水热因子对塔里木河下游胡杨年轮指数和植被指数的影响

【目的】探索塔里木河流域树木年轮与植被遥感间的关系。【方法】借助树木年轮学的方法和技术手段,利用塔里木河下游10个采样点的胡杨样芯数据和长时间序列中国植被指数(GIMMS NDVI)数据及水热因子数据,在分析该区胡杨年轮指数和植被指数变化特征基础上,重点探讨水热因子、胡杨年轮指数及归一化植被指数(NDVI)三者间的相关性。【结果】胡杨年轮指数和年际NDVI变化在1980—2001年间均呈下降趋势,区内植被在该时间段内退化较为严重。年内NDVI变化呈单峰状,5—8月为植被生长季,1—4月和9—12月为植被非生长季。【结论】该区胡杨年轮生长受5月(P<0.01, 显著负相关)地下水埋深和6月(P<0.01,显著负相关)温度影响显著,而NDVI主要与5—7月(P<0.01, 显著负相关)和10月(P<0.01, 显著负相关)的地下水埋深及7月(P<0.01, 显著负相关)温度有关,且影响NDVI和胡杨年轮指数的主要因子是水热因子中的地下水埋深因子。胡杨年轮指数与NDVI间的相关性差,未能通过0.05水平检验。     

基于1990-2015 归一化植被指数的河北植被时间变化特征及其对干旱的响应

基于1990-2015年研究区逐旬归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）数据和站点逐日降水数据,对河北地区NDVI时间变化特征及其与多尺度标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI）的响应关系进行了深入分析。结果表明：（1）研究区草地、林地面积增加,空间上呈自东向西交替变化,并呈破碎化现象。（2）年均及生长期NDVI呈明显的上升趋势,夏季NDVI最高,冬季最低,月均NDVI时间变化与雨热同期。（3）不同尺度SPEI均呈下降趋势,随着时间尺度的增加,降幅不断加剧。干旱整体上发生的持续时间和干旱程度有所降低,而春季发生干旱明显强于其他季节。（4）年际及夏季NDVI对SPEI变化响应最为显著,夏季NDVI与SPEI06之间的相关性为最高的0.628,春秋次之,冬季最低。年际及季节性NDVI变化与SPEI03及SPEI06变化的相关性较高。年际及季节NDVI变化对SPEI的响应较单独的气候因子（气温、降水）更明显。     

利用树木年轮重建马鞍山地区7～9月降水量序列

利用采自马鞍山地区兴安落叶松(Dahurian Larch)树轮样芯,建立了树轮标准化年表.根据建立的年表,对马鞍山地区树木生长与月降水量进行了响应分析,重建了该地区1942年以来7~9月降水量序列.检验表明,重建方程稳定,重建序列可信.重建结果显示:马鞍山地区7~9月降水量有较小的逐年减小趋势;1942~1957年马鞍山地区降水量处在枯水期;1957~1989年马鞍山地区降水量处在丰水期;1989年往后马鞍山地区降水量又出现一个枯水期的变化过程.     

NDVI与气候因子耦合关系及其地域差异的定量递归分析——以云南省纵向岭谷区为例

以云南省纵向岭谷区南部西南季风区和东南季风区为例,采用定量递归(recurrence quantification analysis,RQA)和交叉递归图(cross recurrence plots, CRP)方法分析了NDVI和气候因子之间的相互关系。结果表明,云南省纵向岭谷区西南季风区NDVI系列的确定性高于其东南季风区,两区NDVI系列耦合关系的动力学特性介于完全随机系列与含有噪声的确定性系列之间。从整体上看,两区NDVI系列的同步性较差,特别是在1987?1989年和1991?1993年两个时段同步性最低,而且西南季风区NDVI系列的变化滞后于东南季风区。从两个季风区NDVI分别与降水、气温系列耦合关系的CRP指数看,西南季风区NDVI与降水关系的相似性及其延存时间、结构性以及稳定程度均高于东南季风区, NDVI与气温关系与上述趋势大体一致,但各CRP指数在两个气候区的差别更小,说明NDVI与气温相互作用的特征在两区差异较小。     

北疆地区不同草地类型MODIS植被指数变化动态及其与气候因子的关系

利用新一代卫星遥感数据TERRA/MODIS,结合地面20个气象台站提供的数据,以北疆地区为研究区域,分析了温性草原、低地草甸、山地草甸、温性草甸草原、温性荒漠草原和温性荒漠6种代表性草地植被指数的时空变化特征.以2004,2005年4～10月的月度变化为例,研究了不同草地类型在各个生长阶段植被指数的变化和草地的生长状况.研究结果表明,EVI对植被变化的敏感性要强于NDVI的,但是在植被生长状况较好的草地,NDVI比EVI更稳定.植被盖度比较好的草地类型(如温性草甸草原、山地草甸)的植被指数与温度和降水都表现出很强的相关性,但植被稀疏的草地(如温性荒漠、温性荒漠草原)的植被指数与温度的相关性比较弱,与降水的关系更弱.     

Response of tree-ring width to rainfall gradient along the Tianshan Mountains of northwestern China

By comparing the long-term tree-ring growths at various geographic scales, we can make clear the effects of environmental variations on tree growth, and get an understanding of the responses of forest ecosystems to the possible changes in global and regional climate. Radial tree-ring growth of Picea schrenkiana and its relationship to air temperature and precipitation were investigated across longi- tude transects on the north slopes of the Tianshan Mountains in northwestern China. Tree-ring samples were collected and residual chronologies were developed for three different regions along a gradient of decreasing precipitation from west to east. Response-function analysis was conducted to quantify the relationships between tree-ring chronologies and climate variables, such as monthly mean temperature and monthly precipitation from 1961 to 1998, using the PRECON software program. The statistical characteristics of the chronologies showed that the three chronologies constructed in this study con- tained significant environmental signals and were well suitable to reveal the impacts of climatic change on tree growth and forest productivity. Annual ring-width variations were similar among the three sites, but the variability was greatest in the east. This research showed that the growth trends of Picea schrenkiana in the Tianshan Mountains have not followed a uniform pattern. Response-function analy- sis indicated that there were significant correlations between tree growth and climatic factors in all the three regions, among which precipitation was the principal. With decreasing precipitation, the response of tree-ring widths to increasing temperature changed from a positive to a negative correlation. As for precipitation, the positive relationship to tree-ring width always dominates. It could be expected that with increased temperature and decreased precipitation, the importance of precipitation to tree growth would increase, and the response of tree growth to environmental changes would also increase. This study emphasizes the importance of regional-scale investigations into the biosphere-climate interac- tions. The results of this research indicated a substantial increment of tree-ring radial growth as a re- sult of warmer and wetter climate in the eastern regions. However, climate change will have less effect on forest growth and primary production in the western regions.     

基于MOD09GA产品的草地生物量遥感估算模型

利用忖南州2006-2008年的草地地上生物量外业实测数据和EOS Terra卫星中分辨率成像光谱仪MODIS每日地表反射率产品MOD09GA,提取了年实测点上的7个通道的光谱反射率值,计算了17种植被指数,综合研究了植被指数与生物量之间的相关性及草地地上生物量遥感反演模型,采用植被指数最大合成算法,计算了2005-2007年各旬、月及年最大植被指数及草地地上生物量密度时空变化动态特征.研究表明适宜甘南州草地地上生物量估产的植被指数EVI,其估产模型是乘幂模型(y=13583x<1.6652>,R=0.798),模型平均测产精度达76.72%.甘南州草地地上生物量密度除了2005年在7月上旬达到最大值外,其他年份均在7月下旬达到最大值.从月度变化可以看出,除了2005年温性草甸草原、2006年低平地草甸、2007年暖性草丛的月生物量密度分别在6,9,6月达到最大值外,甘南州不同类型草地基本上在7月达到最大值.2006年和2007年甘南草地地上生物量密度的年变化比较相近,但2005年的草地地上生物量密度与其他两年相比差异较大,且多高于三年的平均值.     

树木年轮稳定碳同位素与气候变化的关系研究进展

树木的生长与立地环境密切相关并受气候变化的影响,树木年轮稳定碳同位素作为反映气 候与环境变化的一个重要参数,已被广大生态学家所重视并应用.综述了树木年轮稳定碳同位素的 测定方法,δ13C与CO2浓度、降水、温度、光照时间等气候因子的关系及其在古气候重建研究中的 应用,并针对该研究今后的发展方向提出了几点建议,为我国树木年轮稳定碳同位素研究的进一步 发展可提供理论参考.     

2000—2015年黑河流域中上游NDVI时空变化及其与气候的关系

选择西北第二大内陆河黑河流域中上游为研究区, 以2000—2015年逐月NDVI数据、月均温和月降水数据、DEM数据和基础地理信息数据为数据源, 采用RS, GIS 和数理统计分析等方法, 从区域尺度和像元尺度揭示区域NDVI时空变化格局及其与气候的关系。结果显示: 1) 2000—2015年, 黑河流域中上游NDVI总体上呈现增长趋势, 其中夏季的增长速率最大, 明显高于春季和秋季; NDVI快速增长区主要位于中游地区黑河干流两侧的绿洲地带; NDVI显著下降区位于张掖市市辖区、酒泉市市辖区以及其他县城所在地; 2) 夏季NDVI与降水相关性较高, 而春、秋季NDVI与气温相关性较高; 夏季NDVI与夏季降水的显著相关性主要体现在远离黑河干流的大片低覆被草地、戈壁以及荒漠, 而邻近黑河的人工绿洲地带NDVI与降水没有显著相关性; 3) NDVI响应降水的时滞效应较明显, 夏季NDVI对降水的响应普遍存在1个月的时间滞后, 最长能滞后2个月。研究结果可以为区域植被恢复和生态系统管理提供参考。     

老哈河流域地表植被覆盖对干旱的响应

在原有的帕尔默旱度模式中嵌套双源蒸散发能力计算模型和混合产流模型,采用老哈河流域内及周边的15个气象站资料修正模型参数,构建可用于变化环境下植被-干旱响应关系分析并适用于我国北方地区的机理性旱度模式,计算研究区域各栅格逐月的帕尔默干旱指标,通过分析和建立归一化植被指数与帕尔默干旱指标的关系来定量评价老哈河流域不同植被类型归一化植被指数对气象干旱的响应.研究结果表明:(a)在植被生长期的开始和结束阶段,干旱对植被的影响较小;在植被生长期的中间月份,干旱对植被影响较大,其中6月份是研究流域植被的水分敏感期.(b)不同的植被类型受干旱影响的程度不同,干旱对灌丛和草地的影响大于对林地的影响.(c)带虚拟变量的回归模型能够合理地描述季节性的影响,模型的模拟精度较高,因此在考虑季节影响的情况下归一化植被指数可以用于干旱监测.     

秦岭鳌山太白红杉径向生长对气候因子的响应

【目的】秦岭是以太白红杉(Larix chinensis)为代表的典型温带针叶林分布区,也是受全球气候变化影响最为显著和敏感的地区之一,为了解该区树木生长对气候变化的敏感性,分析了秦岭鳌山太白红杉径向生长对气候因子的响应。【方法】基于树木年代学方法,利用鳌山高山林线太白红杉树木年轮宽度资料,建立树轮宽度年表,明确影响太白红杉径向生长的关键气候因子。【结果】太白红杉对气候变化反应较为敏感,年表包含较多的气候信息,适用于树轮气候学研究。相关分析表明,太白红杉径向生长与上年6月以及当年2月和6—7月气温呈显著正相关,与上年5月和当年1、6月降水量呈显著负相关。空间分析发现太白红杉树轮宽度年表对于评估采样点周边较大范围地区6月气温变化特征具有很好的空间代表性。【结论】一些大尺度的大气-海洋变化的耦合作用可能对秦岭地区太白红杉的径向生长产生影响。     

3种NDVI遥感数据产品在大别山区的对比分析

选取GIMMS、MODIS、SPOT/VEGETATION 3种NDVI(归一化植被指数)遥感数据产品,分析它们在大别山区域的空间分布和时序变化.结果表明:(1)在空间分布上,3种NDVI数据的格局大致相同,MODIS NDVI和SPOT/VEGETATION NDVI的空间分布吻合度更高;MODIS传感器的波段宽度窄、空间分辨率高、变化范围大、分布分散.(2)在时序变化上,3种NDVI数据的季节变化步调基本一致,幅度相当,MODIS NDVI和SPOT/VEGETATION NDVI数据更能清晰地反映NDVI对降水响应约有1个月的滞后这一现象;GIMMS NDVI能清晰准确地反映地面植被覆盖的变化情况;SPOT/VEGETATION NDVI的动态范围比GIMMS NDVI和MODIS NDVI的动态范围大.     

胡杨径向生长与气候环境响应分析

 胡杨作为内陆干旱荒漠地区树龄较长的阔叶树种,是开展过去气候环境变化研究的宝贵材料.为了探讨胡杨树轮生长指标与气候环境之间的相关关系,本文在综述胡杨树种概况和生长区域气候环境特征的基础上,以新疆艾比湖流域胡杨为研究材料,利用树木年轮气候学分析方法,建立了艾比湖地区181年来的胡杨宽度年表.对宽度年表与精河、蔡家湖气象站的温度、降水序列进行了相关分析,结果表明,树轮宽度指标与冬半年降水呈正相关关系,相关系数最大为0.408,两个气象站中,精河站与年表相关系数高于蔡家湖站.通过与其他学者在该地区的研究成果对比分析,发现艾比湖胡杨树轮宽度指数高低时段与艾比湖湖面变化有很好的一致性,这与艾比湖地区地下水和湖面变化有密切关系,与胡杨生长受地下水变化影响的研究结论一致.     

黄土高原地区归一化植被指数时空动态变化及其与气候因子的关系

以SPOT NDVI及GIMMS NDVI为数据源,结合RS和GIS地统计空间分析技术,对1998—2007年黄土高原地区植被覆盖的时空差异及1991—2000年归一化植被指数(NDVI)与月均温、降水量的关系进行了研究.结果表明:NDVI值(7、8月平均值)在空间上表现出明显的区域差异性,NDVI指数由北向南递增,南部、东部及西南角部分的NDVI值较高,北部、西北部地区较低;1999—2007年整体呈波动上升态势,区域NDVI值的季节差异特征明显,夏季>秋季>春季>冬季;土地利用类型影响NDVI值,林地的值最大,荒漠最小,土地利用结构的优化将改善黄土高原地区地表植被指数偏低的现状;气温、降水是决定黄土高原地区植被生长的主要气候因子,与NDVI指数呈现较高的正相关关系.     

太原市旅游气候资源评价

利用近30年地面气象资料.分析了太原市旅游气候资源的特点,通过计算舒适度指数、风寒指数.对各月旅游气候适宜性进行了分析评价,发现:太原市具有明显的旅游气候资源优势,每年有9个月的适宜旅游季节.5月至9月为最佳旅游季节.提出利用气候资源优势发展旅游经济的建议.     

雅鲁藏布江流域NDVI时空分布及与降水量的关系

对雅鲁藏布江流域归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)时空变化特征分析的同时,把流域站点降水量点数据插值成与流域NDVI相一致的空间Grid数据,并对流域NDVI与降水量的关系进行了分析.考虑到降水量插值误差的存在,分析了流域站点NDVI与降水量的关系.结果表明,流域与流域站点NDVI与降水量均具有较强的季节性与时间上的一致性.其线性相关系数与对数相关系数都在0.7以上.     

基于GPU平台和多源遥感的月度草畜平衡快速评价方法研究

快速高频次评估区域草畜平衡状况,对于区域草地保护和经济发展有着重要作用。本文在GPU平台上结合多源遥感数据,构建了一种草畜平衡快速评估方法,对海北州祁连试验区和海晏试验区2017-2019年6-9月的月度草畜平衡进行了动态分析。分析结果表明：在牧草产量空间分布上,两试验区的分布范围随着时间的推移均呈现逐步减少的趋势;通过对月度单位面积产草量分析发现,两试验区单位面积产草量均在8月达到峰值,在9月开始下降;针对草畜平衡的分析,在2017-2019年间,祁连试验区每月均处于极度超载的情况,仅在每年8月份超载情况有所缓解;相比于祁连试验区,海晏试验区除在每年6月有少量超载情况外,7、8月基本能达到草畜平衡状态,在9月会出现载畜不足的现象。而对于草畜平衡快速估测效率而言,相比于随机森林和CatBoost-CPU模型,基于CatBoost-GPU模型可以更加快速的估测大区域范围内的产草量。本研究可为当地有关部门及时调整放牧和补饲策略提供技术支撑。     

Tree-ring-based May–July mean temperature history for Lüliang Mountains,China, since 1836

As a consequence of recent global warming and its social impact, regional climate change is attracting an increasing amount of attention from scientists. A May-July temperature proxy extending back to 1836 was developed from tree-ring width of Chinese pine (Pinus tabulaeformis Carr.) found in the middle Lüliang Mountains, northern China. Correlations with climatic data from six nearby meteorological stations range from −0.58 to −0.65, indicating a strong response of tree-ring index to May-July mean tem-peratures, which were subsequently reconstructed. The reconstruction captures 45% (F=38.474, P<0.001) of the regional variance in the instrumental data over the calibration period 1955–2003. Reconstructed warm and cold periods were verified by additional temperature reconstructions based on tree-ring data from northern China. In addition, the reconstruction was significantly correlated with May-July mean temperatures from 13 other meteorological stations in northern China, suggesting that our reconstruction is also representative of north-central China. The warming trend during the second half of the 20th century is seen in the reconstruction, but only the 1994–2002 mean temperature seems unprecedented over the whole reconstructed period.     

2001年～2015年伊犁河谷草地植被覆盖度时空变化特征

基于MODIS NDVI数据,利用像元二分模型反演植被覆盖度,结合DEM数据及差值分析方法对伊犁河谷2001年～2015年草地植被覆盖度的时空变化特征进行了研究.得出如下结论：1) 受持续畜牧超载及气候条件恶化影响,2001年～2015年伊犁河谷草地盖度持续降低,15 a内全区草地平均盖度降低11.09%, 90.04%草地的植被盖度出现不同程度的降低,但主要为降幅〈0.10的轻度降低,1 000～2 250 m海拔范围平均降幅最大;2) 草地盖度变化主要表现在高覆盖草地持续减少,以及盖度降低草地的面积增大和降幅增高,并空间上逐步向高海拔区域延展.3) 得益于草地保护政策的实施,2010年～2015年植被盖度降低速度明显减慢,但其降低总趋势未有改变.     

老哈河流域NDVI动态变化及其与气候因子的关系

利用1982~2006年GIMMS/NDVI数据,赤峰气象站的气温数据和流域内52个雨量站的降水数据,采用一元线性回归分析、简单相关分析以及偏相关分析方法对老哈河流域内林地、灌丛、草地、耕地4种植被类型NDVI年内和年际变化及其与气温、降水的关系进行了研究.结果表明:老哈河流域NDVI年内变化呈单峰型,年最大值出现在8月份,月NDVI和气温、降水之间均具有显著的正相关关系,且存在滞后现象,林地与灌丛、草地相比,其NDVI受降水影响相对较小,气温对植被年内生长的影响大于降水;1982~2006年流域年均NDVI呈上升趋势,其中20世纪90年代流域植被覆盖水平最好;夏季NDVI与同期和前期的气温呈显著的负相关,与前期降水呈显著的正相关,在老哈河流域夏季气温升高会导致植被覆盖减少,而降水增加有利于植被的生长.