过去40年中国气候与物候的变化研究

根据中国近40年的日气候观测资料与物候观测资料,分析了近40年中国气温、降水与自然物候的变化趋势及其区域差异.结果表明:(1)近40年来,从全国平均状况看,较为明显的升温阶段出现在1980年以后.其中升温率最大的时期为非生长期,最小的时期为生长期.从区域变化差异看:东部大部分地区、青藏高原的东南部和新疆的部分地区生长期温度在1980年以后都有不同幅度的上升,其中升幅最大的地区出现在华北;降温区则出现在秦岭以南的广大地区(包括西南地区东部、长江中游)以及新疆的部分地区.(2)生长期期间,全国平均降水在近40年中存在明显的准年代波动,却没有明显的增加或减少趋势.但1980年以后,生长期期间降水趋势变化的区域差异却较为明显:新疆、东北及长江中下游的部分地区降水增加,而除此之外的全国大多数地区则以降水减少占绝对优势;其中华北地区的降水减少最为明显.(3)20世纪80年代以后,中国的东北、华北、西北、长江下游地区与云南南部春季物候期提前,西南地区东部、长江中游地区春季物候期推迟;这一变化趋势与中国生长期期间的温度变化趋势相对应.     

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.     

黄河流域中段植被覆盖时空变化特征及影响因素分析

黄河流域植被保护与生态治理至关重要，探究植被变化特征及因素影响机制，对黄河流域生态修复及高质量发展具有重要应用价值。基于1981—2020年植被覆盖度数据、气候数据、地形数据及土地利用数据，利用趋势分析、Hurst指数、相关分析等研究方法，定量分析黄河流域中段植被覆盖度变化特征、未来发展趋势及影响因素。结果表明：1)1981—2020年黄河流域中段植被覆盖度呈波动上升趋势，增加速率为0.045/10a,空间格局呈现为东南部及中部高，西北部低的特征；2)近40年来研究区植被覆盖度改善情况良好，其中改善区域面积占比为87.50%,未来持续改善区域面积占比为96.65%;3)研究区植被覆盖度与降水、气温均以正相关为主，地形因子对植被覆盖度的影响主要体现在高程及坡度上，随二者的增加植被覆盖度表现为先增长后减少的趋势，且在不同地形条件下，植被覆盖度受温度影响大于降雨。     

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．      

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．      

气候变化对商丘冬小麦生育期的影响

利用商丘农业气象观测站1981—2013年冬小麦物候期观测资料、同期气象观测资料,采用一次线性函数分析法分析了冬小麦生育期间气象因素和生育期变化特征,并采用相关分析法分析了气候变化对生育期的影响.结果表明:1冬小麦各生育阶段及全生育期平均气温均呈上升趋势;降水量在越冬至返青期、拔节至乳熟期呈增多趋势,其他阶段呈减少趋势,全生育期呈减少趋势;日照时数在返青至乳熟期呈增多趋势,其他生育期呈减少趋势,全生育期呈减少趋势.2从起身到开花期、成熟期均存在不同程度的提前趋势,播种至返青期、乳熟期呈微弱的推迟趋势.3开花到乳熟期、抽穗到开花期间隔天数的增加趋势达到极显著水平.4影响冬小麦物候期变化最显著的气象因子是平均气温,且物候期与平均气温绝大多数时段呈负相关.5冬小麦返青到起身期对气候变化最为敏感,其次是起身到拔节期、抽穗到开花期和乳熟到成熟期.     

2000-2017年河西地区山地-绿洲-荒漠系统植被变化趋势与可持续性分析

利用MODIS的归一化植被指数(NDVI)数据,采用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验方法及Hurst指数法,分析了2000-2017年河西地区植被的变化趋势及其可持续性特征.结果表明,河西地区2000-2017年NDVI增长区域面积较大且分布广泛,减少区域较少.河西地区植被总体呈稳中向好的趋势,走廊绿洲区植被增长趋势最大,祁连山区植被增长趋势较小,戈壁荒漠区植被变化趋势不显著.植被覆盖持续增长的区域远多于持续降低的区域,但持续增长的能力较弱,小部分处于增长趋势的植被未来发展趋势可能逆转,存在植被退化风险.走廊绿洲区植被持续增长能力最强,祁连山区植被增长持续性较弱,戈壁荒漠区植被较为稳定.     

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.     

基于MODIS数据的黄河流域草地景观演变分析

基于MODIS土地利用数据及植被数据,采用斜率分析以及相关分析等方法,对黄河流域草地景观的面积变化、时空演变特征以及对整个流域景观的结构与功能的响应进行深入探讨.结果表明:近13 a间黄河流域草地景观面积下降明显,其中向农地转移最为显著;近13 a间流域草地景观西南和中东部地区年均植被覆盖指数较高,北部与西北部较低.中东部年均植被覆盖指数增长明显,部分地区增长率达到了0.08/10a;近13a间黄河流域草地景观年均植被覆盖指数呈一定的下降趋势,趋势并不显著,月均植被覆盖指数季节性变化趋势明显,夏秋较高,冬春较低,8月植被覆盖指数最高,1月位最低;流域草地景观与滞后1月的气温、降水之间存在响应关系最为明显;流域草地景观的面积变化对黄河流域生态系统存在较为明显的响应.草地景观面积变化与流域聚集性指数、生物多样性指数均呈显著的负相关,随着草地景观面积的不断缩小,流域整体景观格局的聚集性不断增强,生物多样性指数逐步下降,流域生态质量有所降低.     

中国藏北高寒生态遥感植被变化及成因分析

 利用NOAA/AVHRR-NDVI遥感数据研究了近20年藏北高寒生态系统植被变化趋势,发现藏北植被覆盖呈现出东部高,西部低的态势;依次是农作区和森林区>高寒草甸>高寒草原>高寒荒漠草原。空间分布显示NDVI显著增加或减少的区域分布在地势比较低的东部和中部地区的森林区和高寒草甸区,在海拔较高的西部地区的高寒荒漠草原NDVI变化趋势处于轻微变化或无变化。分析造成植被变化的气候原因（温度、降水,风）和人为原因,认为不同区域植被动态变化的主导因素不同;藏北东部地区,植被变化受人类活动因素影响比较显著;中部地区,同期气候条件有所改善,植被覆盖呈增加趋势,年平均最低温度和降水对植被生长具有正效应,而风力和辐射减少引起该区植被蒸散下降也有利于植被生长。藏北地区西部为无人区,不受人类活动太大的影响,因而藏北西北部的植被变化可能更多的表现出藏北高原植被的自然变动。     

内蒙古温带典型草原物候期的变化研究

将不同函数方法拟合后的植被指数时间序列数据比较,选出最佳拟合方法拟合了锡林郭勒盟典型草原1990—2008年中14a的物候期和生长季长度,研究它们的时空变异规律.结果表明:1)返青期和枯黄期在空间上大体呈现从锡林郭勒盟东北到西南地区逐渐推后的趋势,在时间上,不同年份草原物候期变化程度不同;2)拟合锡林郭勒盟典型草原14a的平均物候期和生长季长度,发现返青期、枯黄期、生长季长度分别集中在110~150、300~320、190~200d,分别为提前、提前、缩短的趋势占优势;3)7年返青期观测值与拟合值差值平均值约为-4d,总体拟合效果较好.     

2000—2014年豫西山地植被NDVI时空变化特征分析

基于2000—2014年MODIS-NDVI数据以及研究区DEM数据,借助MRT,Arc GIS等软件,采用MVC法、均值法获得月均、季均以及年均NDVI数据,并采用趋势分析法研究豫西山地植被NDVI时空变化特征.研究表明:12000—2014年豫西山地植被NDVI呈显著增长趋势,增长率为0.021/10a(P0.05),其中秋季(0.052/10a,P0.05)明显高于春季(0.015/10a,P0.05),表明在全球变暖的大背景下研究区植被覆盖处于改善状态,表现为生长季延长强于生长季提前的趋势.2豫西山地大部分地区植被NDVI都在0.4~0.7之间,所占比例达到93.8%.整体来看,以伏牛山为界,研究区南部NDVI平均值高于北部,符合植被分布的纬度地带性规律.315年来豫西山地植被NDVI变化趋势具有明显的空间差异,海拔较低处植被覆盖普遍呈增加趋势,海拔较高处表现为退化趋势.     

近30年呼和浩特市山桃、紫丁香叶和花的物候期对气候变化的响应

探讨了1979-2010年间呼和浩特地区山桃、紫丁香物候期的变化规律及物候期对气候因子的响应.结果显示:(1)呼和浩特市近30年的气温呈现了升高的趋势,而降水和日照时数呈现了下降的趋势;山桃(Prunus persica)和紫丁香(Syringa oblate)的春季物候期呈现提前趋势.两种植物在秋季的落叶末期呈现推迟趋势.(2)山桃和紫丁香的叶期随时间呈现延长的趋势.山桃的叶期在2000年后其平均值为208.38天,比多年的平均值延长了10.28天;紫丁香的叶期在2000年后平均为200.75天,比30年的平均延长了1.3天;而花期随时间没有明显延长的特征.(3)春季物候期与气温特别是当年3、4月的月平均气温呈现极显著相关性.当春季的3、4月份的平均温度每提高1℃,该地区的山桃的开始展叶期、开花始期、开花末期将提前约2.72天、2.58天和2.45天;紫丁香的开始展叶期、开花始期、开花末期将提前约2.81天、3.26天和0.28天.     

Impact of Climate Change on Leaf and Flower Datas of Prunus persica and Syringa oblate in Recent 30 Years in Hohhot

探讨了1979-2010年间呼和浩特地区山桃、紫丁香物候期的变化规律及物候期对气候因子的响应.结果显示:(1)呼和浩特市近30年的气温呈现了升高的趋势,而降水和日照时数呈现了下降的趋势;山桃(Prunus persica)和紫丁香(Syringa oblate)的春季物候期呈现提前趋势.两种植物在秋季的落叶末期呈现推迟趋势.(2)山桃和紫丁香的叶期随时间呈现延长的趋势.山桃的叶期在2000年后其平均值为208.38天,比多年的平均值延长了10.28天;紫丁香的叶期在2000年后平均为200.75天,比30年的平均延长了1.3天;而花期随时间没有明显延长的特征.(3)春季物候期与气温特别是当年3、4月的月平均气温呈现极显著相关性.当春季的3、4月份的平均温度每提高1℃,该地区的山桃的开始展叶期、开花始期、开花末期将提前约2.72天、2.58天和2.45天;紫丁香的开始展叶期、开花始期、开花末期将提前约2.81天、3.26天和0.28天.     

渭河流域关中段近30年植被动态变化分析

选取渭河流域关中段1980、1990、2000、2005、2007年5期MSS/TM/ETM影像数据,计算提取流域不同时期的归一化植被指数(NDVI),并根据像元二分模型估算关中段流域1980—2007年的植被覆盖度分布,将计算得到的植被覆盖度进行分级处理,获得渭河流域关中段植被覆盖度分级图,系统研究了渭河关中段近30 a来的NDVI和植被覆盖的时空变化特征,详细地分析了不同时期、不同区域植被在其生长周期内的长势情况,以及植被生长状况在空间上的差异性,系统研究了渭河流域关中段近30 a的植被动态变化.结果表明:该区域NDVI和植被覆盖度近30 a总体上呈增长趋势,仅1990—2000年期间有所下降.     

不同时间尺度青藏高原湖泊水位变化影响因素分析

使用能够指示年代际尺度及千年尺度水位变化的水位、面积和其他代用指标数据,采用经验正交分解法,研究不同时间尺度青藏高原地区湖泊水位变化规律及影响因素.结果显示:在年代际尺度上,青藏高原地区湖泊水位整体呈上升趋势,在千年尺度上,青藏高原地区湖泊水位整体呈下降趋势.不同区域湖泊水位的影响因素不同,降水和蒸发作为两大主要影响因素,在不同时间尺度上对青藏高原地区湖泊水位变化影响不同.在年代际尺度上,蒸散发在青藏高原地区湖泊水位变化影响因素中发挥主导作用,降水发挥次要作用,同时湖泊水位变化与气候、地形、风速以及温度等要素存在一定的联系;在千年尺度上,青藏高原地区湖泊水位变化主要受控于降水,其次受控于蒸散发.     

廊坊地区极大风速时空变化特征及影响因素分析

以1981—2020年廊坊地区逐日大风气象观测资料为基础，采用阵风系数方法获取1981—2020年极大风速序列，对廊坊地区极大风速变化特征和影响因素进行分析.结果表明：廊坊地区年平均极大风速为21.67 m/s,近40 a,廊坊地区年平均极大风速呈波动下降趋势，年平均极大风速显著减小，廊坊地区月平均极大风速整体呈春季高、冬季和夏季次之、秋季最低的变化特征；从空间分布看，不同重现期的极大风速和近40 a极大风速极值分布均呈南部高、中北部次高、中西部最低的分布特征，但近5 a,极大风速高值则主要出现在廊坊市区、霸州市、香河县等中部地区；廊坊地区极大风速的变化与气温具有负相关关系，气候变暖可以认为是极大风速减小的影响因素.     

冻土退化过程中植被覆盖度的变化研究

在全球气候变暖的背景下,青藏高原的多年冻土出现了不断退化的现象.退化的多年冻土隔水作用减弱或消失,并导致依赖于冻结层上水的植被变化.在模拟高原多年冻土分布的基础上,分析了冻土的退化过程植被覆盖度的变化,结果表明,冻土的变化可分为3个阶段:冻土稳定段(80年代)、冻土快速退化段(90年代)和冻土缓慢退化段(最近十几年).同时,采用GIMMS(global inventory modeling and mapping studies)第3代NDVI数据(1982—2012年)分析青藏高原植被覆盖度的斜率变化特征,结果显示:在近31a来,青藏高原的植被覆盖度斜率整体上呈微弱增加趋势;植被覆盖在冻土退化的3个时段内的变化特征为:从20世纪80年代冻土相对稳定期到90年代的冻土退化期,比退化面积增大11%;近十几年来,冻土退化逐步减缓,植被退化的增幅减弱,面积比90年代增大了3%,但退化的区域更为集中.冻土退化与植被的变化机制复杂,本文的分析与发现对理解冻土对生态的影响有一定的意义.     

细河流域不同等级降水量及降水强度变化特征

根据细河流域内雨量站1966—2015年的日降水量数据,采用趋势系数法和气候倾向率法计算细河流域近50a的不同等级降水量与降水强度的变化趋势,通过MannKendall突变检验法检验突变,利用反距离权重空间插值法研究了空间分布特征.结果表明:细河流域近50a年降水量呈逐年增加的变化趋势,增加速率为0.432mm/a;年降水强度呈逐年降低的变化趋势,降低速率为0.162(mm·d-1)/a.各等级降水中小雨降水量及小雨降水强度均呈减少趋势,且小雨降水强度减少趋势较为明显.2003年中雨降水量发生增加突变,1983年小雨降水强度发生了减小突变.在空间分布上,小雨和中雨降水量由东北向西南呈逐渐递减至逐渐增加的变化趋势,暴雨及大暴雨降水量由东南向西北呈逐渐递减至逐渐增加的变化趋势.     

武汉市植被物候变化规律及影响因素分析

植被物候作为植被生长响应气候变化的指示器,对于研究气候变化以及城市化进程具有重要意义.城市内部植被通常分布破碎,因此公里级的低分辨率遥感影像难以实现植被的精细识别与分析,而十米级空间分辨率的遥感数据在时间分辨率方面又难以满足物候分析的要求.为此,该文基于遥感数据时空融合技术,缓解高时间分辨率与高空间分辨率之间的矛盾,进行城市植被物候变化规律的分析.基于非局部滤波融合方法,生成武汉市空间分辨率30 m、时间分辨率8 d的地表反射率及EVI(增强型植被指数)序列,进一步采用移动加权谐波分析方法对EVI序列进行重建,并通过动态阈值方法提取2006年～2014年武汉市植被物候信息.实验结果表明：1) 武汉市植被由中心向郊区呈现生长期开始时间(SOS)逐渐推迟、结束时间(EOS)逐渐提前、生长期长度(LOS)逐渐延长的空间分布规律,且整体呈现出SOS提前、EOS推迟、LOS延长的时间变化趋势;2) 植被物候和平均气温相关性并不显著,但EOS和LOS受气温年平均日较差影响显著,气温年平均日较差每增加1℃,EOS推迟约12 d,LOS延长约16 d,降水主要影响SOS和LOS,平均降水量每升高100 mm,SOS提前约5 d,LOS延长约9 d.