基于遥感植被指数的青海高原植被覆盖对气候变化的响应关系分析

植被覆盖度是影响水土流失的重要环境因子,青海高原地区植被覆盖在人类活动、气候变化、生态环境保护工程建设等因素的影响下发生了显著的变化。为明确高原地区植被覆盖变化的气候驱动机制,利用1982—2015年青海高原地区的气温、降水量、风速、日照等气候因子和遥感植被指数数据,分析了研究区内植被覆盖对气候变化的响应关系。结果表明,研究区植被覆盖变化与平均气温和平均风速在0.01置信水平下显著相关,且与平均气温是正相关关系,与平均风速为负相关关系;气温升高、风速降低、降雨量增加是青海高原地区植被覆盖改善的主要气候驱动因素。     

1998-2015年北京市NDVI时空变化及其与气候因子的响应关系

为了研究植被生长与气候因子的响应关系,利用北京市1998-2015年的SPOT-NDVI数据,采用趋势分析法、偏相关和复相关分析法,并结合北京市的气象数据,在年、季尺度上,分别对NDVI的时空变化特征及其与气候变化的关系进行了分析.结果 表明:(1)年尺度上,山区的NDVI大于平原区;北京市植被空间变化率整体上呈增长趋...     

大巴山地区植被覆盖变化及其对气候变化的响应

利用1998—2009年的SPOT VGT-NDVI逐旬数据集,对大巴山地区植被覆盖变化及其对气候的响应进行了研究。结果表明:(1)1998—2009年大巴山地区植被NDVI值变化整体呈显著上升趋势,年平均NDVI值在0.54～0.64之间;大巴山弧形褶皱带植被NDVI值较高,河流附近NDVI值较低;大巴山地区植被覆盖呈显著性增加趋势,在县城城区附近有植被退化迹象,占总面积的0.24%。(2)1998—2009年,提取6种植被类型的NDVI值在四季的变化总体呈上升趋势,尤其是春季NDVI变化显著;不同类型的植被NDVI值大小顺序为:阔叶林>针叶林(冬季为针叶林>阔叶林)>灌丛>草甸>草丛>栽培植被,其中,草甸在四季的变幅最大。(3)在时间尺度上,NDVI与同期、前一个月、前两个月的气温呈极显著相关性,与降水量的相关性不显著。空间尺度上,6月月均NDVI与气温呈负相关的像元数占67%,表明该时段温度升高可能导致蒸发量增大,从而抑制了植物生长。     

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。     

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。     

渭河流域相对湿度与植被覆盖变化及其响应关系

借助GIS、遥感技术和数理统计等方法,对渭河流域相对湿度和植被覆盖变化进行了研究,定量分析植被恢复对该地区空气相对湿度的影响。结果表明:(1)近60a相对湿度分布具有一定的纬度地带性,存在由北向南递增的特点。相对湿度总体上呈下降趋势,退耕10a间呈微弱上升趋势。(2)退耕10a间植被覆盖呈整体改善,局部恶化的趋势,近1/3的地区植被覆盖基本不变。植被覆盖状况改善较为明显的几个县(市)主要集中在渭河干流及泾河上游、马莲河上游、北洛河中游一带,植被退化的县(市)大多位于渭河中下游、泾河中上游地区。(3)退耕前的50a对于相对湿度影响较大的因子依次为降水、日照和气温。退耕后的10a相对湿度随着植被覆盖状况的改善(退化)而相应上升(下降)。(4)吴旗县冬季和年的相对湿度与NDVI呈负相关,春季和夏季的相对湿度与NDVI呈极显著的正相关。1982—2006年夏季湿润则植被状况较好,夏季干燥则植被状况较差。     

1999-2016年天山西部植被覆盖的时空变化

[目的]调查天山西部生态环境植被覆盖状况,为科学保护区域生态环境和管理提供科学依据。[方法]以天山西部林区—霍城林场为研究对象,基于1999,2007和2016年3个时期的Landsat TM遥感影像和DEM数据,运用归一化植被指数分析研究区植被覆盖情况和空时变化特征。[结果]时间变化上,1999—2016年期间霍城林场植被覆盖以Ⅱ和Ⅲ级为主,所占比重达到55%以上,总体上是呈现上升趋势;空间分布上,霍城林场因海拔、坡度和坡向等地形因子的不同而出现不同的分布和变化特征,当海拔在1 500~2 000 m和2 000~2 500 m或者坡度30°~45°的区域时,植被覆盖度相对较高;当海拔 < 1 500 m以及 > 2 500 m或坡度 < 30°的区域时,植被覆盖度相对较低;植被覆盖度随着坡向的变化而变化着,呈现出阴坡 > 半阴坡 > 半阳坡 > 阳坡的分布特征;当海拔 < 1 500m和坡度 < 30°的区域时,植被覆盖度变化较为明显,而当海拔 > 2 500 m和坡度 > 45°的区域时,因受人为社会活动影响小,植被覆盖变化不明显。[结论]1999—2016年期间,霍城林场植被覆盖在时间变化上总体呈现上升趋势,在空间分布上因海拔、坡度和坡向等地形因子的不同呈现不同的分布和变化特征。     

遥感分析天山北部植被覆盖对气候变化的多时间尺度响应

为分析植被-气候关系在时间上的多尺度特征,该研究首次以1981-2009年29 a归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和同期降水、温度数据为基础,采用小波互相关分析研究了中国新疆天山北部额尔齐斯河流域、天山北坡、准噶尔西部山地、博尔塔拉谷地和伊犁河谷区5个分区、29 a植被覆盖变化特征及其对区域降水、温度变化在不同时间尺度和时滞下的响应关系。结果表明:各分区降水和温度变化对NDVI变化存在明显的多时间尺度响应关系和时滞效应。对于降水,除准噶尔西部山地,其他各区域最能反映响应关系的时间尺度为15旬,时滞为5旬(准噶尔西部山地时滞为2旬);对于气温,各区域最能反映响应关系的时间尺度为15旬(准噶尔西部山地时间尺度为10旬),时滞为2旬。各区域NDVI变化与前期温度变化的相关性(0.587)高于与前期降水变化的相关性(0.456)。该研究对于监测植被覆盖变化、研究地气相互作用具有重要意义。     

2000-2018年赣江上游植被覆盖度时空演化及其对气候变化的响应

[目的] 对赣江上游植被覆盖度时空演化及其对气候变化响应的研究,为区域的生态环境保护提供科学依据和数据支撑。[方法] 基于MODIS NDVI数据,结合年平均气温和年降水量数据,运用趋势分析、变异系数、Hurst指数与相关分析等方法对赣江上游2000—2018年的植被覆盖度时空演化及其对气候变化的响应进行了分析。[结果] ①赣江上游植被覆盖度呈显著增加趋势,增速为5.21%/10 a,空间上呈现四周高中间低的特征,且以高植被覆盖为主;研究区植被覆盖度呈极显著和显著增加的分别占25.59%和39.7%,极显著和显著减少的分别占1.32%和2.46%,而变化不显著的占57.84%;②研究区植被覆盖总体上比较稳定,平均变异系数为14.73%;Hurst分析显示赣江上游植被变化反持续性要强于持续性,总体上以弱反持续性为主;③研究区植被生长总体上受气温影响强于降水量,但存在空间差异。[结论] 赣江上游植被覆盖度变化较小,未来将呈微弱下降趋势,气温是影响植被生长的主要气候因子。     

1982-2010年松花江流域植被动态变化及其与气候因子的相关分析

利用1982-2010年GIMMS和MODIS两种遥感数据集的归一化植被指数（NDVI）数据,分析了松花江流域植被NDVI时空特征及其与气候因子的关系。结果表明,松花江流域植被覆盖存在着显著的空间差异,山区NDVI值明显高于中部平原区。过去29a间,松花江流域植被NDVI稳定性较强,总体上变化趋势不明显,但有明显的阶段性：1982-1990年植被NDVI持续增加;1991-1997年相对稳定,1997-2003年呈波动降低趋势,2003-2010年缓慢上升。基于像元的相关分析表明,松花江流域NDVI与气温和降水量间均具有很强的相关性（P〈0.01）,而且植被NDVI变化受气温影响程度强于降水,针叶林是松花江流域受气温影响最大的植被类型。     

鄂尔多斯高原1982-2006年植被变化及其驱动因子

植被变化对全球气候变化的响应是近年来生态学研究的热点问题。鄂尔多斯高原地处中国西部生态敏感地带,研究该区域植被变化及其对气候变化的响应具有重要意义。利用1982—2006年的NO-AA/AVHRR NDVI数据和当地同期气象资料,研究了鄂尔多斯高原地区植被覆盖变化及其与气象因子的关系。结果表明:(1)1982—2006年鄂尔多斯高原全年平均NDVI显著增加(p=0.001 7),增加率为每年0.04%,平均温度也在显著增加(p<0.001),平均降水波动大但没有显著趋势(p>0.05);(2)鄂尔多斯高原植被NDVI增加的主要区域是典型草原,其春、夏、秋3季的季节平均NDVI都显著增加(p<0.001);(3)鄂尔多斯高原植被NDVI在生长阶段增加的主要驱动因子是降水,非生长阶段的变化主要是由温度引起的。     

北京植被净初级生产力对物候变化的响应

植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）对物候的响应是全球气候变化背景下的重要研究内容,气候变化对植物物候与NPP的影响仍需明了,物候的时空变异规律更需深入探讨。该研究基于2001-2020年MODIS归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）数据提取北京植被物候信息,利用CASA（Carnegie-Ames-Stanford-Approach）模型模拟NPP,通过线性回归、趋势分析和结构方程模型等方法,阐明NPP与物候时空变化特征,探究气象因素和物候变化对NPP的影响。结果显示：1）2001-2020年超过70 %的区域出现生长季开始（Start of Growing Season,SOS）逐渐提前,平均每年提前0.57 d。超过90%的区域生长结束期（End of Growing Season,EOS）逐渐推迟,平均每年推迟0.51 d。2）SOS提前和生长季（Length of Growing Season,LOS）延长均对NPP增长产生显著影响（P<0.05）。SOS每提前1 d,NPP增长3.74 g/m2;LOS每延长1 d,NPP增长2.65 g/m2 。秋季EOS推迟对NPP变化影响不显著。3）春季和秋季,气候通过改变物候（SOS、EOS）对NPP的间接影响大于直接影响,而夏季温度和降雨对NPP的直接影响更大。该研究表明春季物候变化是NPP年际变异的重要驱动因子,春季物候提前导致NPP年总量增加。研究结果是都市区植被生产力如何响应气候变化认识的重要补充。     

2001-2018年西南地区NDVI变化特征及影响因素

[目的] 研究西南地区人为和自然因素影响下的NDVI动态特征,为该区天然林保护政策的科学实施提供依据。[方法] 利用2001—2018年MODIS NDVI数据、土地利用数据、气候数据,结合Theil-Sen中值趋势分析、Mann-Kendall趋势检验等,探讨人为和自然因素下西南地区植被动态变化。[结果] ①各类型植被NDVI均逐年递增,增速最快的是农用地和稀树草原。岷江—乌蒙山以东是NDVI高值区和显著改善趋势区;加上云贵高原南缘,显著改善趋势区占总面积的67.09%。②天然林保护、退耕还林/还草的林业政策促使低NDVI植被向高NDVI植被转变是西南地区NDVI增加的原因之一。其中贡献度最大的是稀树草原类型向森林类型的转化,2001—2018年转化面积达73 693 km²,净转化率逐年提高,主要分布在岷江—乌蒙山以东。③气温与不同植被NDVI的正相关性大于年降水量,在岷江—乌蒙山以东,NDVI与气象要素的正相关性都较高。在气温上升、降水量增加的条件下,41.8%的NDVI增长与气温和降水有关,二者的贡献率分别为32.35%和14.54%。[结论] 随着20世纪末以来的天然林保护政策实施以及暖、湿化区域气候变化等人为和自然因素影响,2001—2018年西南地区NDVI持续增加,这种增加特征在岷江—乌蒙山东、西两侧表现差异,东侧森林增加面积、NDVI改善趋势普遍高于西侧。     

基于GIS和RS的中国西北NDVI变化特征及其与气候变化的耦合性

整合遥感和地理信息技术,对中国西北地区近25 a来NDVI时空变化特征及其与气候变化的耦合关系进行了研究,结果表明：高寒草甸和落叶针叶林的NDVI增加趋势较明显,线性倾向率p=0.2%/10 a。枯黄期推后导致NDVI明显增加,线性倾向率达0.27%/10 a;青藏高原、天山南脉的春季气温和北疆、汉中地区的秋季气温上升较明显,半湿润和半干旱过渡地区降水变幅较大;江河源地区NDVI和气温的相关系数达到0.6,河西-阿拉善、南疆等干旱地区NDVI和降水的相关性较高,相关系数为0.65。夏、秋季汉中、祁连和天山     

近30 a新疆月NDVI动态变化及其驱动因子分析

不同生长阶段的植被对水热条件的需求、对气候变化的敏感性可能不同。监测不同月份植被动态变化及其对气候变化的响应,对于深入理解植被与气候的关系具有重要意义。基于MODIS NDVI数据集拓展的AVHRR GIMMS NDVI时间序列,该文研究了近30 a新疆生长季各月植被生长的动态变化,分析了气候变化和人类活动的可能影响。结果表明,已有研究指出的1982-2006年的植被生长显著增加(P0.05)在后续几个时段仍然持续,但5-10月区域平均NDVI增加量随时段长度的延长而显著减少(P0.05),除11月外,其他月份多存在1998年或1997年前后,NDVI由增加到减少的逆转现象。但在像元尺度,显著增加和显著减少的区域多随时段延长呈极显著增加趋势(P0.01),尤其是显著减少区域在各月中均快速增加,导致区域尺度NDVI增加趋势的放缓。各月份NDVI对气候变化的响应不同:生长季开始的3-6月和生长季结束的9-11月NDVI对气温、蒸散发等与热量有关的因子变化更敏感,而7-8月则与降水量、湿润指数等水分因子的相关性更强。3-5月农田NDVI的显著减少除气候因素外,种植结构和灌溉方式的改变也是重要原因。时段长度不同得出的结果有所差异,延长时段长度、注重变化过程分析是未来植被动态监测的重要研究内容。     

2001—2019年云南省植被NDVI变化及其气候因子的关系

了解植被覆盖时空变化对区域环境保护及生态环境建设具有重要意义。基于MOD13Q1数据,运用趋势分析和相关分析方法,探讨了云南省植被NDVI的变化、未来趋势以及植被与气候关系的空间格局。结果表明:(1)2001—2019年云南植被NDVI均值为0.68,变化率为0.37%/a(p<0.001),空间上表现为西高东低、南高北低的特点。(2)全省Hurst指数值为0.52,植被改善的趋势在未来将持续。不同土地覆盖类型,林地、耕地植被变化的趋势为持续改善,居民地为持续退化; 草地和灌木林将由改善转变为退化。(3)近19年年平均气温和降水的变化率分别为0.03℃/a和-2.67 mm/a,两者与年NDVI之相关程度均值分别是0.26,0.21,在大部分地区表现为正相关。总体上看,气温对植被的影响大于降水。(4)植被与气温和降水的滞后响应时分别是1.9月和1.5月。月时间尺度上,植被对降水的响应更敏感。不同植被类型,林地、灌木林植被的滞后时间长于耕地和草地,森林植被最不易受短期气候变化的影响。综上,近19年云南植被NDVI呈改善趋势,未来将持续; 植被NDVI与气温和降水的相关性有着明显的地域差异。     

1985－2010年西藏粮食产量对气候和耕地变化的响应

西藏宜耕土地面积少,粮食产量低而不稳定,且对气候变化敏感,已成为影响社会经济发展的重要因素。为进一步揭示粮食产量的变化及其影响因素,该研究利用1985－2010年西藏粮食产量、38个气象站资料和4期遥感数据,采用Thornth waite模型和指数曲线法计算作物气候生产潜力、分离作物趋势产量和气候产量,采用气候倾向率和累积距平法分析气候变化趋势,通过人工目视解译和土地变化率分析耕地的变化,运用灰色关联分析方法探讨粮食产量与气候变化和耕地面积变化的关系。结果表明：1）1985－2010年,西藏粮食总产量、气候生产潜力和单位面积粮食产量分别为77.83×107 kg、7419.58 kg/(hm2·a)、1948.93 kg/hm2,均呈波动上升趋势,粮食生产潜力实现率平均为25.86%,且呈逐渐上升趋势,粮食产量正在向气候生产潜力靠近且仍有较大的提升空间;2）气候产量占粮食单产的比值在-10.74%～8.03%波动,变化幅度呈减小趋势,粮食生产受气候的影响程度不断下降;3）西藏≥0℃积温、生长季平均气温、降水量分别为2 224.53 ℃ 、11.41 ℃、387.48 mm,均表现为增加趋势,生长季日照时数平均为1095.45 h,呈减少趋势,各气候要素变化的转折年份出现在1994年;4）西藏粮食总产量、粮食单产、气候产量与耕地面积、≥0℃积温和生长季降水量的关联度均介于0.633～1.321之间,与生长季平均气温、日照时数的关联度介于0.595～0.641之间。耕地面积、≥0℃积温和生长季降水量是影响粮食产量的最主要因素。该研究可为识别粮食产量及其影响因素的变化规律,进一步提高粮食产量,保障西藏社会经济可持续发展提供参考。     

京津风沙源治理工程区沙尘暴时空变化及其与植被恢复关系

沙尘暴是长期以来影响京津地区社会经济可持续发展的主要环境灾害之一。该文以京津风沙源治理工程区26个气象站1957-2007年观测资料为基础,结合GIMMS-NDVI、SPOTVGT等遥感植被数据,研究了近50a京津风沙源治理工程区沙尘暴时空变化及其与气象因子、植被恢复的关系。研究表明:近50a京津风沙源治理工程区沙尘暴发生频次呈显著下降趋势,虽自1999年有所上升,但仍远低于20世纪50-60年代。风速和相对湿度是影响沙尘暴变化的最重要气象因子。近30a,治理工程区沙尘暴变化很大程度上受到植被覆盖与相对湿度的影响,贡献率分别为32.7%和44.5%。京津风沙源治理工程区植被覆盖对沙尘暴影响具有一年的滞后效应,夏季植被覆盖会显著影响到下年沙尘暴发生。自2000年京津风沙源治理工程实施以来,沙尘暴频发的荒漠草原区植被覆盖显著提高,对缓解京津沙尘暴起到了重要作用。     

区域水土流失植被因子的遥感提取

NDVI是区域土壤侵蚀评价的最佳植被因子。基于遥感影像TM数据提取了NDVI值并将其与土地利用信息同时集成于土壤侵蚀图的每个图斑,建立了包含多种因子的空间数据库。通过每个图斑林草地面积百分比和NDVI值的统计分析,建立了NDVI与植被盖度的线性关系。多重因子数据库和NDVI-植被盖度关系,可以为区域土壤侵蚀定量评价提供支持。