复效果明显,且未来NDVI变化还将以上升趋势为主。2）在区域气候暖干化的背景下,NDVI对不同气候因子的响应有所差异,总体上NDVI与气温和太阳辐射呈正相关,而与降雨量呈负相关,气温对NDVI变化的影响力要强于太阳辐射和降雨量,是影响NDVI变化的主要气候因子。3）85.10%区域面积的植被变化受人类活动和气候变化的共同影响,其中人类活动是植被变化的主要驱动因素,气候变化为次要驱动因素,相对贡献率分别为68.67%和31.33%。该研究结果可为西南高山峡谷区未来生态环境建设提供科学依据,助力区域绿色可持续发展目标的实现。