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(normalizeddifference 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。     

三江源区多尺度水文干旱特征及植被的响应

采用标准化降水指数SPI和遥感植被指数(NDVI、EVI)量化1961—2018年三江源区的生长季植被和水文干旱的演化特性,基于Mann-Kendall趋势检验法分析了三江源区1961—2018年干旱与植被的时空演变趋势,并基于斯皮尔曼等级相关系数进行了不同干旱变量与植被指数的相关性分析。结果表明： 三江源区季度干旱事件发生于1963年、1966年、1984年、1992年、2000年和2017年;春季有显著湿润化现象（平均趋势特征值Z=228）,秋季澜沧江源和长江源中部有不显著干旱威胁;5月黄河源以北地区有显著植被增加趋势,9月长江源中部与澜沧江源有不显著植被退化趋势,2000—2018年植被变化趋势是北部强于南部、西部强于东部;21世纪以来,干旱事件与植被有一定的响应关系,SPI3与植被指数显著正相关。     

基于TVDI的横断山区干旱时空演变特征及影响因子研究

以横断山区为研究区,通过对比2001—2019年基于 MODIS获取增强型植被指数（EVI）和归一化差分植被指数（NDVI）反演的温度植被干旱指数（TVDI_N、TVDI_E）及潜在蒸散量（PET）和实际蒸散量（ET）反演的作物缺水指数（CWSI）,与土壤含水量进行相关性分析,选择适用于横断山区干旱监测指标,采用Mann-Kendall 检验等统计方法研究干旱的时空变化特征,并分析干旱在不同土地类型、海拔和气象要素影响下的空间演变特征．研究结果表明:1）基于EVI反演的TVDI_E与土壤含水量相关性最高,更适合于监测横断山区的干旱情况．2）TVDI_E监测结果表明横断山区近19 年来干旱变化情况整体呈下降趋势,空间分布呈现南高北低的变化趋势,严重干旱主要集中分布在攀枝花市附近及湿热地带;北部则集中于三江流域（澜沧江、怒江、金沙江）附近及红原草原地区;干旱程度最严重的阶段是夏季,由春季逐渐向夏季过渡期阶段干旱面积明显增加．3）随海拔的增加,耕地分布多集中于海拔<3 000 m的地区,林地分布海拔为1 000~5 000 m的地区,草地主要生长于海拔>5 000 m的地区;19年来耕地、林地和草地中TVDI_E总体呈减弱趋势,但处在高原过渡带及干热河谷周围的植被的干旱呈增加趋势．在生长季缺水期时,南部地区的植被、高原过渡带林地和北部高原的草地受干旱影响严重．4）TVDI_E与日照时间的正相关性最高,与相对湿度的负相关性最高．气象因子对春初和秋末的TVDI_E复合作用最强,大部分区域呈现显著正相关．      

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。     

叶片尺度水汽压差的量化方法及其影响因素

采用FLUXNET2015数据集的104个通量站(半)小时尺度的观测数据,基于物理机理过程量化了生长季叶片尺度水汽压差(VPD_L),分析了生长季VPD_L与空气水汽压差(VPD_a)之间的差异(VPD_L-VPD_a),及其与植被类型、干旱指数和植被冠层结构之间的相关关系.然后基于气孔导度模型及植被内在用水效率系数(G₁),分析了VPD_L替代VPD_a的必要性.结果显示,生长季VPD_L显著高于VPD_a,植被叶片温度的升高造成的饱和水汽压的升高是VPD_L高于VPD_a的主要原因.叶面积指数较高、冠层高度较高的森林植被的VPD_L-VPD_a较小,干旱地区生态系统的VPD_L-VPD_a较大.相比于VPD_a,VPD_L能显...     

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.     

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。     

陇中半干旱区月气候对全球气候变化的响应特征

利用甘肃定西地区67a（1937—2003年）的月降水、气温资料,采用小波分析等统计方法．研究了陇中半干旱区月气候变化特征．结果表明,陇中半干旱区月降水变化率在-5．45～2．58ram／10a之间,1977年以前降水以增加为主,1977-1997年降水减少突出,1998年转为全面上升．夏季（7月）降水在1998年之前一直处于下降趋势．春季（4月）降水趋势与7月相反．6月降水增加具有明显的阶段性,主要在1977年之前和1998年之后,降水周期谱与其对应．各月气温以升高为主,变化率在0．018～0．424℃／10a之间,2月增幅最大,振荡周期复杂,3月存在降温趋势,振荡周期简单．     

基于非平稳的淮河流域干旱时空演变特征研究

基于非平稳性标准化降水蒸散指数（non-stationary standardized precipitation evapotranspiration index，NSPEI）表征气象干旱程度，运用游程和Copula理论识别气象干旱特征演变规律，分析淮河流域干旱持续时间与烈度及干旱时间与强度的联合频率特征，并初步揭示干旱对植被覆盖度的影响．研究结果表明:1）淮河流域中部NSPEI较低，区域内68%的站点NSPEI呈上升趋势，淮河沿岸及其以南地区干旱程度增强；2）长历时、高强度的干旱事件主要集中在南部大别山区与蚌埠附近，高烈度干旱事件集中分布在中北部定陶附近，干旱事件历时集中在0.5~1.5个月，烈度基本<3，强度大多为10~30；3）干旱事件历时与烈度联合重现期低值（1.6 a）集中出现在信阳、蚌埠、菏泽附近地区，历时与强度联合重现期低值（1.7 a）同样集中出现在信阳、蚌埠站附近；4）1990—2015年淮河流域耕地面积减少2.01%，建设用地增加2.07%，土地利用类型变化集中在区域北部，区域内NDVI变化趋势通过95%显著性检验的面积仅占0.89%，植被覆盖度变化趋势不明显，干旱对其影响小．      

中国西部干旱区植被覆盖变化特征分析

在中、大尺度的区域研究中,利用遥感数据与方法分析植被的覆盖变化具有独特的优势,通过连续近20年(1982-2000年)从 NOAA/AVHRR数据中提取的植被覆盖度指数,按不同植被覆盖度的指标,采用分区分类法对中国西部干旱区进行了分类,得到植被分类结果图,提取了各类植被在每个年度的面积数据,显示了各类植被面积变化的过程,并初步分析了原因。结果表明,近20年来,干旱区各区域相同植被类型的变化状况不完全相同,具有不同的特点;北疆地区无植被覆盖类型面积明显减少,生态环境有所改善;南北疆在绿洲面积增加的同时,中、高覆盖度植被减少,即在绿洲与沙漠之间的过渡带植被面积减少,柴达木盆地荒漠面积增加,森林、草甸类植被面积减少,表现出该区域生态环境退化。综合各区各类植被的变化来看,在平原区荒漠无植被区是稳定的(与其总面积相比),绿洲也是西部干旱区较稳定的植被类型,而且是不断扩大的植被类型。人类活动已是西部干旱区、平原地区植被类型发生显著变化的重要因素,而在这二者之间的过渡带类型的植被,尤其是中、高覆盖度植被的面积在减少。     

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．      

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...     

基于多源遥感的和田河流域生态补水对流域植被变化影响研究

利用Landsat遥感影像和MODIS数据集,得到和田河流域沙漠段河流水面面积和植被覆盖面积的时空分布特征．进一步分析归一化植被指数（NDVI）的季节变化特征与景观格局指数,得到和田河流域沙漠段生态环境的空间变化特征．结果表明:生态补水措施增加了流域的水体和植被面积,缓解了生态环境;并且生态补水后河流曲折系数下降,平均水面宽度增加,河流逐步朝平流化方向发展;NDVI的空间分布呈现河流两端植被覆盖量高,中间覆盖量低的特点．分析景观格局指数得到,生态应急补水使和田河流域沙漠段水体景观和植被景观分布呈现聚集分布,有效地缓解了生态环境．      

Comprehensive analysis of the impact of climatic changes on Chinese terrestrial net primary productivity

Recent climatic changes have affected terrestrial net primary productivity (NPP). This paper presents an investigation of the impact of climatic changes on Chinese terrestrial vegetation NPP by analyzing 18 years’ (1982 to 1999) climatic data and satellite observations of vegetation activity. Results indicate that climatic changes in China have eased some critical climatic constraint on plant growth. (1) From 1982 to 1999, modeled NPP increased by 1.42%·a-1 in water-limited regions of Northwest China, 1.46%·a-1 in temperature-limited regions of Northeast China and Tibet Plateau, and 0.99%·a-1 in radia- tion-limited regions of South China and East China. (2) NPP increased by 24.2%, i.e. 0.76 petagram of carbon (Pg C) over 18 years in China. Changes in climate (with constant vegetation) directly contrib- uted nearly 11.5% (0.36 Pg C). Changes in vegetation (with constant climate) contributed 12.4% (0.40 Pg C), possibly as a result of climate-vegetation feedbacks, changes in land use, and growth stimula- tion from other mechanisms. (3) Globally, NPP declined during all three major El Ni-o events (1982 to 1983, 1987 to 1988, and 1997 to 1998) between 1982 and 2000, but Chinese vegetation productivity re- sponded differently to them because of the monsoon dynamics. In the first three events (1982 to 1983, 1987 to 1988, and 1992), Chinese vegetation NPP declined, while in the later two events (1993, 1997 to 1998) increasing obviously.     

西北地区植被覆盖时空特征及其对气候变化的响应

目的定量分析西北地区地表植被覆盖的时间变化与空间分布,为其合理开展农业生产,进行环境保护和生态建设提供科学的决策依据。方法利用西北地区1982—2006年GIMMS-NDVI数据,以绿度变化率和偏相关分析法为基础,分析了西北地区不同生态地理分区NDVI的年际变化以及植被覆盖变化对气候要素在空间上的响应。结果近25年来,高原植被覆盖整体呈波动增加的趋势。各生态分区的NDVI均呈增长趋势,并且随着湿润程度和温度的降低,年均NDVI随之减小;1982—2000年降水量在减小,但减小幅度不显著;气温呈显著上升趋势,年均NDVI与气温的相关性较好。结论西北地区的东南部和西北部地区水热组合条件相对于中部地区较好;植被覆盖较好的区域,其改善的趋势明显,相反则不明显;西北地区东部水热组合条件向不利于植被生长方向转变,而西部向利于植被生长的方向发展。     

青藏高原城市洪涝缓解能力评估

通过耦合FUTURES城市扩张模拟模型和城市洪涝缓解能力评估模型,综合不同气候变化和城市扩张情景对拉萨市洪涝缓解能力的历史及未来变化进行了定量评估．结果发现:1）2000—2015年,拉萨市各区洪涝缓解能力平均降低了5.34%．其中城关区和堆龙德庆区分别降低了4.63%和8.55%,仅达孜区的缓解能力提高了1.13%．2）城关区未来洪涝缓解能力在RCP4.5和RCP8.5情景下分别平均降低了15.01%和29.52%,堆龙德庆区则分别降低了16.16%和31.95%．3）城关区和堆龙德庆区的新增城镇用地造成其缓解能力比原自然地表降低50%以上,在城市扩张中采取保护水体措施,能够有效减少缓解能力的退化．4）未来城市扩张造成拉萨市未来洪涝缓解能力的大幅降低,而气候变化进一步扩大了其退化程度．因此,拉萨市在未来应该遏制城市建设向水体、草地扩张的趋势,提高城市土地利用效率．并且应当加强城市内部绿色基础设施的建设,适度提高防洪排水设施标准,以应对气候变化可能造成的极端降水事件．      

基于局地气候分区的城市热环境分析

局地气候分区(local climate zone, LCZ)是一种用于城市热岛研究的地表分类系统框架．本文基于卫星遥感影像、建筑物矢量等多源数据,开展了北京市中心城区局地气候分区分类制图,探讨了不同LCZ类型的热特征及季节差异:1）根据城市建筑矢量、地物覆盖分类数据,利用分层次分类方法构建研究区LCZ地图;2）利用Landsat 8卫星遥感影像和辐射传输方程法,反演得到研究区逐月地表温度数据;3）结合LCZ地图和多时相地表温度数据,分析不同局地气候分区各月份及季节间的热表现及差异．结果表明:研究区建筑以中低层为主,且多为开阔类型,自然地表覆盖中低植被区LCZ D占主要比例;LCZ 1-3密集建筑类型较其他建筑类型地表温度更高, 且随着建筑高度的降低温度依次增加,除水体外,LCZ A/B 林区是所有类型温度较低的区域;夏季各LCZ分区之间温度差异显著,7月份热岛强度达到全年最大值．研究结果能够为城市规划设计提供参考,助力于城市的可持续健康发展．