植被归一化植被指数对气候因子的空间敏感性

基于全球土地利用类型和覆盖度,利用生长季多年平均（1982～2015年）归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）和气候平均态（气温、降水量）数据,讨论了全球植被格局与气候因子之间的关系,建立了两者之间的多元回归模型,并分析了植被对气温和降水气候态敏感性的特征。植被与气候因子在气候梯度上存在明显的对应关系,回归模型可较好拟合气候态NDVI的全球分布格局,拟合与观测NDVI的相关系数达0.90。其中,常绿阔叶林、混交林、常绿针叶林、落叶阔叶林、农田和木本稀树草原空间分布的拟合能力较好（r>0.8）。不同土地覆盖类型的NDVI对气温、降水气候态的空间敏感性特征不同。整体而言,植被对气温和降水的敏感性呈现反相关关系（r=-0.6）。不同土地覆盖类型对气温表现出正/负敏感性,寒带灌木对气温的敏感性最强,而农作物、草原、裸地对气温负敏感性较大;植被对降水的敏感性均表现出正敏感性,其中落叶针叶林、草原和稀树草原对降水的空间敏感性较强。     

辽宁省植被覆盖度时空演变及其对气候因子的响应

基于MODIS-NDVI数据及像元二分模型,对辽宁省植被覆盖度进行估算,并在此基础上探讨了辽宁植被覆盖度时空演变特征及其对气候因子的响应,结果表明：2000-2018年辽宁省植被覆盖度整体呈波动增加趋势,年平均增长速率为0.38%,呈增加趋势的面积占总面积的92.3%;2000年以来,裸地及低覆盖区域占比逐年减小,中低覆盖、中覆盖及高覆盖区域占比分别增加11.35%、11.00%和9.22%;辽宁省植被覆盖度与气候因子的关系表现出明显的空间差异性,其中,西部易旱地区覆盖度与气温呈显著负相关,与降水呈正相关,东部地区覆盖度与气温呈正相关,与降水呈负相关;辽宁植被覆盖度对降水的响应存在一个月的滞后期,对气温的响应无滞后效应。     

陕西省植被指数动态变化特征研究

选用1982—2003年GIMMSNDVI数据集和陕西气温、降水、相对湿度资料,分析全省植被指数变化特征及其与气候因子相关性,揭示陕西植被对全球变暖的响应。结果表明:1982—2003年陕西植被覆盖总体缓慢增加,幅度为0.002/10 a,春季明显上升。陕北长城沿线及延安北部植被覆盖显著增加;关中部分地区植被由低覆盖度转为中覆盖度;秦岭东部、陕南巴山地区植被由中覆盖度转为高覆盖度;安康盆地高覆盖度植被显著增加。气温、降水和相对湿度均对植被有影响,并存在滞后效应,气温升高和相对湿度增大是植被生长期提前和延长的主要影响因素。     

伊犁地区不同草地类型植被指数与气候因子的关系

基于2006—2012年主要生长季(5—9月)MODIS旬最大值合成NDVI数据,结合同期气温、降水插值栅格资料,采用均值法、线性回归法、相关系数法分析了伊犁河谷地区七大不同草地类型NDVI的时空变化规律及其对气象因子响应的敏感性及滞后性。结果表明:(1)伊犁河谷草地植被NDVI整体呈微弱增加趋势,其中,温性荒漠类草地的增加趋势略高于其他几种类型。(2)温性草甸草原、温性草原、温性荒漠草原、高寒草原、低平地草甸的NDVI主要受降水影响,即NDVI与生长季平均降水量呈极显著正相关,且平均降水量每增加1 mm,其NDVI分别增加0.005、0.006、0.007、0.004、0.003。(3)不同草地类型与气温、降水存在不同的滞后响应,多数草地类型5月气温、降水与7月NDVI表现出显著相关性。其中,温性草甸草原、温性草原、温性荒漠草原NDVI受气温和降水共同影响,气温每升高1℃,NDVI分别减少0.020、0.028、0.027,降水每增加1 mm,NDVI分别增加0.002、0.003、0.003;高寒草原主要受降水影响,降水每增加1 mm,NDVI增加0.003;低平地草甸主要受气温影响,气温每升高1℃,NDVI减少0.016;温性荒漠、沼泽与气温、降水没有明显相关性。不同草地类型对水热因子的需求不同,是产生这种结果的主要原因。     

1982-2012年北半球荒漠草原过渡带植被物候特征及其与气候因子的关系

基于GIMMS（global inventory modeling and mapping studies）NDVI 3g数据,在提取北半球荒漠草原过渡带每年植被物候期的基础上,研究了1982-2012年物候期的时间演化趋势及空间分异特征,并结合全球气候再分析资料,探讨了物候变化的气候驱动因素。结果表明：在1998年之前,荒漠草原过渡带植被物候期变化地区间差异较大,而在1998年之后,北半球荒漠草原过渡带生长季结束期整体提前,平均提前0.41 d/a;同时,除萨赫勒以外的各地区植被生长季长度普遍缩短,平均缩短0.88 d/a。植被物候期与气候因子的相关分析发现,荒漠草原过渡带植被物候变化受气候变化影响显著,且空间差异明显。在中高纬度地区,气温是限制植被活动的关键因子,温度升高可以促进生长季开始期的提前,而降水增加则会妨碍植被生长;在较低纬度地区,水分是影响植被活动的关键因素,高温造成的水分亏缺会导致植被生长季缩短。从植被物候期对各气候因子响应的时滞性来看,荒漠草原过渡带植被的物候期对气温变化的响应最迅速,对蒸散的响应存在一定的滞后性,而对降水的响应不存在时滞差异。     

近20年若尔盖湿地植被覆盖变化与气候因子关系研究

基于NASA提供的MODIS卫星产品MOD13Q1的归一化植被指数（NDVI）数据,利用最大值合成法及像元二分模型计算得到2000-2019年若尔盖湿地植被生长季（5-9月）的植被覆盖度。利用ERA5再分析资料月平均的2 m气温、总降水量和土壤体积含水量数据,通过趋势分析、相关分析研究2000-2019年若尔盖湿地植被生长季（5-9月）的植被覆盖与气候因子的时空分布及二者的相关程度;研究气温、降水量和土壤含水量对植被覆盖度的共同影响及各自的贡献程度。结果表明：近20年来若尔盖湿地在生长季（5-9月）的植被覆盖度略有增长;2 m气温有升高趋势,且研究区的西南部气温升高较快;研究区中南部的总降水量呈减少趋势,但不明显,在研究区中北部降水量则呈略微增加趋势;研究区北部的土壤湿度显著增加,南部则有变干的趋势。植被覆盖度与3个气候因子均呈显著的正相关关系,气候因子对植被覆盖度变化的贡献从大到小依次是2 m气温、土壤体积含水量和总降水量。     

天山巴音布鲁克草原植被变化及其与气候因子的关系

利用1982-2000年逐月NOAA/AVHRR NDVI的时间序列数据,分析了天山巴音布鲁克草原植被覆盖的动态变化及其与降水、气温、浅层地温等气候因子的关系。结果表明：近20 a来巴音布鲁克草原植被覆盖面积总体上呈现增加趋势,生态环境有所改善。同时,生长季（4-9月）NDVI与降水、气温和浅层地温的相关分析表明, 气温和浅层地温是影响巴音布鲁克草原植被生长的两个重要因子。     

大兴安岭植被NDVI变化及其对气候的响应

利用S-G(Savitsky-Golay)滤波对2000—2016年呼伦贝尔市境内的大兴安岭植被NDVI序列进行逐栅格重构并剔除突变点,结合大兴安岭海拔、坡向、坡度等地理因子和气温、降水等气象因子,分析大兴安岭植被生长季NDVI的变化及其对气候的响应。结果表明:大兴安岭植被NDVI生长季均值呈上升趋势,平均增速为0. 029/10 a。植被NDVI随海拔的增加呈现先缓慢减小后迅速增加的趋势,随坡向变化不大,随坡度的增加而增加。植被NDVI的生长季均值与1 a前和2 a年前的降水呈现显著的正相关,具有明显的滞后性。在每年植被恢复生长初期各海拔植被均与气温呈现极显著的正相关,年内植被NDVI与降水的相关性在垂直方向上存在较大差异。     

气候变化对苏尼特草原NDVI的影响

利用苏尼特草原地区1982—2006年NOAA AVHRR的NDVI数字遥感影像,以及1998-2007年逐旬的SPOT VAG-NDVI数据集,结合研究区域内苏尼特左旗、苏尼特右旗、朱日和、二连浩特4个气象站点的同期降水、气温数据,对植被盖度与不同组合方式的降水及气温数据进行了相关分析,探讨了植被盖度与气象因子的关系。结果表明：苏尼特草原生长季平均盖度、逐月盖度与降水呈正相关关系,与气温呈负相关关系,其中降水对盖度的影响存在着时滞及累积效应。     

西南地区植被变化与气温及降水关系的初步分析

利用卫星遥感植被归一化指数(NDVI)资料和西南地区96个实测台站的月平均气温以及降水资料,初步分析了西南地区植被变化与气温及降水的关系。结果表明:近20年来西南地区植被覆盖状况较好,其中夏季植被覆盖最好,冬季植被分布空间差异最大;西南地区植被整体呈增加趋势,同时也存在较明显的季节和区域差异:春季西南大部分地区植被以增加为主,夏季、秋季全区以减少为主,冬季则以增加为主且存在明显的东西反向特征,东部减少西部增加。时滞互相关分析表明:西南地区11~2月份的植被对超前其1~2个月的气温以及夏季的植被对春季气温的敏感性比较大,3~4月的植被生长对上年夏季的降水敏感性比较大;同期时,1~3月植被和气温为正相关关系,6~9月的植被生长和降水为明显的负相关关系;在植被超前气候的条件下,1~2月的植被和滞后1~2个月的气温呈正相关关系,与滞后1个月的降水有明显的负相关关系。      

西南地区植被变化与气温及降水关系的初步分析

利用卫星遥感植被归一化指数（NDVI）资料和西南地区96个实测台站的月平均气温以及降水资料,初步分析了西南地区植被变化与气温及降水的关系。结果表明：近20年来西南地区植被覆盖状况较好,其中夏季植被覆盖最好,冬季植被分布空间差异最大;西南地区植被整体呈增加趋势,同时也存在较明显的季节和区域差异：春季西南大部分地区植被以增加为主,夏季、秋季全区以减少为主,冬季则以增加为主且存在明显的东西反向特征,东部减少西部增加。时滞互相关分析表明：西南地区11～2月份的植被对超前其1～2个月的气温以及夏季的植被对春季气温的敏感性比较大,3～4月的植被生长对上年夏季的降水敏感性比较大;同期时,1～3月植被和气温为正相关关系,6～9月的植被生长和降水为明显的负相关关系;在植被超前气候的条件下,1～2月的植被和滞后1～2个月的气温呈正相关关系,与滞后1个月的降水有明显的负相关关系。     

黄土高原春季植被变化分布与变化特征及其对春旱的响应研究

利用两种归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)产品,讨论了黄土高原春季植被覆盖度在1982-2014年间的时空变化特征,并对造成其变化的可能原因进行了讨论。在1982-1999年间,黄土高原整体植被覆盖增加,这种增加在2000-2014年提高了近3倍,仅在部分人类活动密集区域出现了植被覆盖度降低。近15年来黄土高原植被恢复最显著地区集中在农田和草原,即农牧区,这可能与在20世纪90年代开展的生态治理工程有关。从近30年的长期变化趋势来看,黄土高原春季降水减少而春季植被覆盖度增加。从年际变率上看,在春旱达到中度干旱及以上等级的年份,如1995年和2000年,黄土高原春季NDVI会显著减少。不同植被类型对春旱的响应存在差异,分析发现农田对春旱的响应最弱,这可能与人工灌溉及抗旱保墒活动有关,草地与森林对春旱的响应最强。伴随着生态环境工程的不断推进,未来黄土高原草地和森林的覆盖面积可能会进一步增加,高原植被整体对于春旱的响应可能会进一步增强。     

2000—2009年锡林郭勒典型草原植被对气象因子的响应

应用MODIS数据对2000—2009年植被变化情况及其与气温、降水量进行相关分析。2007年年均气温最高,降水最少,NDVI最大值和生长季平均值最低;在降水量最大的2003年NDVI最大值和生长季平均值最高。全生长季中气温和降水量与NDVI值具有显著或极显著相关,相对于气温、降水量对NDVI值影响更大;前一个月的气温和降水量对NDVI值的影响最大,植被对气象因子的响应具有时滞性。     

内蒙古高原中部主要气候因子及地表覆盖对沙尘暴影响分析

通过对内蒙古中部不同地表覆盖类型和土地利用方式下降水、气温、0 cm地温等气候因子和地表植被对沙尘暴频率和强度的影响分析, 认为:气温、降水等气候因子与地表植被覆盖对沙尘暴频率和强度的影响不具有普遍性, 降水影响相对明显, 地表植被覆盖的影响仅在农牧交错区和牧区草甸草原亚区表现明显。通过防治荒漠化来减少沙尘暴的危害需要因地制宜, 农牧交错区应该是植被恢复的重点区域。     

西藏藏北高原典型植被生长对气候要素变化的响应

选取西藏藏北高原西部高寒草原植被、中部高寒草甸植被及东南部高寒灌丛草甸植被 3 种藏北地区最典型的植被类型, 结合临近 3 个气象观测站的资料, 分析这 3 种典型植被类型地区 1999—2001 年旬平均气温、旬总降水量和 SPOT VEGETATION 卫星 10 d 最大值合成归一化植被指数 (NDVI) 变化特征以及 3 种典型植被基于 SPOT VEGETATION NDVI 的生长变化对旬平均气温和旬总降水量两个主要气候要素变化的响应关系。 结果表明: 藏北地区降水资源的空间分布特点是东南部向西北部逐渐减少, 气温则由南向北逐渐递减, 与降水资源分布相反, 蒸发量西部高, 东部低; SPOT VEGETATION NDVI 能够较为准确地反映 3 种典型植被生长变化特征, 所反映的植被返青期和枯黄期等重要植被生长阶段与由积温计算的植被生长特征基本一致; 藏北地区基于 SPOT VEGETATION NDVI 的植被生长变化与气温的相关系数明显高于与降水的相关系数 , 其中以那曲为代表的高寒草甸植被的 NDVI 与旬气温和旬降水总量的相关系数最大, 分别为 0.81 和 0.68 , 表明藏北地区由于海拔高, 气候寒冷, 气温对该地区植被生长的影响明显高于降水的影响, 即该地区植被生长变化对气温的响应程度明显高于对降水的响应程度 , 是植被生长的限制性因素; 不同植被类型对气温和降水两个要素的响应程度大小依次是高寒草甸、高寒灌丛草甸和高寒草原。     

中国北方植被覆盖度特征及其与沙尘暴关系

采用气象观测数据和遥感数据,借助数据统计分析技术,对中国北方年、季植被覆盖度变化规律、植被覆盖度变化强度、植被覆盖度变化趋势和植被覆盖度对沙尘暴灾害的影响进行了分析。结果表明,中国北方地区的植被覆盖度总体上呈波动增加的趋势,波动范围为0.395～0.487,植被覆盖度上升趋势与沙尘暴日数下降趋势有着很好地对应关系;中国北方春季和夏季植被覆盖度变化具有随季节的不同,植被覆盖度变化强度表现出不同的空间分布特征,在春季植被覆盖度变化强度与植被覆盖度的空间分布有较好的一致性。尽管中国北方地区植被覆盖状况整体呈上升趋势,但在华北和西北的干旱半干旱区土地退化严重,荒漠化在加剧。     

朝鲜中西部地区春季植被覆盖度与气候因子的关系

为了深入了解朝鲜中西部地区春季植被覆盖度(Fractional Vegetation,FV)的变化特征及其与气候因子的关系,利用1992年、2003年和2007年Landsat 5卫星资料及朝鲜中西部地区13个气象站的气温和降水观测资料,对朝鲜中西部地区春季植被的变化特征及其与气候异常的关系进行了分析。结果表明:1992年、2003年和2007年朝鲜中西部地区春季植被覆盖度呈明显增加的趋势,平均增加量为17.5%,平原地区比山地春季植被覆盖度偏高约20.0%。朝鲜中西部地区春季植被覆盖度与春季平均气温呈负相关关系(r=-0.47),与春季降水量呈正相关关系(r=0.43);朝鲜中西部地区春季植被覆盖度的变化量与春季平均气温的变化率呈负相关关系(r=-0.53),与同期降水量的变化率呈正相关关系(r=0.79),均通过了显著性检验(显著性水平99%以上,P0.05)。可见,朝鲜中西部地区春季植被覆盖度的变化可能主要受春季气温和春季降水的影响。     

呼伦贝尔草原NDVI时空变化及其对气候变化的响应

利用2001—2016年MODIS NDVI数据和气象站点资料,分析呼伦贝尔草原NDVI的时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明,呼伦贝尔草原NDVI整体呈上升趋势,平均倾向率为0.041·(10 a)-1,其中新巴尔虎右旗西北部、新巴尔虎左旗中部和陈巴尔虎旗西部等地增加显著;NDVI的年变化主要受降水驱动,两者呈极显著的正相关;生长季内,5月气温和5、6月总辐射与NDVI普遍呈正相关,北部草原达到显著或极显著水平,但之后逐渐转为负相关。NDVI与降水普遍呈正相关,5月下半月开始有台站达到显著或极显著水平,7月达到显著或极显著的台站数量最多,并存在明显滞后。生长季内,典型草原NDVI与降水显著或极显著正相关的台站次数明显多于草甸草原。     

春末夏初青藏高原植被对全球变暖响应的区域特征

利用1982-2002年Pathfinder NDVI遥感数据, 采用REOF和倾向度趋势分析方法, 研究了5～6月青藏高原地表植被变化区域特征及与全球变暖的关系。21年来高原区域春末夏初植被变化存在明显的空间差异, 且存在一个位于高原南北呈带状分布的植被显著变化区域。该区域内植被对全球气温变暖响应显著, 与前期5月北半球平均气温相关系数达到0.7675, 通过0.001显著性水平检验; 植被NDVI随气温升高呈现出显著一致的增加趋势, 增长速率超过10%/10 a, 是全球变暖响应的显著区和敏感区。进一步的分析表明, 对植被全球变暖响应显著的区域基本上处于高山山脉或半荒漠NDVI值低于0.12覆盖度较低的区域。不同植被类型对变暖响应的对比表明, 草地对全球变暖响应明显高于林地, 其植被NDVI 21年约增加10%。     

中亚及中国新疆干旱区植被物候时空变化

基于1982-2006年GIMMS（Global Inventory Modeling and Mapping Studies）长序列归一化植被指数数据,采用比例阈值法反演得到中亚及新疆地区植被过去25年的物候数据集;采用M-K趋势检验和Theil Sen斜率方法,分析植物生长季开始期、停止期和生长季长度的变化趋势,并结合历史土地利用数据和DEM数据评价不同植被覆盖类型和不同高程下的植被物候变化特征。结果表明：1982-2006年,中亚及中国新疆干旱区植被生长季开始期和停止期在区域尺度上没有显著提前或者延迟,但在局部地区变化明显,且空间差异较大。各植被覆盖类型的物候动态表现不同,农用地的生长季开始期提前最明显;落叶阔叶林等木本植被类型的生长季停止期以推迟为主,但其面积比例很小,影响十分有限;除灌丛和裸地外,其他类型均表现出生长季长度延长的趋势,但整个研究区植物生长季长度变化并不明显。不同高程下植被物候变化同样存在差异,区域气候变化改变了不同高程带的环境限制因子,继而对植被物候产生影响,特别是在2000～3000 m高程带,植被生长季开始期提前、停止期推迟和生长季长度延长更加明显。