森林覆盖率在森林生长对气候干旱响应上的调节作用

基于归一化差值植被指数(NDVI)和标准化降水蒸散指数(SPEI),探讨了森林生长对气候干旱的响应特征,并分析了森林覆盖率对这种响应的调节作用.结果表明,中国森林站点的森林生长对气候干旱的响应有正有负,正响应多分布于中国西南地区,在不同月份、不同时间尺度均有分布,负响应多分布于中国东南沿海地区,集中于冬、春季及短时间尺度干旱.进一步的研究发现,森林的覆盖率在森林生长对气候干旱的正响应上起着调节作用,不同等级的森林覆盖率会将森林生长对气候干旱的响应值限制在不同的范围内,随着森林覆盖率的增加,森林生长对气候干旱的响应最大值会逐渐减小.研究揭示了森林覆盖率在森林生长对气候干旱响应上的调节作用,有助于为森林管理提供一定的理论参考.     

2018-2100年黄土高原地区干旱的时空变化

基于高空间分辨率的气候数据,计算黄土高原地区的标准化降水蒸散指数(SPEI),分析该地区干旱变化趋势、干旱等级转换以及干旱发生频率的时空变化.结果表明,与历史时期(1901-2017年)相比,未来时期(2018-2100年)的干旱发生次数增加,其中中旱发生次数明显增多;在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下,未来时期整个黄土高原的SPEI将分别以0.120、0.096和0.206/10 a的速率显著下降.在地理空间上,未检测到未来时期呈显著上升的SPEI趋势,而干旱趋势显著加重的区域占黄土高原面积的51.62%～99.90%;在本世纪末(2071-2100年),该比例为44.54%～84.25%;这些区域主要分布于黄土高原的北部和西部.从当前时期(1981-2010年)到本世纪末,黄土高原超过80%的地区将发生无旱到轻旱的等级转换,黄土高原西北部将发生无旱到中旱的等级转换.气候变化将增加极端干旱发生频率空间分布的差异,在RCP8.5情景下,黄土高原西北部的极端干旱发生频率较高.     

基于SPEI的华北平原近55年干旱时空特征分析

基于华北平原53个站点1960—2014年逐日气象数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)、Mann-Kendall趋势分析、小波分析等方法,对华北平原的干旱年际变化趋势、干旱频次变化特征、干湿周期变化、干旱四季变化趋势、干旱频率等进行分析,从而揭示出华北平原干旱的时空特征变化.结果表明:近55年华北平原及表现出干旱化趋势.干湿变化存在3年、5年以及10年的振荡周期,且未来几年干旱趋势为偏旱.四季干旱趋势变化具有明显差异性,秋旱范围最广,具有较明显干旱化趋势.春旱频率分布呈北多南少,东多西少的特点;夏旱频率以河北省西部和河南省最高;秋旱高频区较夏季少,频率大都在32%~34%间;冬季干旱频率在河南省北部、山东半岛以及河北省西部较高.     

基于标准化降水蒸散指数的宁夏中部干旱带干旱趋势分析

基于标准化降水蒸散指数(SPEI),选取1960～2012年宁夏中部干旱带的海原、同心、麻黄山、兴仁、盐池五个气象站的降水和平均气温资料作为代表,计算各站SPEI序列,研究宁夏中部干旱带在不同时间尺度、不同季节尺度下的干湿演变趋势、干旱发生强度和频次变化以及干旱发生范围变化。结果表明:①SPEI中起决定性作用的因素是降水;②SPEI值的变化对不同时间尺度的敏感性不同,时间尺度越小,干湿变化趋势越明显,甚至是正负波动振荡;③宁夏中部干旱带干湿变化明显,不同季节均呈湿润化趋势,且以轻度干旱和中度干旱为主,干旱发生范围和干旱发生强度总体呈缩小趋势。     

基于CMIP5多模式集合预估贵州省干旱时空变化

为了科学合理地预估干旱变化对水资源管理系统造成的影响,以贵州省为研究对象,标准化降水蒸散指数(SPEI)为监测指标,结合国际耦合模式比较计划第5阶段(coupled model intercom-parison project 5,CMIP5)多模式集合数据资料,综合分析了2020—2100年贵州省干旱变化趋势及时空演...     

基于SPI-Markov链的淮河流域气象干旱特征研究

基于淮河流域29个气象站1960—2020年逐日降水量资料,采用标准化降水指数(standardized precipitation index, SPI)、Mann-Kendall趋势检验法和Markov链,研究了该流域不同气象干旱状态演变规律和概率转移特征.结果表明：淮河流域易发生轻旱及中旱事件,夏季干旱发生频率高、覆盖面积广,春季和冬季易发生重旱和特旱事件,但年际干旱特征呈不显著变化趋势;流域干旱频率空间分布不均,逐季干旱高值点在空间上呈顺时针转移变化,年际干旱发生频率由西向东递增;流域不同季节各干旱等级最易转移为无旱状态,夏季和秋季易发生干旱状态急转,出现强度较大的干旱灾害,且下游和沂沭泗水冬季和春季由无旱状态转移到特旱状态概率较高,冬春季节交替时易发生急旱;流域年尺度各干旱等级状态均极易转化为无旱状态,区域重旱特旱状态之间不能一步转移,连续特旱的概率极低.     

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.     

宝鸡地区植被覆盖干旱敏感性监测

由于宝鸡地处大陆内部,地形封闭,降水年际变化量较大等原因,干旱已成为宝鸡最严重的自然灾害之一.而植被覆盖作为影响干旱的重要因素,对于改善宝鸡地区生态环境,减少雾霾天气具有重要意义.将气象站点数据和遥感数据结合,对比干旱事件与多尺度SPI的符合度,将植被覆盖干旱敏感性与SPI-3进行相关分析,比较植被覆盖敏感性与SPI-3之间相关性在季节上的差异.结果表明:①SPI-3与干旱事件的对应关系最明显;②春夏两季SPI-3与植被干旱敏感性的相关性高于其他季节;③运用植被覆盖干旱敏感性分析宝鸡地区2016年4—8月敏感性程度及分布,发现宝鸡地区敏感性分布区域逐渐扩大,敏感性增强,敏感程度多为轻微敏感和中度敏感.     

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．      

基于标准地下水指数的地下水位动态及其对降水变化的响应

为科学探索地下水位变化规律,研究地下水位对降水变化的响应机理,通过计算2001—2013年期间1～48个月时间尺度的标准化降水指数(SPI)与标准化地下水指数(SGI),统计分析SPI与SGI变化规律和相关关系,研究了地下水位埋深对降水变化的时空响应规律,进而寻求地下水位对降水最佳响应时间。结果表明:2001—2013年期间SPI呈波动变化,干旱期和湿润期持续时间随着计算SPI时间尺度的增加而延长,间隔变化频率随计算时间尺度增加而降低;地下水位对降水最佳响应时间出现的时间尺度为36～48个月。因此可见,SGI是研究地下水动态及其对降水变化响应较为有效的工具。     

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.     

近50年云南省怒江、澜沧江流域气象干旱研究

基于怒江、澜沧江云南段31个气象站点1965—2013年的月降水、气温资料,计算两个流域各生物气候区的标准化降水蒸散指数(SPEI)。分析近50年的年、季节、月尺度的干旱过程、干旱发生频率及强度,揭示怒江、澜沧江云南段干旱发生的时空和强度演变特征。结果表明,自20世纪70年代后期以来,研究区季节、月尺度干旱整体上呈显著增加趋势,尤其是冬季;两个流域内各气候区干旱特征的空间分异不明显,干旱发生与全省性的大范围干旱发生较为一致;近50年来,研究区气温的显著升高可能比降水的微弱减少对其干旱变化贡献更大。     

江苏省植被动态演变规律及其与极端气候事件的关系

利用1982—2013年江苏省植被归一化指数(NDVI)和13个气象站的气温和降水数据,采用SPI标准化降水指数以及PDSI干旱指数模型,研究江苏省植被动态的演变规律及其与旱涝的关系。结果发现:①江苏全省平均的NDVI值整体呈缓慢上升趋势,但上升趋势不明显,其中苏北地区植被覆盖增加趋势明显,远高于全省平均水平,而苏南地区植被覆盖有减小趋势; ②江苏地区多年平均NDVI值有明显的季节变化,冬季的NDVI值为全年最低,春季NDVI值不断增加,到8月份达到最高,之后不断下降; ③极端干旱和洪涝对江苏省NDVI值有显著影响,干旱或洪涝年份的NDVI值明显小于正常年份,并且洪涝年份受影响更为明显。春季极端干旱对江苏省NDVI值影响较大,而夏季洪涝事件对江苏省NDVI的影响较大。     

2002—2011年河北省植被LAI时空变化特征

利用2002—2011年EOS/MODIS数据的植被指数产品MOD15A2和植被类型产品MCD12Q1及气象观测资料,对比分析了7种典型植被的叶面积指数(LAI)的变化趋势,探讨了河北省植被生长季(5—10月)LAI的时空变化特征及其与气温和降水等影响因子的关系。结果表明:河北省植被生长季年均LAI变化在1.0~1.3之间,2008年最高(1.286),2002年最低(1.066);多年平均LAI的空间分布表现为位于东北部的承德地区最高(可达5.0以上),位于西北部的张家口地区最低(小于0.5);7种典型植被生长季年均LAI差异很大,LAI从高到低依次为阔叶林(2.765)、混交林(2.535)、灌丛(1.867)、稀树草原(1.476)、针叶林(1.331)、农田(1.116)和草原(0.967)。显著影响LAI变化的因子有降水、气温、地形、植被类型及其物候期等,且各因子对植被LAI的影响程度不同。     

呼伦贝尔市气候变化对森林草原火灾的影响及未来趋势分析

【目的】气候变暖是引发森林和草原火灾发生次数增加和过火面积扩大的重要因素。呼伦贝尔草原是中国北方地区重要的生态防护屏障,也是目前受气候变化影响最为严重的区域之一。通过研究呼伦贝尔市气候和森林草原火灾的历史变化,计算未来变化趋势以及干旱指数,为该地区应对气象灾害以及森林草原火灾的防御准备工作提供理论依据。【方法】利用重标极差(R/S)分析法、标准化降水蒸散指数(SPEI)分析等方法整理分析内蒙古自治区呼伦贝尔市1961—2018年的气象数据,得出过去及未来变化趋势以及干湿程度。通过分析1990—2018年呼伦贝尔市森林草原火灾数据,将气象要素与干旱状况分别与森林草原火灾数据相结合进行分析,得出火灾未来变化趋势。【结果】 ①1961—2018年内蒙古呼伦贝尔市气温和降水量增加,相对湿度和日照时间下降;气温未来变化趋势将与过去变化趋势相同,降水量、相对湿度、日照时间变化趋势将与过去变化趋势相反;2011年始呼伦贝尔市气候出现持续干旱状况,通过24个月的数据分析得出,未来将会持续保持干旱。②森林火灾的发生频度和过火面积均呈现上升趋势,分别为1次/a和318.38 hm ²/a;草原火灾的发生频度和过火面积均呈现下降趋势,分别为0.41次/a和12 486 hm ²/a。③当植物处于生长季时,草原火灾和森林火灾均与气温呈负相关,与降水量呈正相关,草原火灾与相对湿度和日照时间均呈正相关,森林火灾与相对湿度和日照时间均呈负相关。④森林草原的火灾频度和过火面积与短时间尺度SPEI均有很高的拟合程度,拟合曲线为二次函数。【结论】研究预测,未来呼伦贝尔地区干旱程度将会延续,森林草原火灾的发生与气象因素有很高的拟合度。建议当地有关部门在掌握本地气候变化基础上,制定合理的防护措施。     

珠江流域 1981-2020 年水文干旱时空特征分析

基于VIC模型和汇流模型生成的1981—2020年5 km×5 km网格模拟流量数据,构建了长历时、网格化的标准化径流干旱指数(SRDI),对珠江流域水文干旱时空演变特征进行了评估。结果表明：基于模拟流量构建的网格化SRDI能够较好地模拟珠江流域干旱时空演变过程;珠江流域水文干旱的时间演变特征明显,干旱集中发生在夏季,秋季可能发生大范围的水文干旱,季节尺度上一年四季均有可能发生极端干旱;珠江流域水文干旱在空间格局上呈现为自东向西由干旱高频区向干旱长历时、高烈度区过渡分布。     

RS-based research on the relationship between vegetation development and groundwater in upper-middle reaches region of the Yellow River basin

The relationship between the groundwater and the surface eco-environment in arid area is very close. In this paper, the authors extracted normalized difference vegetation index (NDVI) and vegetation conditional ratio (VCR) from MODIS images, and analyzed the relationships among NDVI, VCR and the measured data of groundwater of the same location in the research region. Based on this, the depth of groundwater suitable for vegetation growth in the upper-middle reaches of the Yellow River basin has been calculated. The results show that the depth of groundwater suitable for vegetation growth in the research region ranges from 0.8 to 4.5m, and the optimal groundwater depth is 1.2m. The method developed in this study is applicable to research the relationship between the groundwater and land surface vegetation environment on large-scale in arid area.