黑河中上游草地NDVI时空变化规律及其对气候因子的响应分析

植被动态监测以及与气候变化的耦合关系是陆地生态系统研究的热点,而草地NDVI时空动态以及影响其变化的关键气候因子分析,对于草地覆盖变化的动态机理研究具有重要意义。基于遥感和GIS技术,利用黑河流域1999-2007年SPOT-NDVI数据和气象站点数据,分析了黑河中上游草地植被NDVI的时空变化特征以及与气候因子的相关性。结果表明,黑河中上游草地植被NDVI在1999-2007年间呈明显增加趋势;草地植被NDVI增加和减少的面积分别占草地总面积的71.53%和19.43%;增加的区域主要分布在托来山、走廊南山、冷龙岭和河西走廊中段的典型草原和高寒草甸草地,减少的区域主要分布在托勒南山、走廊南山和冷龙岭的荒漠草地向非草地过渡区域;黑河中上游不同草地植被NDVI的年内变化均呈单峰型,7月份达最大值;草地NDVI与气温呈极显著正相关(r=0.942,P<0.01),与降水量呈显著正相关(r=0.922,P<0.05),NDVI与相对湿度呈不显著正相关,与日照时数呈负相关性,并且不同草地类型牧草生长的限制因子不同。近年来伴随西北地区气候向暖湿转型,黑河中上游草地植被覆盖明显增加,气温是影响研究区牧草生长的关键气候因子。     

青海湖流域植被覆盖时空变化特征及驱动力分析

【目的】探索青海湖流域植被动态变化格局及其对气候变化和人类活动的响应。【方法】采用趋势分析、多元回归残差分析、偏相关分析等方法,以MOD13Q1遥感数据和气象数据为基础,分析2001-2019年流域植被覆盖时空变化特征及其驱动力。【结果】(1)2001-2019年青海湖流域植被覆盖度(FVC)增长率为2.1%/10 a,呈显著波动上升趋势(P<0.05),FVC改善面积约为1.21×10⁴ km²,占总面积的48.77%;(2)气候变化和人类活动对植被覆盖变化的贡献率分别为57.83%和41.52%;(3)降水和温度与FVC变化呈显著正相关的面积占比分别为7.93%和4.15%。【结论】近19 a年青海湖流域FVC整体改善显著,显著改善区域主要分布于流域西部和青海湖北岸区域;气候变化是流域FVC变化的主导因素,但人类活动对局地FVC变化具有显著的抑制作用;降水对流域FVC变化的影响力更高,局地FVC变化对温度响应更强烈。     

尼洋河流域植被特征时空变化及其对水热的响应

尼洋河作为工布江达县的"母亲河"，探究流域植被变化特征及其与水热的关系对生态建设具有重要意义。本研究以尼洋河流域为研究区，采用了广义回归神经网络（General regression neural network，GRNN）计算模型来反演叶面积指数（Leaf area index，LAI）和植被覆盖度（Fractional vegetation cover，FVC）数据集，分析LAI和FVC的时空变化特征及其对水热因子的响应。结果表明：2001-2019年以来，尼洋河流域植被总体呈现轻微改善趋势，植被集中生长于河流两岸并以常绿针叶林为主，远离河流的高海拔区域植被生长状况不佳，随海拔高度的升高LAI和FVC均趋近零值；流域植被覆盖类型分为极低、低、中和高覆盖四种，且覆盖类型以中、极低覆盖为主，中覆盖类型主要分布在河流周围，极低覆盖类型集中于远离河流的高海拔区域，且覆盖面积逐年呈现下降趋势，相反河流两岸的高覆盖类型区域面积出现扩张；相对于气温而言，流域内植被对降水的响应更为敏感，过多的降水对植被生长存在一定抑制作用。     

基于GEE的奈曼旗植被覆盖时空演变及驱动力分析

借助谷歌地球引擎平台(GEE)，计算1991-2020年奈曼旗植被覆盖度(FVC)，并利用Sen氏斜率趋势分析方法对FVC时空演变特征进行分析。结合同期气象数据，运用偏相关与残差分析方法，定量评估FVC对气候因子、人类活动的响应关系。结果表明：1991-2020年奈曼旗FVC呈波动上升趋势，空间上FVC呈现南北高、东西低的分布格局；1991-2020年奈曼旗植被覆盖各个等级相互转化，植被覆盖“低转高”的面积远大于“高转低”，表明奈曼旗植被恢复状况良好；气候因子并非研究区FVC变化的必然结果。相反，人类活动则是30年间FVC变化的主要驱动因素。研究结果可为奈曼旗生态环境建设和可持续发展提供科学参考依据。     

2001−2016年祁连山地区植被覆盖度对干旱的响应

祁连山地区位于西北干旱半干旱地区,气候干燥,降水量少,区域内部生态环境脆弱。全球气候变暖及经济发展,对区域生态环境造成了重大影响。本研究通过研究植被覆盖度(fractional vegetation cover,FVC)时空分布特征和变化趋势以及对干旱的响应,为生态环境改善和减轻干旱影响提供依据。本研究基于MOD13Q1遥感数据以及气象数据,采用像元二分模型、Thornthwaite方法、趋势分析法、Hurst指数和相关分析法,计算得到2001?2016年祁连山地区FVC和表示干旱的标准化降水蒸散发指数(standardized precipitation evaportranspiration index,SPEI),分析FVC和SPEI时空分布特征和动态变化趋势,以及二者之间的相关关系。研究表明:1)2001?2016年祁连山地区FVC整体呈增长趋势,2001年FVC最低,2011年FVC最大,季节变化明显,夏季FVC最高;空间上,祁连山地区FVC整体呈东南高西北低的分布特征,年均值为0.4522,区域差异明显,绝大部分区域FVC呈增加趋势;2)近16年,祁连山地区FVC改善的区域占77.13%,退化的区域占22.87%;FVC未来变化趋势负向特征强于正向特征,持续改善的面积为28.10%,由改善到退化的面积最大为49.23%,需要加大力度对这些区域进行关注和保护;3)祁连山地区绝大多数地区处于湿润状态,中段和东段部分地区处于轻度干旱;不同时间尺度上,年际SPEI均呈现干旱化加强趋势,总体上2001?2016年祁连山地区干旱化程度呈降低趋势,气候向好的方向发展;4)年尺度上祁连山地区SPEI与FVC呈正相关关系,季节尺度上夏季FVC对SPEI干旱程度响应最明显,春季和秋季次之,说明FVC与SPEI间相关显著性越高,响应也就越明显。     

2001−2016年祁连山地区植被覆盖度对干旱的响应

祁连山地区位于西北干旱半干旱地区,气候干燥,降水量少,区域内部生态环境脆弱.全球气候变暖及经济发展,对区域生态环境造成了重大影响.本研究通过研究植被覆盖度(fractional vegetation cover,FVC)时空分布特征和变化趋势以及对干旱的响应,为生态环境改善和减轻干旱影响提供依据.本研究基于MOD13Q1遥感数据以及气象数据,采用像元二分模型、Thornthwaite方法、趋势分析法、Hurst指数和相关分析法,计算得到2001?2016年祁连山地区FVC和表示干旱的标准化降水蒸散发指数(standardized precipitation evaportranspiration index,SPEI),分析FVC和SPEI时空分布特征和动态变化趋势,以及二者之间的相关关系.研究表明:1)2001?2016年祁连山地区FVC整体呈增长趋势,2001年FVC最低,2011年FVC最大,季节变化明显,夏季FVC最高;空间上,祁连山地区FVC整体呈东南高西北低的分布特征,年均值为0.4522,区域差异明显,绝大部分区域FVC呈增加趋势;2)近16年,祁连山地区FVC改善的区域占77.13％,退化的区域占22.87％;FVC未来变化趋势负向特征强于正向特征,持续改善的面积为28.10％,由改善到退化的面积最大为49.23％,需要加大力度对这些区域进行关注和保护;3)祁连山地区绝大多数地区处于湿润状态,中段和东段部分地区处于轻度干旱;不同时间尺度上,年际SPEI均呈现干旱化加强趋势,总体上2001?2016年祁连山地区干旱化程度呈降低趋势,气候向好的方向发展;4)年尺度上祁连山地区SPEI与FVC呈正相关关系,季节尺度上夏季FVC对SPEI干旱程度响应最明显,春季和秋季次之,说明FVC与SPEI间相关显著性越高,响应也就越明显.     

近10年石羊河流域水资源与生态环境遥感监测

在气候变暖的大背景下,石羊河生态环境发生了很大变化。针对流域生态环境的定量监测策略及关键技术,提出石羊河流域尺度的植被覆盖、水库面积、积雪面积等要素因子的快速监测方法,并具体通过实际监测水库蓄水前后面积、植被覆盖时空变化、积雪分布特征,分析石羊河流域生态环境。研究发现：1997-2006年,整个祁连山区域冰川积雪面积呈多波形变化,有线性增加趋势。其中,祁连山东段（石羊河流域上游）和中段积雪面积呈减少趋势,西段呈增加趋势。石羊河流域植被总面积整体上呈持续减少趋势,其中稀疏植被和茂密植被退化最严重,适中植被面积变化不大。红崖山水库面积基本呈增加趋势,最大值出现在2005年,是19.35 km2;最小值出现在2001年,为7.4 km2。     

2000—2020年云南省植被时空变化及影响因素分析

为揭示云南省植被动态变化及其对自然因素和人类活动因素的响应，本研究基于2000—2020年归一化差异植被指数(Normalized difference vegetation index, NDVI)、自然因子和人类活动因子数据集，采用Theil-Sen趋势分析法和Mann-Kendall检验分析了云南省NDVI时空变化特征，结合地理探测器探究了不同时期NDVI空间分异的驱动力，并探讨了主导因子对NDVI变化的影响。结果表明：空间分布上，云南省植被覆盖呈现西南高，东北低的空间分布格局。时间变化上，2000—2020年NDVI上升的区域面积占比为83.15%,而NDVI下降的区域面积占比为16.85%。NDVI空间分异的主要影响因子为土地利用类型、降雨量和相对湿度，其中土地利用类型解释力最高，远高于其他因子。土地利用类型的转变对NDVI变化具有显著影响，林业生态工程的实施增加了林地面积，改善了区域植被，对NDVI上升起到了积极作用；而建筑用地扩张，破坏了区域植被，导致NDVI降低。本研究为云南省未来生态规划策略的制定提供了科学依据。     

基于多源数据的近40年黄河上游地区草地变化特征

草地不仅是黄河上游畜牧业发展的关键依托，而且其变化会对黄河上游水源涵养能力产生深远影响。探究黄河上游近40年草地植被的时空变化规律和突变特征，对其草地生态系统的治理和保护具有重要现实意义。本研究首先从13个常见的土地利用/土地覆盖(LULC)数据集中，提取了黄河上游地区的草地面积进行精度评价，再对精度最高的LULC数据集以及NDVI数据集，应用趋势分析法、累积距平法、M-K突变检验法和BFAST法分析黄河上游草地面积和NDVI的趋势变化和突变特征。结果表明：1)不同的LULC数据集在黄河上游区域表现出较大的差异性，其中CLUD-A数据集可以较为真实地反映黄河上游草地面积的变化特征。2)近40年间，黄河上游草地总面积呈现非显著(P> 0.05)减小趋势；空间栅格尺度上，草地面积在黄河上游93.6%的区域保持不变，在西部和东部的少部分区域呈现减小趋势；5.4%区域的草地面积发生突变，且70%以上突变区域在突变后保持减小趋势；2001年是草地面积突变的关键年份。3)针对NDVI的分析显示，在黄河上游草地分布区域中，50.1%的区域呈现NDVI显著(P <0.05)增加趋势，集中在...     

基于遥感监测的天山新疆段草地退化时空特征及其与气候因子的关系

以植被覆盖度作为草地退化的遥感监测指标,基于2001-2020年天山新疆段MODIS NDVI和气象遥感资料,采用像元二分模型、草地退化指数、冷/热点分析、变异系数和相关性分析等方法,分析草地退化时空特征及其与气候因子的关系,结果表明：1) 2001-2020年平均草地退化面积占总面积的34.04%,草地退化指数为1.67,处于轻度退化水平。2)空间上,轻度退化草地空间分异特征明显,主要集中分布在天山西部和中段山区,中度退化和重度退化草地面积较小且不集中,95%以上的区域草地植被覆盖度变异系数小于0.2,总体上覆盖度的年际波动小,变化相对稳定。3) 2001-2020年草地植被覆盖度受气候因子驱动的区域占总面积的44.23%,主要分布在天山西部和东部,受非气候因子驱动的区域占总面积的55.77%,在山区和南北两侧地势较平缓的区域均有分布,说明非气候因子在天山新疆段草地的变化中起到主导作用。该研究结论可为当地草地资源保护与利用提供科学依据。     

2000年以来甘南植被变化趋势及原因分析

归一化植被指数(NDVI)可表征植被生长状况,利用2000-2014年EOS/MODIS-NDVI及同期气温、降水资料、2000-2012年载畜量资料分析了甘南州植被时空变化及气象因子、人类活动对其影响.结果表明,1)近15年来,甘南整体植被稳定性呈增加趋势,林地稳定性大于草地,植被空间变异主要由草地的空间变化引起.2)15年来甘南州植被整体趋于好转,局部有显著减少趋势(P＜0.05),研究区70％的区域植被呈增加趋势,21％的区域呈恶化趋势,恶化以草地为主,占总恶化面积的75％,主要分布在玛曲、碌曲及迭部.3)植被主要恶化区(玛曲、碌曲和迭部)气温有升高趋势;载畜量舟曲呈显著减少趋势(P＜0.05),其它各县市均呈极显著增加趋势(P＜0.01);载畜量逐年增加,过度放牧是引起甘南州局部植被趋于恶化、空间离散、分布不均的主要原因.     

2000-2014年博斯腾湖流域NPP时空变化特征及影响因子分析

植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)是反映陆地生态系统对气候变化响应的重要指标.本研究利用2000-2014年MODIS的MOD17A3、MOD12Q1产品,采用GWR(地理加权回归分析方法)建模法反演的近地气温数据以及TRMM降水量数据,通过逐像元的斜率、偏相关和复相关分析,分析新疆博斯腾湖流域净初级生产力和降水、近地气温等气候要素的时空变化趋势,探讨NPP的时空格局及其影响因素.结果表明,1)各月气温地理加权回归模型(geographical weighted regression,GWR)的决定系数(R2)均高于0.85,估算得到的近地表气温与实测气温的验证结果R2均高于0.9,能满足本研究的精度需求.2)在研究时间内,博斯腾湖流域NPP的年均值在205.12～235.7g·(m2·a)-1波动,多年NPP平均值为221.52 9·(m2·a)-1,整体上NPP呈减少趋势.3)NPP变化斜率介于—18～26 g·(m2·a)-1,减少趋势主要分布在山区,占总面积的35.23％;增长趋势主要分布在平原绿洲区,占总面积的16.99％.4)博斯腾湖流域39.81％的植被NPP的变化受气候因素影响,山区和平原区都有分布;受非气候因素影响的区域占总面积的16.57％,主要分布在人类居住的平原绿洲区域,说明研究区NPP的时空变化是气候变化和人类活动的共同结果,但气候因素的影响较大.     

河西干旱区植被覆盖度时空格局分析

以河西地区草地植被为研究对象,基于长时间序列的MODIS和野外实测数据,探讨了现有的3种植被覆盖度反演模型在研究区的适用性,并以此为基础分析了2001–2015年河西地区草地植被覆盖度时空分布特征。研究结果表明,基于TVI的经验模型能够在大范围内较好地估算植被覆盖度;河西地区草地生长季植被最大覆盖度空间分布差异明显,植被覆盖度由东南向西北逐渐降低;2001–2015年间研究区植被覆盖度总体上呈现出极显著增加的趋势(P 0.01),但在空间分布上存在一定的异质性;植被恢复的区域主要集中在中、西部地区;退化草地零星分布在马鬃山北部、石羊河流域西部以及祁连山东段地区。     

内蒙古锡林河流域草地生态系统土壤保持功能及其空间分布

草地生态系统是陆地表面最大的生态系统类型,其土壤保持功能对于维持敏感而脆弱的草地生态系统服务具有重要意义。在遥感和GIS技术支持下,采用改进的通用土壤流失方程(RUSLE)对内蒙古锡林河流域的土壤保持功能及其空间分布特征进行了研究。结果表明,全流域年土壤保持总量为1.65×10⁸ t/a,单位面积土壤保持量为168.18 t/hm²;流域土壤保持功能从上游至下游呈递减趋势;草甸草原的土壤保持功能最高,农田和典型草原其次,沙地植被和草甸最差;草地生态系统的土壤保持功能随植被覆盖度的增加呈非线性增长。可见,提高草地植被覆盖度,保持典型草原生态系统的结构与功能的完整性,有助于维持锡林河流域草地生态系统服务和区域生态安全。     

基于SPOT NDVI的2010-2018年青海省草地资源动态监测研究

【目的】动态监测草地资源对草地资源的合理利用及生态建设具有重要意义，可实现对青海省草地资源的动态监测，为草原管理提供决策依据。【方法】选择植被覆盖度和地上生物量作为研究指标，利用 2010-2018 年青海省 8 月 NDVI、年降水量、年均气温和 2015-2017 年实测地上生物量数据， 反演植被覆盖度（FVC）时空变化趋势，分析植被覆盖度与气候因子的相关性，获得地上生物量反演模型并分析其时空变化趋势。【结果】1）近 9 a 青海省平均 FVC 呈极显著下降趋势（P＜0. 05），平均地上生物量呈增长趋势；2）近 9 a 青海省 16. 90% 区域的 FVC 呈极显著降低（P＜0. 01），15. 42% 区域显著降低（P＜0. 05）；极显著好转（P＜0. 01）面积占 0. 94%，显著好转（P＜0. 05）面积占 1. 43%；3）年降水量和年均气温在近 9 a均呈起伏上升趋势，年际间呈负协同现象；4） FVC 与年降水量、年均气温呈弱显著相关区域占 20% 左右（P＜0. 1）；5）指数模型 y=496. 21e^{2. 4497x} 为青海省地上生物量反演的最优模型 （R² =0. 42，P＜0. 01）。6）地上生物量减少趋势最大为 276. 71 kg/hm² ，增加趋势最大为 544. 68 kg/hm² ， 占比为 69. 18%、30. 82%。【结论】青海省草地资源在逐步恢复，且其变化与人类活动有重要关系。     

近30年黑河流域草地变化分析及分布格局预测

草地是人类生存的基本资源和条件,在全球变化、全球循环和生态系统功能等方面起着非常关键的作用。本文基于GIS技术和1986、2000和2011年黑河流域草地分布数据,采用转移矩阵、草地动态变化度、空间动态度和CA-Markov模型等方法,分析了黑河流域近30年的草地变化,并对其未来分布格局做出预测。结果表明,(1)黑河流域1986年草地面积为32997.71km~2,高覆被草地、中覆被草地和低覆被草地面积分别为4290.02、6371.80和22335.89km~2;2000年草地面积为23939.46km~2,高覆被草地、中覆被草地和低覆被草地面积分别为5508.78、5540.01和12890.67km~2;2011年草地面积为24272.50km~2,高覆被草地、中覆被草地和低覆被草地面积分别为5561.31、5715.01和12996.18km~2,近30年间黑河流域草地面积呈现先减后增的趋势。(2)1986-2000年期间,黑河流域草地面积大幅减少,且退化严重,高覆被草地主要向中低覆被草地转换,中覆被草地主要向低覆被草地转换,低覆被草地主要向未利用地转换。(3)2000-2011年期间,黑河流域草地面积小幅增加,各类型草地转化面积较少,保持小幅缓慢上升趋势。(4)在现行趋势下,预测2022年黑河流域草地面积为24449.58km~2,高覆被草地、中覆被草地和低覆被草地面积分别为5560.28、5657.65和13231.65km~2,与2011年相比呈增加趋势,但下游地区草地面积和覆盖度依然较低。     

基于NPP与EVI的三江源生态状况评估

为了探究2001-2019年三江源生态状况在时空上的变化特征,基于Mann-Kendall检验法从时空角度对2001-2019年生长季累计增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI),植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)进行趋势变化分析,对三江源生态状况进行评估;通过土地利用类型转移情况对趋势分析研究结果展开进一步验证;最后对NPP与EVI、气候因子(温度和降水)进行相关性分析,探讨NPP变化的主要限制因素.结果 表明:时间尺度上,2001-2019年研究区内NPP和EVI总体呈波动上升趋势;空间尺度上,区域内NPP和EVI明显改善面积占比分别为86.06％和34.26％,大部分区域生态状况得到明显改善.2001-2019年研究区草地面积增加了645.89 km2,植被覆盖度增加,这与EVI趋势分析结果一致.NPP与EVI、温度、降水量均成正相关,其中EVI与NPP相关性最强.     

1981～2020年昆仑山-阿尔金山草地NDVI时空变化及其对气温、降水的响应

基于NOAA-AVHRR NDVI数据,采用最大值合成法、回归分析法与相关分析法,探讨了1981～2020年昆仑山-阿尔金山草地归一化植被指数(NDVI)时空变化及其对气温、降水的响应。结果显示：1981～2020年,昆仑山-阿尔金山草地NDVI具有时序波动,在1989～1994年、1995～2000年与2006～2020年草地NDVI表现为显著增加。草地NDVI自西向东逐渐递减,多年均值为0.227(±0.037),相较于1981年(0.213),2020年(0.257)增加了0.044;过去40年,占昆仑山-阿尔金山草地总面积15.00%的草地NDVI呈显著增加,13.00%为显著减少。1981～2020年,昆仑山-阿尔金山气候变化以“暖湿化”(面积占比为48.02%)为主,草地NDVI与气温表现为正相关,与降水呈负相关,与气温、降水呈显著正相关的草地面积占比分别为18.00%、2.00%,呈显著负相关的面积占比分别为2.00%、11.00%。高寒草原类、温性荒漠类呈“暖湿化”的面积占比分别为18.06%、11.04%,相应的草地NDVI呈显著增加的面积占比分别为14.18%、16...     

石羊河流域草地覆盖与其生态服务功能变化

草地生态系统容易受到环境变化影响,研究草地覆盖及其生态服务功能变化具有较重要的意义。本研究以石羊河流域为研究区,基于遥感数据和InVEST模型,定量估算了2000年以来草地覆盖变化以及产水量、土壤保持、固碳等服务功能,并探讨了草地覆盖变化对生态系统服务的影响。结果表明,2000–2015年间,石羊河流域草地覆盖面积明显减小;草地产水量呈先减少后增加趋势,土壤保持与固碳服务呈减少趋势;除草地覆盖与流域中游产水量无显著相关关系(P 0.05),与下游土壤保持呈显著(P0.001)负相关关系外,与其余不同尺度不同生态系统服务间均呈显著(P0.001)正相关关系;石羊河流域上游草地植被显著减小,引起草地生态系统服务能力下降;改善上游的草地生态系统质量对于提高全流域草地生态系统服务具有重要意义。     

基于气候因子的青海省高寒草地植被生长状况综合评价

高寒草地是青藏高原最主要的生态系统类型，易受人为和气候因素的影响，而其中气候条件是影响高寒草地植被生长发育最重要的因素，因此，全面了解不同气候条件下的高寒草地植被生长对于预测未来气候变化条件下草地动态和制定可持续草地管理战略至关重要。本研究针对青海省不同类型高寒草地植被的生长特性，采用模糊数学中的柯西分布隶属函数，基于2014年降水量、气温、太阳辐射量和风速四个气候因子，构建了青海省高寒草地植被生长状况气候条件综合评价模型。结果表明：青海省2014年高寒草地植被生长气候条件非常有利的面积为647.93×10⁴ hm²，占草地总面积的15.34%，主要分布在玉树藏族自治州的东部和南部、果洛藏族自治州的西北部、海西蒙古族藏族自治州的南部以及黄南藏族自治州的西北部区域；非常不利的面积为703.68×10⁴ hm²，占草地总面积的16.66%，主要分布在海西蒙古族藏族自治州的西南部、玉树藏族自治州的西北部、玉树藏族自治州以西属格尔木市管辖的海西蒙古族藏族自治州的北部和西部以及海西蒙古族藏族自治州和海南藏族自...