1982——-2010年全国草地生长时空变化

基于遥感技术, 利用1982---2010年间NOAA-AVHRR卫星获得的归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)数据对全国29年来的草地生长动态变化及其与温度、降水的相关关系进行分析。结果表明: 29年来, 全国草地生长季NDVI总体上呈显著增加趋势(R²=0.25, p<0.01), 尤其是在1982?1999年间(R²=0.60, p<0.01), 而自20世纪90年代末开始失速。值得注意的是, 最近十几年(1999---2010年)草地生长季NDVI变化趋势的大小和方向基本上取决于起始年份的选择, 因而这一阶段草地生长的总体趋势不显著。不同地区、不同时段生长季NDVI变化趋势的空间分布存在较大差异。草地生长在1982---1999年间呈广泛(约占85%)增加趋势, 在1999---2010年间出现较大范围(约占50%)的逆转, 尤以干旱、半干旱地区的草地植被生长下降趋势最明显。水热组合状况是影响这一变化的主要原因。生长季平均NDVI与气候因子之间的相关关系分析表明, 全国大部分地区草地生长变化主要受降水驱动, 对于部分高寒和湿润、半湿润地区的草地, 生长季NDVI与温度关系密切, 温度上升对该地区草地生长有利。     

1982—2014年华北及周边地区生长季NDVI变化及其与气候的关系

利用690个气象观测站数据和1982―2014年GIMMS NDVI 3g数据, 运用趋势分析、小波偏互相关分析、偏相关分析和滞后分析方法, 探究华北及周边地区33年来生长季(5―10月) NDVI的变化规律及其与气候的关系, 得到如下结论。1) 33年来, 研究区植被生长季活动整体上显著增强, 生长季NDVI由20世纪80年代的平均0.44升至2010年以来的0.49; 生长季NDVI在研究区中部区域快速增长, 而在西北部荒漠地区下降。2) 研究区生长季NDVI的上升得益于温度升高和降水增加, 其中降水的影响更大; 研究区NDVI与气温在大部分地区正相关; 除研究区东南部地区外, NDVI与降水有很强的正相关关系。3) 在15天的时间分辨率尺度下, 研究区大部分地区生长季内 NDVI对温度的响应无明显滞后, 或存在1期(15 d)滞后, 对降水的响应存在1~2 期(15~30 d)滞后, 因此从总体上看, 华北及周边地区植被生长对温度的响应比对降水的影响更迅速。     

基于NDVI的贵州省植被覆盖时空特征分析

利用2001—2018年的500 m分辨率的MOD13A1数据,计算每个像元的NDVI的变化趋势,并采用线性趋势分析法和相关性分析法,分析贵州省植被覆盖面积在18年间的时空变化特征;结合2001—2018年植被的降水利用效率与2010、2017年2期土地覆盖数据,研究不同土地覆盖类型的NDVI的特征. 研究结果表明:(1) 2001—2018年,贵州省的植被覆盖面积总体呈增加趋势,表明生态环境得以明显改善,以毕节、六盘水市最为显著;(2)从植被覆盖面积变化趋势来看,贵州省的植被改善区域大于退化区域,植被退化区主要集中在城镇扩张区;(3)贵州省的整体植被降水利用效率与植被覆盖面积的变化趋势不具有一致性;(4)贵州省的NDVI与同期降雨量、气温均呈现良好的相关性,而植被生长对气温变化不存在明显滞后性、对降雨量变化的滞后期为1个月,即植被生长对气温的敏感性高于降雨量;(5)在植被生长季,不同土地覆盖类型的NDVI具有不同的特征: NDVI(林地)>NDVI(耕地)>NDVI(草地)>NDVI(建设用地)>NDVI(水体).     

呼伦贝尔植被覆盖指数变化及与气候变化的关系研究

基于1982~1999年的Pathfinder AVHRR NDVI指数数据集和2000~2010年的MODIS NDVI数据集分析呼伦贝尔植被覆盖指数(normalized difference vegetation inelex,NDVI)多年和季节尺度变化;根据呼伦贝尔市及周边15个气象站点1964~2013年逐日气象观测资料,探究呼伦贝尔的最高气温、最低气温、平均气温、降水量变化以及NDVI变化与4个气象要素的关系。结果表明:近29年呼伦贝尔的年均NDVI显著增大,其中春季NDVI值增大最快,而秋季增大最慢;呼伦贝尔近50年的气温显著上升,尤以最低气温上升最明显;在季节变化上,冬季各温度指标温度上升最快;年降水量呈增多趋势,以春季降水增加最显著,夏季降水波动最大;年均NDVI与平均气温、降水量显著相关;但是NDVI与气温、降水的相关性在年、季不同时间尺度均有很大差异;在四季中以夏季NDVI均值与各气象因子相关性最强。温度、降水与NDVI的相关模态分离研究表明,平均温度升高时NDVI值偏大,而降水增多NDVI值减小。     

气候变化对中国北方温带草原植被的影响

在月、季节、生长季和年4个时间尺度上,采用Krigging空间插值方法对1982—1999年的降水、气温数据插值生成栅格影像,将其与1982—1999年的NOAA/AVHRR NDVI影像进行相关分析.同时,综合分析了归一化差值植被指数(normalized differential vegetation index,NDVI)、降水、气温、区域潜在蒸散量、区域实际蒸散量的年际季节变化.结果表明,降水是制约本区植被生长的根本原因,夏季降水量对植被生长的影响最为显著,7—8月份的降水对下月植被的生长有重要的影响.同时得出中国北方温带草原植被与气象因子相关性的空间分布图.     

呼伦贝尔NDVI变化及与气候变化的关系研究

本文基于1982-1999年的Pathfinder AVHRR NDVI指数数据集和2000-2010年的MODIS NDVI数据集分析呼伦贝尔NDVI多年和季节尺度变化;根据呼伦贝尔市及周边15个气象站点1964-2013年逐日气象观测资料,探究呼伦贝尔的最高气温、最低气温、平均气温、降水量变化以及NDVI变化与4个气象要素的关系。结果表明：近29a呼伦贝尔的年均NDVI显著增大,其中春季NDVI值增大最快而秋季增大最慢;呼伦贝尔近50a的气温显著上升,尤以最低气温上升最明显,在季节变化上,冬季各温度指标温度上升最快;年降水量呈增多趋势,以春季降水增加最显著,夏季降水波动最大;年均NDVI与平均气温、降水量显著相关,但是NDVI与气温、降水的相关性在年、季不同时间尺度均有很大差异,在四季中以夏季NDVI均值与各气象因子相关性最强。温度、降水与NDVI的相关模态分离研究表明,平均温度升高时NDVI值偏大,而降水增多NDVI值减小。     

东北地区植被NDVI变化及对气象因子的响应

根据1998-2008年东北地区SPOT-VGT NDVI数据和气象数据,分析了11年来东北地区植被年均NDVI变化及其与气象因子的相关性,并对不同植被生长季NDVI变化及其与气象因子的相关性和滞后性进行了研究.结果表明:近11年来东北地区植被总体状况较好,绝大部分地区植被未发生明显变化;植被年均NDVI受温度、降水影响较为显著,且温度影响程度高于降水,降水影响程度北部地区高于南部;东北地区不同植被生长季NDVI值不同,植被生长状况变化不同,但变化幅度较小;植被生长季NDVI受同期温度和降水影响显著,在旬的尺度上表现更为明显,其中温度对植被影响更大;东北地区植被NDVI对温度的响应存在10～20 d的滞后期,对降水的响应存在约20 d的滞后期.     

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.     

黑河上中游流域植被时空演变规律及其对水热条件的响应特征分析

基于黑河上中游流域1999—2010年SPOT NDVI旬数据及气温、降水旬数据,采用趋势分析和时滞互相关法,对研究区内植被的时空变化规律及其对水热条件的响应特征进行了分析.结果表明:1)1999—2010年,黑河流域上游植被覆盖状况优于中游,中游除张掖市及酒泉市存在人工植被外,其他区域基本不存在人工植被;2)在1999—2010年间黑河上游流域大部分地区的植被均表现出明显退化趋势,中游流域的植被整体表现为轻度退化;3)黑河上中游流域的植被受气温的影响大于降水,而对降水的响应更为迅速.不同类型的植被对气温、降水的响应速度不一.     

祁连山植被NDVI时空变化特征及其与气候变化的响应研究

本文运用1982-2006年间MODIS NDVI数据对祁连山地区植被覆盖变化及其与气候的相应进行了深入研究,结果表明,在近23a间,植被整体上呈波动增长的趋势,但增加幅度并不明显,植被NDVI增加区域主要集中在祁连山中西部及高海拔地区,减少区域主要分布在祁连山东部及河谷地带。植被NDVI与温度和降水并未表现出规律性的变化,但在生长季内,5月NDVI和9月NDVI分别与前期降水和当月温度显著正相关,人类活动对研究区内植被影响较大。本文研究成果将对了解区域内土地利用特征及环境变化具有深远的意义,同时也为祁连山自然保护区的防治奠定了一定的理论基础。     

嘉陵江流域 NDVI 年季变化特征及其与气象因子的关系

利用统计学相关方法对嘉陵江流域1982—2006年NDVI变化规律及其与降雨、气温、日照时数的耦合关系进行研究。结果表明:1982—2006年流域内年均NDVI值呈增长趋势,其中春季增长趋势最明显;年均NDVI值与气温的相关关系最好;在各个季节,流域季平均NDVI值随降雨、气温变化都存在一定的滞后现象,尤其在植被生长较为旺盛的春、夏、秋季。春季,流域NDVI值和上季度温度以及本季度日照时数关系较为显著;夏季,流域NDVI值受本季度和上季度各个气象因子影响较大;秋季,流域NDVI值和日照时数相关关系较好,同时受上季度气温影响较大。     

2013～2019安徽省NDVI时空变化特征分析

为了探究植被NDVI变化特征及其对温度和降雨变化的响应,以安徽省为例,基于2013～2019年安徽省长时序MODIS-NDVI数据,分析了近7年安徽省NDVI的时空变化特征及其演变规律,同时结合不同降水和温度下NDVI变化特征进行了相关性分析.结果表明:安徽省7年间NDVI值在0.57至0.64之间,其与平均气温和年降雨呈正相关关系,且NDVI值与年降雨呈显著正相关的面积比例要大于与平均气温呈显著相关性的面积比例,空间分布存在明显差异.安徽省7年间NDVI值总体呈现增长趋势(R2=0.6178),增长速率为0.00387,夏季NDVI均值最高,植被覆盖度越来越优.皖西和皖南山区NDVI值较高,而江淮丘陵区NDVI值较低,主要与该地区人类活动频繁,植被破坏严重有关.     

松嫩平原西部气候和土地利用变化对蒸散的影响

基于遥感数据,利用陆面能量平衡模型(SEBAL模型)反演了松嫩平原西部2001-2012年生长季16d日序数平均蒸散,分析了不同时期降雨和温度对蒸散的影响以及土地利用相互转化下蒸散的变化规律。结果表明:(1)2001-2012年间,松嫩平原西部生长季温度和降雨呈明显上升趋势,蒸散呈下降趋势;蒸散在日序数尺度上与温度和降雨显著正相关,在年尺度上与降雨显著负相关;非生长季11月至次年3月之间的降水和4月温度的升高有利于增加生长季初期(5月)蒸散量,而春末4月和5月的降水增加会降低生长季盛期(7-8月)的蒸散量。(2)松嫩平原西部不同土地类型多年生长季日均蒸散从高到低依次为:裸地、农田和草地;裸地、农田与草地相互转化主要发生在草地向农田、裸地向草地的转移;草地被人为开垦成农田初期蒸散较低,后期升高接近原生纯农田蒸散;而退耕还草后初期蒸散较高,后期降低且低于原生纯草地蒸散;草地退化为裸地后初期蒸散较低,后期升高接近纯裸地蒸散;而裸地恢复为草地后初期蒸散接近原生纯草地蒸散,后期降低并低于纯草地平均0.2mm/d。(3)气候变化和土地利用变化共同影响蒸散的趋势变化,其中草地受气候和土地利用变化同样程度的影响,而农田和裸地受土地利用变化的影响比气候变化大。     

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。     

近20 a三北地区植被资源时空变化特征探究

三北地区长期以来是生态建设和生态文明关注的重点区域,开展三北地区植被变化监测,可为后续三北生态建设提供科学依据.基于长时间序列NDVI数据,采用趋势分析、变异系数和Hurst指数分析等方法对三北地区1998—2018年植被NDVI变化特征及其趋势的持续性进行模拟和分析.研究结果表明:(1)1998—2018年间三北地区植被有所改善,NDVI上升区域与下降区域分界线大致以200 mm等降水量线为界,山西和陕西改善面积占比超过95%,新疆改善面积占比低于50%.(2)近20 a三北地区80%以上的地区NDVI波动明显,波动区域与稳定区域大致以400 mm等降水线为界,新疆地区波动最为剧烈.(3)三北地区Hurst指数均值为0.47,90%以上的区域NDVI变化趋势难以长久维持.总体看,1998—2018年三北地区植被整体呈改善趋势,但可持续性不强,未来需要进一步加强植被生态修复与防护工作,保障生态文明建设的持续性.     

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.     

淮河流域植被NDVI与干旱条件的相关性

淮河流域特殊的地理环境导致干旱灾害频发且持续时间长,严重影响该区域植被生长,而前人大多探讨了该区域气象干旱情况或植被生长状况,对二者之间的关系研究较少,且多采用气象站点降水资料进行干旱分析,不能充分反映降水时空分布的差异性。因此,基于MODIS NDVI遥感影像与TRMM 3B43卫星降水数据,采用降水距平百分率(P_a)作为气象干旱评价指标,分析了2001—2016年淮河流域植被NDVI与降水距平百分率的年际变化特征以及二者的相关性。结果表明:2001—2016年淮河流域植被NDVI总体呈现稳中有升的趋势,植被NDVI有所改善的区域比例为54.86%,NDVI基本不变的比例为43.25%,仅1.89%的NDVI出现退化。流域16年间以轻旱和中旱为主,较少出现重旱和特旱,干旱程度有所降低。植被NDVI和降水距平百分率呈正相关和负相关的区域分别占流域的61.31%和38.69%,正相关最显著的区域为河南省和安徽省的南部,而河南省东北部、安徽省西北部、山东省西部以及江苏省东部边界呈负相关关系。     

柴达木盆地德令哈地区MODIS-NDVI时空变化及其与气候的关系

利用遥感与GIS手段,分析了12年来柴达木盆地德令哈地区MODIS-NDVI的时空变化及其与气温、降水量的空间相关性.研究表明:2000-2011年柴达木盆地德令哈地区生长季NDVI平均值年际变化趋势中,改善区、稳定区、退化区和无植被生长区的面积分别占总面积的49.13%,32.14%,0.51%,18.21%;山地和绿洲生长季NDVI平均值的增长率分别为3.9%/10a,2.9%/10a.在山地的各海拔高度带上,12年NDVI平均值越大的区域,植被改善趋势越强烈,反之改善趋势越微弱.山地改善区在海拔较低、坡度较小的区域以及南坡所占的面积百分比较大,绿洲植被改善显著的典型区域主要分布在农场区域和临近河流的部分区域,退化显著的区域主要分布在城镇建设区域,植被砍伐、铁路和公路修建区域.12年来德令哈地区气候呈暖湿化趋势.德令哈地区植被的生长状况与生长季降水量和生长季前期气温呈较强的正相关关系,而与生长季气温和前期降水量的相关性并不显著.春季较高的温度和较多的降水量、夏季较多的降水量以及前一年冬季较高的温度是植被生长的有利条件.     

宁夏植被动态变化及其对降水的响应

区域植被生态变化及其对气候的响应研究,是科学评价区域生态环境的重要内容,受到广泛关注。利用2000—2015年250 m分辨率、16 d合成的MODIS NDVI影像、以及9个气象站点2000—2014年逐日降水数据,分析了宁夏植被NDVI动态变化及其对降水的响应,结果表明:1宁夏植被生长季开始于4月下旬,结束于9月下旬;年际植被生长季NDVI平均值以0.052/10 a的速率呈线性增加趋势,但近4 a持续减少,需加强植被监测,及时了解区域生态环境变化;2植被生长季NDVI平均值以增加趋势为主,占区域总面积的91.62%,主要分布在中部干旱区和南部丘陵山区;减少趋势仅占8.38%,主要分布在北部引黄灌区和中部干旱区西部部分区域;3植被生长季NDVI平均值与降水的相关系数呈线性增加趋势,相关系数正相关与显著正相关区域主要分布在南部丘陵山区,而负相关与显著负相关区域主要分布在北部引黄灌区尤其是银川等城市周围区域。     

青藏高原冬季NDVI变化与我国夏季降水的关系

利用1982年1月—2001年12月NDVI资料、台站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过相关分析和合成分析等方法,初步分析了青藏高原冬季植被变化与我国夏季降水的关系.结果发现,高原冬季植被多少与我国夏季降水存在明显的相关关系.高原冬季NDVI大时,我国华南地区、华北地区等夏季降水偏多,而长江流域(主要是中游地区)和西南地区西北部、东北地区西部降水偏少.高原冬季NDVI与我国夏季降水的相关系数从南到北,总体呈西北-东南向" - -"带状分布.降水的年内分布也因为不同年份NDVI的多少而存在较明显的差异,后期的大气环流变化能够较好地解释我国夏季降水的这种差异.