基于GIMMS NDVI的中亚干旱区植被覆盖时空变化

选用1982—2013年GIMMS NDVI数据,运用变异系数法、Theil-Sen median趋势分析耦合Mann-Kendall检验以及Hurst指数法,研究了中亚干旱区植被覆盖的空间格局、不同维度的空间变异性、时间变化特征和未来趋势预测。同时,结合CRU降水、气温资料和MODIS土地覆盖数据,对植被覆盖时空格局及其变化的驱动因素进行分析。结果表明:1 1982—2013年中亚干旱区植被覆盖有较强的空间异质性,有植被覆盖的区域占总面积的85.32%,无植被覆盖的区域占14.68%。受降水量控制,植被覆盖呈山区高平原低、西部高东部低、北部高南部低的特点;受河流和人工灌溉的影响,绿洲区的植被覆盖高于荒漠区。2近32 a全区植被覆盖的波动变化较明显,各变异程度的面积比例:中等波动变化相对较高的波动变化高波动变化相对较低的波动变化低波动变化。受降水变率和人工种植的影响,植被覆盖的高波动变化主要在荒漠区和诸流域绿洲区;低波动变化主要在植被生长良好的区域。3 32 a间全区NDVI呈增长趋势,NDVI距平的变化率为0.01·(10a)~(-1)。基于像元尺度的分析也表明,全区植被覆盖变化趋势以增加为主,各类变化趋势的面积比例:轻微增加显著增加轻微减小显著减小无法确定。植被改善是区域气候增湿增暖和绿洲土地覆盖变迁所致。4全区NDVI的Hurst指数均值为0.63,Hurst指数大于0.5的范围所占比例为75.17%,即未来全区植被覆盖的变化趋势以持续性增加为主,其中25.23%的区域未来变化趋势无法确定。     

1982—2015年科尔沁沙地植被时空变化及气候响应

基于1982—2015年GIMMS NDVI3g.v1数据,结合站点气象数据,采用趋势分析、变异系数、Hurst指数及偏相关分析等方法,探讨了科尔沁沙地植被覆盖的时空特征、气候响应及未来趋势.结果表明:(1)科尔沁沙地34 a植被覆盖呈缓慢增加趋势,每10 a增速为0.23％.植被覆盖变化整体上可分为"三升"(1982...     

1982-2006年新疆植被活动的年际变化及其季节差异

利用1982-2006年NOAA/AVHRR归一化植被指数(NDVI)时间序列,结合植被、地形和气候等资料,研究新疆植被活动的年际变化及其季节差异.结果表明:过去的25年,占新疆植被面积27%的地区生长季(4～10月)NDVI显著增加(P＜0.05),其中近一半地区年增加速率大于0.003,而显著减少地区的面积仅占4%...     

近20年来祁连山区植被变化特征分析

利用1982-2003年8 km分辨率的 NDVI数据集,分析了祁连山区植被覆盖的年、年际、年代变化特征.结果表明:祁连山区植被覆盖总体上自东向西递减,其年变化NDVIm都为单峰型;祁连山区各段植被覆盖的年际NDVIy、年代变化NDVIn趋势有所不同:祁连山西中段植被的NDVIy 变化趋势基本相似,20世纪80年代变化较平稳,90年代变化幅度最大,1995年以后植被明显开始增加,祁连山东段植被的 NDVIy 从1982年开始呈增加趋势,直到1997年以后下降;祁连山西中段1982-1985,1986-1990,1991-1995,1996-2000,2001-2003年5个阶段植被的 NDVIn最大值出现在2001-2003年,最小值出现在1991-1995年,而祁连山东段最大值出现在1996-2000年,最小值出现在1982-1985年;祁连山各段5～9月植物生长期植被的NDVIpy,NDVIpn变化与年的NDVIy,NDVIn变化相似.     

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1.0数据集和日值气象数据,结合极端气温指数,辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法,探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征,研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明：① 1982—2015年中国北方生长季NDVI以0.002·（10a）^-1的速率上升（P<0.05）,ESMD（极点对称模态分解方法）显示生长季NDVI波动上升;针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势,栽培植被增速最快,针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。② 空间上,NDVI显著增加区域超过全区的33%,主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区;显著下降区域仅占12%,主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③ 极端气温指数中,除TNmean（日最低气温平均值）和TNn（日最低气温极低值）呈上升趋势外,其余冷极值指数均呈下降趋势;所有暖极值指数均呈上升趋势;其他指数中,DTR（气温日较差）呈减小趋势,GSL（生长季日数）呈增加趋势。④ 中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明,冷极值指数中NDVI与FD0（霜冻日数）、TN10p（冷夜日数）、TX10p（冷昼日数）呈显著负相关（P＜0.05）,与TNmean呈显著正相关（P＜0.01）;NDVI与所有暖极值指数呈正相关,与TR20（热夜日数）、TXmean（日最高气温平均值）、TX90p（暖昼日数）以及TN90p（暖夜日数）存在显著相关性（P＜0.05）;NDVI与GSL呈显著正相关（P＜0.05）。⑤ 天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异,主要与SU25（夏季日数）呈显著负相关（P＜0.05）。     

1982-2013年陕西不同植被类型NDVI变化特征分析

基于1982-2013年陕西NDVI数据和陕西植被类型图,在GIS等技术的支持下,运用一元线性回归趋势分析和聚类分析的方法,对这32年间陕西总的植被覆盖状况时空变化特征及陕西13种类型的植被覆盖状况时空变化特征进行综合分析。研究结果表明:陕西1982-2013年植被覆盖状况总体呈现改善的趋势,且在陕北黄土高原区改善趋势强于陕南秦巴山地区;13种类型的植被覆盖状况也均呈改善趋势,一年一熟粮作和耐寒经济作物和温带丛生禾草草原的植被覆盖改善程度最高,且也集中分布于陕北黄土高原区;13种植被类型NDVI的年变化特征可聚类为5组,同一群组的植被类型NDVI具有相似的年变化规律,同时在空间分布上也表现出较强的地域性。这为认识陕西不同类型植被覆盖状况的时空变化规律提供科学依据。     

川藏铁路沿线植被覆盖度时空变化特征分析

基于MODIS-NDVI遥感数据反演了川藏铁路地区2000-2018年植被覆盖度,采用线性回归分析植被覆盖度的时空变化规律,利用相关分析法分析气候、地形等与植被覆盖度的相关关系.结果 表明:(1)2000-2018年川藏铁路沿线平均植被覆盖度为0.629,呈现波动上升趋势,2000-2012年为缓慢增长,2013-20...     

石羊河流域植被净初级生产力时空变化及驱动因素

利用CASA模型（Carnegie-Ames-Stanford Approach）模拟石羊河流域2000—2020年植被净初级生产力（NPP）,分析流域NPP的时空变化特征、稳定性和未来变化趋势,并从气候因素、地形因素和人类活动因素3个方面探讨对NPP的变化影响。结果表明：（1）2000—2020年石羊河流域植被NPP多年平均值为291.01 g C·m-2·a-1,呈不显著增加趋势,空间分布呈南高北低的分布格局。（2）2000年以来植被NPP呈增加趋势的区域占总面积的86.4%,其中极显著增加和显著增加的区域分别占6.7%和10.1%。（3）NPP变化在中等波动以上（变异系数Cv≥0.25）的区域所占比例为50.4%。（4）从未来变化趋势看,石羊河流域植被NPP恢复的持续性较弱,呈增加并反持续的地区所占比例达到57.1%。（5）流域的植被NPP变化与气温、降水均成正相关,对气温的响应更为敏感。NPP随海拔高度和坡度增加呈现增大后减小趋势,近年来流域实施的一系列人工造林、退耕还林还草等措施对植被NPP的增加具有明显促进作用。     

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1. 0数据集和日值气象数据,结合极端气温指数,辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法,探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征,研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明:①1982-2015年中国北方生长季NDVI以0. 002·(10a)^-1的速率上升(P <0. 05),ESMD(极点对称模态分解方法)显示生长季NDVI波动上升;针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势,栽培植被增速最快,针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。②空间上,NDVI显著增加区域超过全区的33%,主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区;显著下降区域仅占12%,主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③极端气温指数中,除TNmean(日最低气温平均值)和TNn(日最低气温极低值)呈上升趋势外,其余冷极值指数均呈下降趋势;所有暖极值指数均呈上升趋势;其他指数中,DTR(气温日较差)呈减小趋势,GSL(生长季日数)呈增加趋势。④中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明,冷极值指数中NDVI与FD0(霜冻日数)、TN10p(冷夜日数)、TX10p(冷昼日数)呈显著负相关(P <0.05),与TNmean呈显著正相关(P <0.01);NDVI与所有暖极值指数呈正相关,与TR20(热夜日数)、TXmean(日最高气温平均值)、TX90p(暖昼日数)以及TN90p(暖夜日数)存在显著相关性(P <0. 05);NDVI与GSL呈显著正相关(P <0.05)。⑤天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异,主要与SU25(夏季日数)呈显著负相关(P <0.05)。     

基于SPOT/NDVI华北地区植被变化动态监测与评价

利用1998-2011年SPOT NDVI数据反映华北地区植被覆盖变化情况,结合该地区土地覆盖数据以及1982-2011年84个气象站点的气温和降水数据,分别从时间和空间两个方面对其进行植被动态监测与评价,并简要分析其变化原因。结果表明:1)从时间上来看,华北地区NDVI在1998-2011年总体呈增长趋势,表明该地区植被覆盖情况整体上得到改善,其中,森林和农田NDVI增长最快;2)从空间上来看,华北地区地表植被覆盖得到改善的区域比退化区域面积要大,其中,森林和农田的恢复效果最为明显,而灌丛、草地、沙漠退化面积均超过改善面积,表明华北地区水土流失和荒漠化现象依然严峻;3)在华北地区气候长期趋于暖干化的背景下,华北植被变化与降水变化关系比与气温变化关系密切,表明植被覆盖变化受降水影响较大,此外,人类活动也是引起植被覆盖变化的重要驱动因子。     

基于MODIS/NDVI的塔里木河流域植被覆盖变化驱动因素相对作用分析

塔里木河流域是我国生态较为脆弱的地区,过去几十年不合理的开发,导致植被覆盖遭到严重破坏。2001年以后,随着"塔里木河流域近期综合治理项目"等系列生态工程的实施,流域环境得到初步改善,植被覆盖日益好转。利用2001—2013年逐旬MODIS/NDVI数据和气象数据,通过分离气候变化对塔里木河流域植被覆盖的影响,对气候变化和人类活动对植被覆盖变化的相对作用进行定量分析。研究表明:(1)2001—2013年塔里木河流域植被覆盖总体呈增长趋势;植被覆盖呈改善趋势的区域占流域总面积的28.02%,呈退化趋势的区域占10.99%,其他区域则基本不变。(2)采用相关分析与残差法分析了气候变化和人类活动对植被覆盖变化的影响,结果表明植被覆盖变化与气候因子显著相关;人类活动对植被覆盖变化起积极作用的面积占流域总面积的61.8%,起消极作用的占38.2%。(3)通过对植被覆盖变化驱动因素进行相对作用分析,可以得出在植被改善区和植被退化区,人类活动的作用相对于气候因素更大,是植被覆盖变化的主要驱动因素。     

Spatial and temporal variations of vegetation cover and the relationships with climate factors in Inner Mongolia based on GIMMS NDVI3g data

Variation in vegetation cover in Inner Mongolia has been previously studied by the remote sensing data spanning only one decade. However, spatial and temporal variations in vegetation cover based on the newly released GIMMS NDVI3g data spanning nearly thirty years have yet to be analyzed. In this study, we applied the methods of the maximum value composite(MVC) and Pearson's correlation coefficient to analyze the variations of vegetation cover in Inner Mongolia based on GIMMS NDVI3g data spanning from 1982 to 2013. Our results indicate that the normalized difference vegetation index(NDVI) increased at a rate of 0.0003/a during the growing seasons despite of the drier and hotter climate in Inner Mongolia during the past three decades. We also found that vegetation cover in the southern agro-pastoral zone significantly increased, while it significantly decreased in the central Alxa. The variations in vegetation cover were not significant in the eastern and central regions. NDVI is positively correlated with precipitation(r=0.617, P=0.000) and also with air temperature(r=0.425, P=0.015), but the precipitation had a greater effect than the air temperature on the vegetation variations in Inner Mongolia.     

Vegetation cover change and the driving factors over northwest China

In this paper the spatio-temporal variation of vegetation cover in northwest China during the period of 1982-2006 and its driving factors were analyzed using GIMMS/NDVI data. The annual average NDVI was increased with a rate of 0.0005/a in northwest China and there was an obvious difference between regions. The trend line slopes of NDVI were higher than 0.0005 in the Tianshan Moutains and Altay Mountains of Xinjiang,the Qilian Mountains of Gansu and the eastern part of Qinghai,which indicated the vegetation cover was significantly increased in these areas. The trend line slopes of NDVI were lower than 0.0005 in the southern region of Qinghai,the border regions of Shaanxi and Ningxia,the parts of Gansu and Tarim Basin,Turpan and Tuoli in Xinjiang,which indicated the vegetation cover was declined in these areas. The NDVI of woodland,grassland and cultivated land had an ascending tendency during the study period. The study shows that the vegetation cover change was caused by both natural factors and human activities in northwest China. The natural vegetation change,such as forests was influenced by climate change,while human activities were the main reason to the change of planting vegetation. The changes of vegetation covers for different elevations,slopes and slope aspects were quite different. When the elevation is exceeded to 4,000 m,the NDVI increasing trend was very low;the NDVI at the slope of less than 25° was increased by the ecological construction;the variation of NDVI on sunny slope was stronger than that on shady slope. The temperature rose significantly in recent 25 years in northwest China by an average rate of 0.67oC/10a,and precipitation increased by an average rate of 8.15 mm/10a after 1986. There was positive correlation between vegetation cover and temperature and annual precipitation changes. Rising temperature increased the evaporation and drought of soils,which is not conducive to plant growth,and the irrigation in agricultural areas reduced the correlation between agricultural vegetation NDVI and precipitation. The improvement of agricultural production level and the projects of ecological construction are very important causes for the NDVI increase in northwest China,and the ecological effect of large-scale ecological construction projects has appeared.     

1964—2014年柴窝堡湖面积的时序变化及驱动因素

以乌鲁木齐柴窝堡湖为例,根据Corona和Landsat遥感数据,提取近50 a湖泊水面变化的时间序列,利用激光测高卫星ICEsat/GLAS数据,提取2003—2009年水位变化信息,进而分析湖泊在气候变化和人类活动条件下的年、月空间变化特征。结果表明:柴窝堡湖水面变化分3个阶段:1964—2004年、2005—2010年和2011—2014年,其面积变化率分别为0.012 km2·a-1、-0.256 km2·a-1和-4.798 km2·a-1。水面变化由缓到急,并在2014年9月25日首现干涸,湖泊水体生态功能正在逐步丧失。湖泊水面的月变化在2005年以后逐渐明显,春季处于水面峰值,秋季处于低谷,多年的月变化曲线直观地反映了水面面积加速减退的趋势。湖面边界的空间变化与湖面水位的变化过程体现了"陡岸平底"的湖泊形态特征。2005年以前,湖水面积变化较小,而湖水水位变化相对明显;2005年以后,湖水面积显示有规律的加速缩减;2012年湖水边界退缩到湖盆底部后,湖水面积与地下水位变化呈现明显的相关性。驱动因素分析结果表明,1993年以后的地下水开采是湖泊水位与面积变化的主要动因,1999—2004年显著增加的降水减缓了湖泊水面的萎缩速度;而2004年以后,由于持续高强度地开采湖区地下水,湖泊的水量平衡被打破,导致了柴窝堡湖干涸的生态灾难。     

2000-2010年黄河源区植被覆盖率时空变化及其影响因素

黄河源区是对环境变化敏感的重要冻土区,监测黄河源区内植被的动态变化,并分析其对相关环境影响因子的响应机制,对了解该区近年来冻土及水资源变化机理有着重要意义.基于2000-2010年的MOD44B植被盖度(Vegetation Continuous Field-MOD44B)产品对黄河源区内植被覆盖率的变化进行分段线性回归及趋势转折分析,从时间和空间角度揭示植被覆盖率的变化特征,探讨降水、坡度、高程等因素对植被覆盖率变化的影响,并选择主要影响因素建立模型对黄河源区内的植被覆盖率进行预测.结果表明:2000-2010年黄河源区内植被覆盖率呈现较强的纬度地带性,并在年际间表现出波动上升趋势;植被改善区域主要分布在扎陵湖和鄂陵湖以南地区,退化区域则主要分布在两湖以北,空间上存在明显的分界线;研究时间段的气温和降水均呈波动上升趋势,线性增长率分别为0.09℃·a-1和8.9 mm·a-1,整个区域内植被变化对于气温更加敏感.与植被改善区相比,植被退化区平均坡度和海拔更低,表明人类活动可能对植被退化产生了影响.     

1965-2012年新疆北部地区气候变化及其对北极涛动的响应

近年来,增温增湿趋势影响着新疆北部(以下称北疆)的生态系统与农牧业发展,有必要对北疆气候变化及其归因进行深入剖析.根据北疆地区23个台站月平均气温、降水资料和北极涛动指数(AOI)标准化序列资料,采用线性倾向估计、累积距平、滑动t检验、相关分析、小波变换等统计方法,分析了1965-2012年北疆地区气温与降水的变化特征及其对北极涛动(AO)的响应.结果表明:①北疆年平均气温与年降水量变化呈上升趋势,线性倾向率分别为0.41 ℃·(10a)-1及11.26 mm·(10a)-1;二者发生突变时间分别在1988年和1986年前后;突变后,北疆春、秋、冬季增温显著,夏季气温增幅不明显;北疆降水量各季都有所增加,且以冬季增幅最大.②北疆气温、降水与AOI的变化周期具有一定程度的相似性:冬、夏季气温及降水与AOI在准3 a尺度周期上有很好的频域对应关系.③北疆冬季气温序列与AOI相关性较高;北疆冬季气温、降水与AO变化在多个周期尺度上呈显著相关且滞后0.5 ～1 a,说明AO变化对北疆气温和降水具有实际预报价值.