河北省2001-2010年植被NPP时空变化及与气候因子相关性分析

利用中分辨率成像光谱仪MODIS (moderate resolution imaging spectroradiometer)的MOD17A3数据集及气象数据,采用一元线性回归法及相关系数法对河北省2001-2010年植被净初级生产力(NPP)时空动态变化及与气候因子的相关性进行了分析.结果表明:河北省植被NPP多集中在200～400 g/(m2·a).从时间上看,10年间NPP年均值和最大值呈现一定的波动性变化,并呈下降趋势.2004年NPP均值最大,为356.42g/(m2·a),其次是2008年,为314.87 g/(m2·a),2001年最小,为225.13 g/(m2·a).从空间上看,河北省北部年均NPP值呈现从东向西递减、西部从南向北递减的趋势,中部太行山东部分布有1个NPP高值带.2001-2010年10年间河北省植被NPP在0.01检验水平下呈减少趋势的区域占全区植被面积的48.79％,增加的区域占45.54％,大部分地区呈减少趋势.NPP与气温和地温主要为负相关,与降水主要为正相关.总体上看,NPP与地温的相关性最高,与气温的相关性最低,但在局部地区并非如此.     

基于MOD17A3的图们江流域植被NPP时空变化特征

利用遥感技术,基于MOD17A3数据分析了图们江流域2000—2015年共16年的NPP动态变化.结果表明,2000—2015年图们江流域NPP总体呈上升趋势,2012年NPP值达到最大,最小值出现在2007年,平均每年上升4.04 gC·m~(-2)·a~(-1);图们江上游NPP表现出最高,为541.77 gC·m~(-2)·a~(-1),下游次之,为482.10 gC·m~(-2)·a~(-1),中游年平均NPP排在最后,为462.46 gC·m~(-2)·a~(-1),三个区域在16年的时间跨度上总体都是呈上升趋势;对年均NPP从小到大分类,其中NPP在400~600 gC·m~(-2)·a~(-1)这个范围占比最大,平均为48.7%,NPP小于400 gC·m~(-2)·a~(-1)和NPP大于600 gC·m~(-2)·a~(-1)的面积所占比例基本相差不大,分别为27.0%和25.3%;从整个流域来看,大部分地区植被的NPP值是增长的,NPP值增加的区域面积加起来占总面积的80%,下降的区域只占到20%;植被NPP与降水量、气温、湿度具有一定的线性正相关关系.     

伊犁地区植被生产力的时空分异及其与地形因子关系研究

基于MODIS·NDVI数据、气象数据和土地利用等数据采用CASA模型定量反演得到2012年—2014年伊犁地区以月为周期,空间分辨率为500 m的植被NPP.分析了研究区植被NPP的时空分布特征,探讨了不同植被类型对NPP的贡献率以及地形因子对NPP的影响.研究结果表明：2012年—2014年伊犁地区植被NPP的年平均值为200 gC·m－2·a－1,空间上呈现出东部大于西部的特征;不同植被类型的月均NPP呈现3～7月增加,7～11月下降的趋势.但不同植被类型月均NPP的变化速率和变换幅度存在较大差异;草地对研究区NPP总量贡献率最大为58.59%,其次是农作物,贡献率为31.45%;针叶林和阔叶林对研究区的贡献率基本相同,分别为3.75%、3.60%;稀疏植被贡献率最小仅为2.61%;研究区年均NPP随海拔和坡度的增加均呈现出先增加后减小的特征;通过验证表明,利用CASA模型对伊犁地区植被NPP估算的结果与MOD17A3产品一致性较好.     

长江流域森林NPP模拟及其对气候变化的响应

【目的】利用LPJ模型(Lund-Potsdam-Jena model)估算长江流域森林净初级生产力(net primary productivity, NPP),研究长江流域森林NPP时空动态变化及其与气候因素的关系,为长江流域及其他地区的植被监测与生态建设提供依据。【方法】基于LPJ模型模拟的NPP数据及气象资料,对长江流域1982—2013年森林NPP的空间分布和时空动态变化趋势进行分析,采用线性回归分析法分别以时间为自变量和NPP为因变量进行趋势检验,利用相关性分析法分析长江流域森林NPP与气象因子之间的关系。【结果】①长江流域1982—2013年森林年均NPP值为530.41 g/(m²·a),最高值出现在2002年,森林NPP值为578.55 g/(m²·a);最低值出现在1989年,森林NPP值为491.24 g/(m²·a)。②长江流域森林NPP的空间分布由东南沿海向西北逐渐减小,长江中下游森林NPP高于长江上游,森林NPP空间分布格局与水热条件分布格局相一致,长江流域东南部水热条件良好,能够满足植被生长和发展的需要,植被生产力比较高;西北部由于水热条件比较差,不利于植被生长,生产力低下。③长江流域大部分地区森林NPP与气温和降水为正相关关系,森林NPP与气温呈显著正相关,气温与森林NPP之间的相关性强于降水与森林NPP之间的相关性。【结论】长江流域森林NPP呈自东南向西北减少的趋势,且随时间呈波动上升趋势;气候对森林NPP具有显著影响,气温是影响森林NPP的主导因素。     

江阴市植被净初级生产力及碳汇价值分析

利用遥感影像、逐日气象观测记录等相关数据,应用基于过程的生物地球化学模型(BEPS),对江阴市市域范围内的土地利用状况及年净初级生产力进行了研究,并对植被系统C02吸收功能的价值进行了估算.结果表明:1991-2002年,江阴市陆地生态系统的总平均NPP由818 g/(m2·a)下降为699 g/(m2·a),其生态系统服务的碳汇价值也下降了0.88亿元.期间江阴市建设用地面积扩张及由此导致的林地、农田面积萎缩,成为江阴市陆地生态系统年净初级生产力下降的主要原因,森林植被质量变化对区域NPP下降的影响较小,而气候变化产生的影响不明显.     

基于MODIS的广西植被NPP时空分异及驱动力分析

为探索广西植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)变化规律及驱动因子,利用遥感数据、土壤数据和海拔高程数据,运用统计学分析方法,对比分析不同城市、土壤、海拔高度的植被NPP变化。结果表明:(1)2000—2015年广西植被NPP值(以碳累积量计)在578.51～870.48 g·m~(-2)·a~(-1)波动变化,总体呈下降趋势。梧州、防城港的植被NPP值较高。(2)广西6.45%区域的植被NPP处于重度变异状态,65.25%区域的植被NPP处于中度变异,28.30%区域的植被NPP处于轻度变异状态。(3)植被NPP对气温降水的变化响应不够显著。(4)红壤、石灰土、粗骨土地区的植被NPP呈下降趋势,而砖红壤地区的植被NPP呈增加趋势。(5)不同海拔高度的植被NPP差异较大,总体变化呈"增加-下降-增加-下降"的趋势。     

基于MODIS的大别山区NPP及NDVI时空动态及相关性研究

利用2000—2019年MOD13Q1 NDVI和MOD17A3 NPP遥感数据，在GIS空间分析技术支持下，利用相关分析、回归分析等方法，分析了该时段内大别山区归一化植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)与植被净初级生产力NPP(Net Primary Productivity)的时空变化特征，探讨了该区NPP与NDVI之间的相关性。研究结果表明：(1)近20年来大别山区NDVI变化于0.73～0.81,多年均值为0.78,空间分布上呈现出由中心向四周边缘递减的趋势，大别山区在研究时段内植被NDVI呈现出波动上升的趋势，78.88%的大别山区植被处于改善趋势。(2)NPP均值为497 g/(m²·a),变化于402～576 g/(m²·a),整体上呈现出“中间高、边缘低”的空间分布特征。自2000年以来，大部分区域的NPP都呈增加的趋势。(3)NPP与NDVI在时间变化上呈显著正相关，空间分布上绝大部分区域呈正相关，但不同植被类型上相关系数有所差别，其中针叶林的最高，其次为阔叶林、灌...     

贵阳市植被净初级生产力与景观格局时空分布及相关性研究

为研究贵阳市的净初级生产力(NPP)及景观格局时空分布及相关性,采用CASA估算、景观格局指数、空间自相关方法对2000—2019年的遥感数据进行分析。结果表明:贵阳市净初级生产力总体水平较高,多年均值为678.1 g C·(m~2·a)~(-1),由421.1 g C·(m~2·a)~(-1)增长到894.9 g C·(m~2·a)~(-1),NPP的增长与各县域的空间分布相关性逐渐增强,整体呈北高南低的空间分布特点;景观格局上,贵阳市蔓延度由50.8%～67.2%降低到49.2%～66.1%,景观破碎化加深,边缘密度由24.6～50.3 m·ha~(-1)上升为24.7～51.9 m·ha~(-1),边缘逐渐复杂且不规则,斑块密度由0.4～1.8 n·99 ha~(-1)上升到0.5～2.0 n·99 ha~(-1),景观类型迭代迅速;景观丰度由3.5～5.3上升到4.2～5.5,景观源地类型逐渐增加,平均邻近度指数由147.0～527.8上升到161.0～551.6,景观连接度逐渐增加,香农多样性指数由0.7～1.2(n·100 ha~(-1))上升到0.8～1.3(n·100 ha~(-1)),景观类型的信息量随之增加,斑块相似系数由22 880.3降到20 177.2,斑块异质性逐渐加强,核心斑块总面积由8 543.0 ha降低到8 505.2 ha,核心斑块减少;基于经验贝叶斯的莫兰指数分析,平均邻近度指数、斑块相似系数、边缘密度、斑块密度与NPP相关性最强,贵阳市林地、疏林、高覆被草地增加,其斑块破碎化增加,边缘逐渐略显复杂不规则,类型逐渐增多,斑块间连接度增加,有利于NPP的迅速增加。     

基于CASA模型和SEVI指数的福建省植被NPP遥感估算与分析

植被净初级生产力(NPP)是评估陆地生态系统碳汇和调节过程的重要指标,但遥感影像上崎岖地形造成的光学辐射传输畸变会降低植被NPP估算精度.为了消除地形对山区植被NPP模型估算的影响,以福建省为研究区,利用阴影消除植被指数(SEVI)改进CASA模型中的植被光合有效辐射吸收比率因子(FPAR)计算模型,进行福建省2005年和2015年的植被NPP估算和时空分布特征分析.研究结果显示SEVI反演的FPAR在阴影处的相对误差降低至0.53％,能有效消除地形阴影对FPAR的影响.采用消除了地形阴影影响的FPAR进行CASA模型反演福建省2005年和2015年的植被NPP平均值分别达到861.9 g·m-2·a-1和855.7 g·m-2·a-1.其中常绿阔叶林NPP最高,农用地NPP最低.不同地区植被NPP分布差异明显,西部内陆较高,东部沿海较低.月均植被NPP总体变化趋势与温度因子走势相同,相关系数分别为0.96和0.95,夏季月均植被NPP最高,达110 g·m-2以上;冬季月均植被NPP最低,在20 g·m-2以下.     

基于RS和GIS的楚雄州森林植被净第一性生产力估算

基于RS、GIS技术和TM影像,采用中国天然森林植被净第一性生产力模型,估算楚雄州森林植被NPP数值及其时空分布变化,结果表明=1990年楚雄州森林植被NPP的值为9．12×/t DW／a,分布比较均匀;2000年楚雄州森林植被NPP的值为2．68×107tDW／a,分布呈现从西北向东南递减的趋势;2000年整个楚雄州森林植被NPP值都小于1990年,单位面积的平均NPP最高值相差约25tDW／（hm2·a）,总量相差为6．44×107tDW／a,表明楚雄州森林植被净第一性生产力在这10年里下降了。     

珠江流域植被净初级生产力及其时空格局

为阐明珠江流域植被净初级生产力(NPP)变化的整体状况,应用以遥感观测数据驱动的GLO-PEM模式模拟估计的NPP数据,对珠江流域1981~2000年间的地表植被净初级生产力的空间分布及时间序列变化进行了综合分析。研究结果表明:①20年来,珠江流域年均NPP总量为0.60Pg C,占中国总量的19.42%,单位面积的年平均NPP为1328.61 g/(m2.a),是中国平均水平的4.12倍;②从NPP的空间分布看,单位面积的NPP以右江上游山区及珠江三角洲西南部地区等地最高,北盘江上游山区最低;③从各种植被类型来看,以热带常绿阔叶林的平均NPP最大,山地稀树灌木草原的平均NPP最小;④受气候和土地利用变化的影响,20年来珠江流域植被NPP整体上呈现了不显著减少的趋势,单位面积NPP减少了约0.6%。     

基于TM影像的伏牛山植被覆盖度变化研究

为研究伏牛山地区植被覆盖的变化情况,利用1991、2002和2011年三期TM卫星遥感影像,基于NDVI的像元二分模型,对整体植被变化趋势进行研究,并比较三期变化;同时结合数字高程模型对不同海拔的植被覆盖变化做对比分析;最后,分析气象因子的变化趋势.研究结果表明:(1)从分布上看,研究区整体植被覆盖状况较好.植被覆盖度随海拔的上升先增加后降低,临界点在海拔1 700¹ 800m之间.(2)从变化上看,21年以来,植被覆盖度呈增加趋势.海拔高度1 650m以下区域的植被覆盖度变化情况最为明显,这是由于人类活动主要集中在海拔较低的区域,而海拔高于1 650m的区域变化较小,受人类活动的影响较小.(3)从21年温度和降水变化来看,研究区域内植被覆盖度和温度的变化趋势并不一致,而和降水量变化的趋势有较高的一致性,具体表现为随降水量的增加,植被覆盖较好的Ⅳ级(F≥0.7)植被覆盖度区域面积增加.     

竖直墙面不同方位上太阳辐射量的计算分析

在太阳能的开发利用中,竖直墙面单位面积接收的太阳辐射量是个重要的基本参数,本文采用计算机编程的方法,来模拟计算此参数.算结果显示在昆明,墙面方位角为±45°时,竖直墙面接收到的太阳辐射量最大.当方位角在-45°～45°之间变化时,竖直墙面单位面积上全年接收到的太阳辐射量在3.99×103MJ/(m2·a)～4.04×103MJ/(m2·a)之间变化;当方位角大于45°以后竖直墙面单位面积上全年接收到的太阳辐射量逐渐下降,最少为3.69×103MJ/(m2·a).     

气候与土地利用变化对粤港澳大湾区NPP的影响

植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)是陆地生态过程中的重要参数,是全球碳循环的关键环节。本研究采用Carnegie-Ames-Stanford Approach (CASA)模型反演粤港澳大湾区NPP,探讨其时空格局变化规律及其与气候和土地利用变化的关系。结果表明,2001-2018年粤港澳大湾区年NPP均值为0.89 kg·C·m~(-2),空间分布上呈现由中心区和东南区向东北、西北方向递增的趋势。随时间变化,NPP总体呈现增加趋势,其速率约为0.001 kg·C·m~(-2)·a~(-1);从NPP未来变化趋势看,大部分区域NPP未来呈下降趋势。NPP与平均气温、累积降雨总体呈正相关关系,但NPP与累积降雨的相关性大于NPP与平均气温的相关性;总体而言,NPP对平均气温和累积降雨的变化呈正响应,其响应均值分别为0.007 kg·C·m~(-2)·a~(-1)·℃~(-1)和0.000 1 kg·C·m~(-2)·a~(-1)·(100 mm)~(-1)。土地利用变化对NPP产生显著影响,其中城市扩张对NPP产生极显著负效应(P0.000 1),而生态恢复对NPP产生极显著正效应(P0.000 1),且城市扩张对NPP的影响远高于生态恢复对NPP的影响。研究结果可为理解NPP对气候变化的响应提供参考,同时为粤港澳大湾区生态系统修复、空间规划和生态文明建设提供理论依据。     

深圳市植被净初级生产力动态及其与气候因子的关系分析

以深圳市为研究区,利用土地利用/覆盖分类数据、MODIS NDVI数据、气象数据,基于光能利用率(carnegieames-stanford approach,CASA)模型对深圳市2000—2014年的净初级生产力(net primary production,NPP)进行了估算,并分析了NPP的时空分布特征及其对气候因子的响应关系.结果表明:深圳市面积NPP为544.19~884.93g·m-2·a-1,总体以2.40g·m-2·a-1的趋势增加,空间分布格局呈西北低、东南高的特点,不同行政区的年均NPP存在明显差异;15a来深圳市NPP的变化呈现出南部增加北部减少的趋势,且增加区域面积是减少区域的1.4倍,其中城镇用地、林地呈增加趋势,耕地、果园、湿地、未利用地呈减少趋势;NPP对温度、降水、太阳辐射的响应存在显著差异,光明新区、龙华新区、龙岗区等北部区域NPP与温度、降水呈现明显的正相关关系,最大偏相关系数分别为0.92、0.95,南山区、福田区、罗湖区等南部区域是城市不透水层、水体高覆盖区,NPP与温度、降水的相关关系较弱.宝安区、南山区、龙华新区交界处的NPP与太阳辐射呈现明显的正相关关系,最大偏相关系数为0.95,龙华新区南部、坪山新区北部等部分区域分布着大面积的城市不透水层,NPP值较低.深圳地区植被NPP动态是受温度、降水、太阳辐射等气候要素变化及城市化引起的土地利用变化等因素共同作用的结果.     

基于CASA模型长江流域植被NPP时空演变及与地形因子的关系

植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)是评价生态系统固碳能力的重要指标。长江流域作为中国重要的农业生产区和生态安全屏障，深入开展长江流域植被NPP时空变化特征的研究，对了解流域植被生长情况和生物固碳能力具有重要意义。基于CASA模型，反演长江流域植被NPP,分析长江流域2001—2018年不同时空尺度下的植被NPP的演变特征以及与地形因子的关系。结果显示：CASA模型对于长江流域植被NPP的反演效果较好，可以反映研究区的植被NPP的实际状态，长江流域多年植被NPP为572.72 gC/(m²·a)。时间上，长江流域植被NPP年际变化可分为2个阶段，2001—2007年NPP年均值变化明显，呈波动式上升；2008—2018年相对变化趋于平稳，植被NPP年内变化层次感比较明显，夏半年(4—9月)NPP月均值较高，对全年NPP总量的贡献率为77.61%。长江流域植被NPP空间格局上具有明显的差异性，总体呈现自西北向东南递增，长江流域在18年间植被NPP增加的面积大于减少的面积，NPP增加趋势主要分布在岷沱江水系南部、嘉陵江水系西部...     

国产高分遥感数据估算草地NPP

利用国产卫星高分一号卫星数据评估其植被第一生产力(NPP)的潜力,对植被指数取值范围、光能利用率、水分指数等参数进行修订,建立适合高分卫星数据的光能利用率模型,反演小尺度草地生态系统的生产力,利用野外观测数据对反演结果进行验证.模型模拟的数值与实测值的拟合度达到0.94,均方差为20.59 g C/(m2·a),并进一步将该结果与该区域同类型研究进行类比分析.结果表明,该模型对小尺度草地NPP估算可行,减少了工作量,为国产高分数据进行草地NPP、尤其煤矿区草地环境的监测提供了可行的技术方法,从而推动国产卫星在该地区的应用.     

西北地区自然植被净第一性生产力的空间分布

植物净第一性生产力与全球碳平衡和碳扰动、全球土地利用变化、全球气候变化和粮食安全等有密切关系,成为表征陆地生态过程的关键参数.以西北地区211个气象站降水和/>0℃积温的30年观测数据为基础,以GIS为技术支撑,利用统计方程实现两大环境变量的空间化.联系植物生理生态学特点及水热平衡关系的综合模型对自然植被的净第一性生产力现状进行估算,结果表明西北地区NPP分布在0.51～8.00 t/(hm2.a).其中:森林草原或草原NPP分布在4.68-8.00 t/(hm2-a);干草原NPP分布在2.18～4.68 t/(hm2.a);半荒漠、荒漠、沙漠或戈壁NPP分布在0.51～2.18 t/(hm2.a).     

2010年贵州省南部森林生态系统固碳释氧服务功能价值评估

以贵州南部三州为研究区,运用连续生物量转换因子法,基于2010年森林清查小班数据,估算了2010年贵州南部森林植被净生产力,以此为基础,计算了2010年贵州南部森林生态系统固碳释氧价值量。结果显示:2010年,贵州省南部森林生态系统年固碳量861.39×104t C,年释氧量2 306.07×104t,单位面积年固碳量1.95t C/(hm2·a),单位面积年释氧量5.21t/(hm2·a);贵州省南部森林生态系统年固碳价值103.37亿元,年释氧价值230.61亿元,总价值333.98亿元;杨树单位面积固碳释氧价值最强,达到0.86万元/(hm2·a)和1.92万元/(hm2·a);柏木单位面积固碳释氧能力最弱,分别仅有0.10万元/(hm2·a)和0.23万元/(hm2·a);固碳释氧价值在空间上呈现出由西向东递增趋势,这与贵州南部的水热条件分布基本一致。     

广东黑石顶森林生物量的三维估算

基于广东黑石顶自然保护区的数字植被分布图,在样地调查的基础上,采用ArcInfo的2种三维模型(TIN模型和Lattice模型)估算了该区的总生物量,并与二维尺度的分析结果进行了比较.结果表明纯针叶林的单位面积生物量一般低于200 Mg/hm2,成熟阔叶林的单位面积生物量则高达460 Mg/hm2.在森林的总生物蓄积量估算方面,2种三维模型的计算结果非常接近,约为810× 103Mg,其中占保护区总覆盖面积10%的纯针叶林,生物蓄积量约占总生物蓄积量的7%,占总面积50%的针阔混交林,生物蓄积量约占38%,而占总面积仅33%的阔叶林,生物蓄积量则占55%.二维尺度的计算结果较三维模型估算的约低12%.海拔梯度变化的分析结果表明,生物蓄积量主要分布于海拔300～700m范围内,而单位面积生物量在海拔400～800 m处较高.