青藏高原物候研究的热点和趋势——基于CiteSpace可视化分析

基于1994—2020年关于青藏高原地区植被物候的已发表文献资料，利用CiteSpace可视化技术、文献研究法等分析近27 a青藏高原地区植被物候变化趋势及影响因素，并对该地区物候研究的热点及未来的研究方向进行分析.结果表明，青藏高原地区物候研究的年发文量总体呈上升趋势，发文内容以青藏高原地区物候与气候变化之间的关系为主，遥感技术取代传统地面观测成为研究青藏高原植被物候的主要手段.近27 a青藏高原地区植被返青期呈提前趋势，枯黄期变化趋势尚无一致结论，生长季长度呈延长趋势；气温和降水为物候期变化的主导因素，暖湿条件使物候期提前，暖干条件则会不同程度推迟物候期.未来应在不同研究手段整合的基础上对青藏高原地区植被物候开展多尺度研究.     

祁连山不同类型植被物候变化及其对温度的响应

本文基于GIMMS NDVI数据,采用遥感物候法提取了生长季开始日期（SOS）、生长季结束日期（EOS）和生长季长度（LGS）3个植被物候指标,并借助Theil-Sen斜率与Mann-Kendall检验等统计方法和偏最小二乘分析法（PLS）,分析了祁连山不同类型植被物候空间分布规律、时间变化趋势及其对温度的响应．结果表明:1）自东南到西北方向,祁连山植被类型从灌丛逐渐过渡到草甸、草原再到高山植被,物候指标SOS逐渐推迟,EOS逐渐提前,LGS逐渐缩短．2）草甸和灌丛2种植被的物候变化最为剧烈,研究期内该2种植被的SOS均显著提前（分别为0.19和0.25 d·（10 a）?1）,EOS显著推迟（分别为0.20、0.21 d·（10 a）?1）,LGS显著延长（分别为0.39、0.46 d·（10 a）?1）;祁连山全境及主要植被的SOS均在1997—2000年发生转折,EOS和LGS的转折点均发生在2003年．3）上年秋末冬初温度对草甸与灌丛植被SOS具有正向影响,物候期前的春季温度对SOS具有显著负影响;夏秋季温度对EOS和LGS具有显著正影响．此外,最高温对物候的影响显著强于最低温,且在春夏季的个别月份,二者对物候的影响方向不同．植被物候的变化提示当地牧民在牧草种植与放牧上的调整．      

小叶杨物候对气候变化响应的敏感性

为了研究小叶杨物候在各自然区的特征及其对气候响应的敏感性,利用小叶杨物候数据和逐日气温数据,分析各自然区小叶杨物候的年际变化规律,再根据气温模拟展叶和落叶物候,计算植物物候对气候响应的敏感性,最后分析植物物候对气候响应敏感性的分布规律.研究结果表明:展叶始期最早的自然区一般对应落叶末期最晚和生长季节长度最长的自然区;1981—2009年间小叶杨展叶始期、落叶末期和生长季节长度分别呈现提前(-0.17 d/a)、推迟(0.28 d/a)和延长(0.44 d/a)的趋势;小叶杨物候期随纬度变化的地带性规律较显著(P 0.001). 92%站点小叶杨的展叶始期与2—4月平均气温的时间序列呈显著负相关,方差解释量平均为58%,均方根误差平均为4.31 d;59%站点小叶杨的落叶末期与9—11月平均气温的时间序列呈显著负相关,方差解释量平均为30%,均方根误差平均为6.68 d.在高温及升温趋势快的地区,植物展叶始期对气候响应的敏感性较大,在低温及升温趋势慢的地区,植物展叶始期对气候响应的敏感性偏小.     

内蒙古羊草草原返青期遥感识别方法研究

研究羊草返青期遥感识别方法对于模拟及预测内蒙古草原植被物候变化具有重要意义.为了有效识别内蒙古羊草草原的返青期,本研究基于250m分辨率的MODIS归一化差值植被指数(NDVI)时序数据,首先分别采用双高斯函数、多项式、S-G滤波3种拟合方法对原始NDVI时序数据进行重建,然后进一步分别采用最大斜率阈值法、动态阈值法及滑动平均法对重建的最优NDVI数据进行返青期识别,并利用33个样本点的返青期地面观测数据对遥感监测结果进行了地面验证.结果表明,"基于S-G滤波拟合的滑动平均法"是内蒙古羊草草原返青期的最佳遥感识别方法,可以此为基础开展内蒙古草原主要植被返青期的时空变化规律研究.     

基于时序植被指数的东北地区耕地生长季特征识别与应用研究

基于多时相遥感信息可以有效反映区域尺度上作物物候期特征的原理,利用1998—2009年期间的SPOT/VGT NDVI逐旬时间序列数据,采用TIMESAT软件集成的非对称高斯函数拟合方法对数据序列进行平滑重构处理,进而根据拟合曲线变化特征定义并提取了我国东北地区耕地生长季特征参数（包括生长季开始期、峰值期、结束期与生长...     

NDVI与先验知识结合确定温带草原植被生长季方法的探讨

根据我国东北地区呼伦贝尔草原4个不同植被类型1982～1999年NDVI的旬际资料，以旬际间NDVI值变化的幅度为主要依据，结合研究区基于物候的生理情况以及NDVI值的大小，来确定植被各个生长阶段的开始和结束时间，研究表明，利用该方法可以有效地划分不同草原植被的生长季的开始和结束时间，同时可以区分出青草期的开始和结束时间。     

气候变化影响下我国冬油菜物候期时空演变分析

农作物物候是农业生产决策的重要依据,其变化关系到粮食的可持续生产,其中,保证油料作物生产是保障我国粮食生产的重要组成部分。油菜作为我国第一大油料作物,研究其物候信息随时间和空间的变化,可为油菜生产提供策略依据。本研究利用1992—2013年农业物候观测站及气象站数据,通过线性回归的方法,探索我国冬油菜物候期的时空演变及对气候因子响应程度。结果表明：1)空间上,纬度每增加1°,冬油菜播种期提前2.84 d,开花期、成熟期分别推迟5.3和3.74 d。2)时间上,我国冬油菜的现蕾期、开花期和成熟期平均推迟了3.1、0.03和0.13 d/10 a。3)气候因子响应程度上,温度、降水和日照3个气候因子中,温度对冬油菜物候期的影响最大,生长期内温度每增加1℃,现蕾期、开花期和成熟期分别提前6.05、1.94和0.43 d。按照1992—2021年的气候变化趋势,到2050年我国冬油菜现蕾期、开花期、成熟期将平均提前9.96、2.58和0.88 d。气候变化将导致作物物候期的变化,进而影响到作物的生产。为应对气候变化对我国冬油菜物候期的影响,建议培育和种植生长期更长的品种,以保证我国冬油菜的生产...     

内蒙古草原返青期对气候变化的时空响应

为了研究内蒙古草原返青期对气候的响应,利用2001—2011年的遥感增强型植被指数(EVI)反演内蒙古草原区的返青期,并结合同期研究区内34个气象站点的气温和降水量数据,对该地区返青期的线性趋势及其对气候要素的时空响应特征进行分析.结果表明:内蒙古草原气象站点间的春季水热条件和返青期差异明显,总体上研究区南部的返青期偏早,在研究区中部和北部的返青期偏晚,最大相差46 d;在研究时段内,草原返青期在8%的站点上有显著的变化趋势.在时间序列上,24%的站点的返青期与其前期气温显著负相关,50%的站点返青期与其前期降水量显著负相关,早春气温的升高和降水量的增加会促进返青期的提前.空间分布上,在降水量充沛且降水量增加较快的区域,返青期提前趋势越大;反之,在降水量缺乏以及降水量减少较快的地区,返青期没有提前甚至有推迟趋势;气温对返青期趋势的作用比降水更复杂,这是由于气温的升高在带来草原返青所需热量的同时,加重了部分地区的干旱胁迫.     

增温对疏勒河上游流域高寒草地物候期的影响

2012年5月中旬至9月中旬,在疏勒河上游流域高寒草地上开展的增温实验结果表明:不论在原生草地、退化草地还是翻耕草地样方内,增温罩的存在大大提前了草地的返青期,同时增温使得退化和翻耕草地上的植被花期也有所提前;从涡动观测结果来看,2011年的生长旺盛期和达到最大值的日期较2010年提前了15 d左右;2011年枯黄期较2010年稍有提前.     

中国植被物候研究进展及展望

本文围绕气候变化背景下的中国植被物候研究,梳理了植被物候对气候变化的响应机制,分析了中国植被物候变化对陆地生态系统碳、水和能量循环的影响,植被物候变化对局地气候的反馈机制以及通过大气环流对气候系统的影响．主要结论:1)中国植被生长季开始日期提前1~6 d?(10 a)–1,结束日期推迟2~5 d?(10 a)–1,生长季显著延长;2)中国中高纬度地区植被对温度的响应明显高于亚热带和热带地区,温度在控制植被物候的过程中起到多重作用,降水主要影响干旱和半干旱地区的植被物候;3)植被生长季延长增加陆地生态系统生产力,增加中国碳汇;4)植被物候变化改变植被的蒸散发量,从而改变我国的流域尺度河流径流;5)在中国大部分地区,植被物候变化对气候系统产生负反馈作用,甚至影响大气环流过程．中国植被物候的研究越来越多,但仍存在亟待解决的科学问题,比如未来中国植被物候研究需要更加关注遥感数据反演精度,明确物候响应气候变化机制的尺度效应,结合机器学习等智能算法改进物候模型提高物候模拟精度,并重视农作物物候,加强物候与森林管理结合研究以提高我国生态系统碳汇能力,积极面对碳中和带来的机遇与挑战．      

松嫩平原西部植被覆盖动态变化研究

基于SPOT-VEGETATION NDVI资料,利用MVC和一元线性回归趋势模型等定量分析了我国松嫩平原西部半干旱区植被变化的时空特征.结果表明:1998—2006年研究区年归一化植被指数(NDVI)最大值从0.41下降到0.39,年平均NDVI减少了0.015;春季植被活动变弱,植被退化面积占区域总面积的57.33%,虽然在部分地区有所改善,但植被覆盖仍存在退化的趋势.     

玉溪烤烟质量与雨季开始期关系研究

运用统计和相关分析方法,分析玉溪雨季开始期规律,分析了上等烟叶比例和雨季开始之间的关系,建立了回归方程,结果表明:38 a以来雨季开始期呈现提前开始的趋势;雨季开始期与上等烟叶比例成负相关,雨季开始日期每推后1 d,上等烟叶比例变率为0.33%,即雨季开始期越早,上等烟叶比例越大,当年烟叶质量越好.     

我国北方地区植被类型变化气候效应的虚拟数值试验

利用区域气候模式 (RegCM 2 )对东北西部、华北北部和西北东部、华北西部两个生态环境脆弱地区植被类型分别由草地变为农田和森林后对区域气候的影响程度进行虚拟数值试验 ,结果表明 ,我国北方地区植被类型由草地变为耕地或森林将使得这些地区夏季降水减少 ,温度升高 ,5 0 0hPa位势高度升高 ,副热带高压控制地区的位势高度降低 ,从而使副高减弱 ,不利于我国北方的降水增加 .从虚拟数值试验的对比中可发现 ,华北北部、东北西部地区植被类型改变比西北东部、华北西部地区植被类型改变所引起的降水减少、温度升高和副高减弱效果显著 .此外 ,对于同一个地区的植被类型改变而言 ,由草地变为森林比由草地变为耕地所引起的降水减少、温度升高和 5 0 0hPa位势高度变化效应大 .因此 ,根据数值试验结果可知 ,退耕还草可能是我国北方干旱半干旱地区改善环境的有效方式 ,华北北部和东北西部为开展有序人类活动的最佳地区     

中国东北多年冻土区植被生长对气候变化的响应

基于归一化植被指数(NDVI), 分析多年不同冻土分布状态下植被生长的年际变化趋势及其与气候因子的相关性差异。结果表明: 1981—2014年, 中国东北多年冻土分布区针叶林的NDVI呈增加趋势, 与生长季温度正相关, 与生长季降水量负相关。随着冻土活动层深度增加, 针叶林NDVI的增加速度自北向南逐渐下降; 草原NDVI在非多年冻土区加速增长, 与生长季降水量正相关。混交林在多年冻土区与非多年冻土区对气候的响应出现明显的差异: 在多年冻土区, 混交林NDVI与生长季温度正相关, 与生长季降水量负相关; 随着冻土活动层加深, 与生长季温度从正相关变为负相关, 与生长季降水量由负相关变为正相关。原因可能与冻土活动层深度差异导致的不同水分供给条件有关。上述结果预示, 在气候–冻土耦合影响下, 未来气候变暖可能会促进针叶林和混交林逐渐北移, 草原可能会更多地占据非多年冻土区。     

西南喀斯特地区植被定量遥感研究进展

喀斯特地区植被相比非喀斯特地区具有更高的时空差异性,在维持脆弱生态系统稳定与可持续发展中具有极其重要的作用。西南喀斯特地区作为全球生物多样性热点地区,植被类型多样且存在显著的同物异谱/同谱异物现象。为更精准、高效地进行喀斯特地区植被定量遥感研究,本文从个体尺度到生态系统尺度,从遥感数据源选择和方法应用上回顾了西南喀斯特地区植被定量遥感的研究进展,并探讨下一步需要重点关注的研究方向。西南喀斯特地区植被定量遥感研究主要集中在群落和生态系统尺度的植被覆盖度、植被分类、生态系统服务功能与价值研究;遥感影像数据应用相对单一,主要为被动成像中低分辨率的光学影像(如Landsat和MODIS)。在个体和种群尺度上,虽采用了地物高光谱遥感技术和无人机遥感技术,但该技术主要应用于小尺度近地面植物个体和种群研究,难以扩展到区域范围。亟待开展融合多源影像,尤其是激光雷达影像(Light Detection and Ranging,LiDAR)与非影像数据的应用及其先进分析方法研究,以及个体和种群尺度的喀斯特地区植被生化参数定量估算与自然植被物种精准识别,群落和生态系统尺度的生物多样性与碳循环定量遥感研究工作,以期为喀斯特地区植被格局、过程及其生态系统服务功能定量研究、脆弱生态系统植被恢复和石漠化治理决策的制定提供参考。     

New evidence for effects of land cover in China on summer climate

The effects of land cover in different regions of China on summer climate are studied by lagged correlation analysis using NOAA/AVHRR normalized difference vegetation index (NDVI) data for the period of 1981-1994 and temperature,precipitation data of 160 meteorological stations in China,The results show that the correlation coeffi-cients between NDVI in previous season and summer precipitation are positive in most regions of China,and the lagged correlations show a significant difference between regions.The stronger correlations between NDVI in previous winter and precipitation in summer occur in Central Chian and the Tibetan Plateau,and the correlations between spring NDVI and summer precipitation in the eastern arid/semiarid region and the Tibetan Plateau are more significant .Vegetation changes have more sensitive feedback effects on climate in the three regions (eastern arid /semi-arid region,Central China and Tibetan Plateau),The lagged correlations between NDVI and precipitation suggest that,on interannual time scales,land cover affects summer precipitation to a certain extent,The correlations between NDVI in previous season and summer temperature show more comlex ,and the lagged responses of temperature to vegetation are weaker compared with precipitation .and they are possibly related to the global warming which partly cover up the correlations.     

基于MODIS/NDVI时序数列的广西九万山植被覆盖动态变化

利用2000—2014年九万山地区MODIS数据,采用均值变化法分析了九万山国家级自然保护区连续15年NDVI的动态变化.结果显示:九万山自然保护区植被总体长势较好,年均NDVI均在0.54以上;从时间角度看,NDVI呈现缓慢增加趋势,期间出现1个峰值和1个最低值;从空间角度来看,九万山南部NDVI最高,北部其次,中部最低,植被覆盖以中、高植被覆盖区为主,随时间变化,NDVI在空间上表现出波动变化;NDVI年代际变化率表明,九万山NDVI值在2000—2014年既有增加,也有减少.其中6年年代际变化率为负值,其余年份为正值,2009年达到变化率极值.     

我国极端温度事件的定义和趋势分析

 利用1961-2005年45 a中国日平均温度的站点资料和累积频率的统计方法,确定了以90%（10%）累积频率为标准的日、旬、月和季四种不同时间尺度的极端高（低）温事件的阈值。分析表明,日尺度阈值（简称“日阈值”）用于检测极端高（低）温事件最为合理。但在日阈值的季节变化中包含系统性的天气扰动,因此需对其进行低通滤波,滤去8日以下的波动,最终可得到较为合理的检测极端温度事件的日阈值。对用日阈值检测出的全国极端温度事件,定义频数（日平均温度等于或超过高阈值的次数）和平均强度（极端温度事件的日平均温度总和与频数的比值）两个参数进行分析,发现频数的线性趋势表现为：高温事件（大于等于高阈值）中,内蒙古和新疆北部均为大趋势区,而西南地区为小趋势区,低温事件（小于等于低阈值）则相反,趋势显著的地区为高温事件中的东北、华北和青藏高原一带。平均强度的线性趋势表现为：高温事件中,我国东北地区为负趋势的大值区,云南西北部和海南省大部分地区为正趋势的大值区。低温事件则相反,趋势显著区则为高、低温事件中25°N的以南地区。     

植被防风固沙生态功能的时间同步性研究——以榆林市为例

以榆林市为例,利用气象观测和植被指数数据,对植被覆盖与沙尘暴活动发生的时间同步性关系进行了分析,结果显示:植被覆盖与沙尘暴活动存在着年内的时间不同步性,严重制约植被防风固沙生态功能的发挥;沙尘暴日数与植被指数的年际变化呈现出反相关系证明了植被覆盖对沙尘暴活动具有很强的防护作用.采用灰色关联度模型度量植被覆盖与沙尘暴日数的时间同步性,计算出植被指数与沙尘暴日数的年内时间同步性指数为0.615,年际时间同步性指数为0.540.