天山山区草地变化与气候要素的时滞效应分析

通过选取新疆天山山区作为研究区,分析该地区气候参数(降水、温度、光照)对草地季节变化影响的滞后性特征.利用研究区内各气象站点的气温、降水和日照时数的逐句数据、SPOTVGT时序数据和土地利用覆盖数据,运用时滞相关分析和GIS空间分析方法.根据13个滞后期(0～12旬)和13个时间尺度(1～13旬)分析了植被NDVI与同...     

1982-1999年我国陆地植被活动对气候变化响应的季节差异

利用NOAA-AVHRR数据,以归一化植被指数 (NDVI) 作为植被活动的指标,研究中国1982~1999 年四季植被活动的变化,探讨植被活动对全球变化的主要响应方式。结果表明,18年来,中国植被四季平均NDVI均呈上升趋势。春季是中国植被平均NDVI上升趋势最为显著 (P<0.001)、增加速率最快的季节,每年平均增加1.3%;而秋季是NDVI上升趋势最不显著的季节 (P=0.075)。不同植被类型的季节平均NDVI的年变化分析表明,生长季的提前是中国植被对全球变化响应的最主要方式,但这种季节响应方式存在明显的区域性差异。夏季平均NDVI增加速率达到最大的地区主要分布在西北干旱区域和青藏高寒区域,而东部季风区域的植被主要表现为春季NDVI增加速率最大。     

黔桂喀斯特山区年NDVI变化的影响因素研究

喀斯特山区是中国典型的生态脆弱区,区内的植被极易发生退化,且退化后难以恢复。论文采用逐步多元回归、相关性分析和残差分析等方法,探讨了黔桂喀斯特山区气候变化特征及其NDVI变化的影响因素。结果表明：2002—2015年研究区气候变化呈现暖湿化趋势,但变化并不显著,年降水量和年均温变化分别介于-15.6~25.6 mm/a和-0.08~0.06 ℃/a之间,年均增速分别为7.9 mm/a和0.000 35 ℃/a。过去14 a内,气候变化是影响NDVI变化的关键因素(贡献率约95%),其中降水对植被NDVI的影响大于气温。残差分析表明,近14 a来黔桂喀斯特山区NDVI残差和NDVI残差趋势的均值分别为0.03和0.0007/a,说明人类活动的正效应呈上升趋势。城市化的进程使得大量耕地、林地被建设用地占用,在毕节、安顺、贵阳以及河池、柳州、百色一带,人类活动对植被NDVI变化呈较明显的负效应,但是在六盘水、黔西南自治州、遵义和来宾,由于一系列生态还林工程的实施,人类活动则表现为正向影响。     

2000年以来朝鲜植被覆盖变化及其与气候因子的相关性研究

生态环境的可持续与人类福祉和生态系统服务息息相关,研究植被覆盖变化及其与气候因子的相关性,探讨植被覆盖时空变化规律,探究气候因子对植被变化的驱动机制,对预见气候因子对生态系统影响、制定生态环境可持续保护策略具有深远意义。基于此,利用美国国家航空航天局发布的MODIS NDVI数据并结合相关的气候资料,通过对像元信息进行提取与分析,采用最大合成法、克里金插值法、相关分析法等方法,对2000-2016年朝鲜全境植被覆盖变化及其与气候因子的相关性进行了研究。结果表明：朝鲜全境植被覆盖空间分布不均,北部盖马高原、东北部咸镜山区,中、东部山地丘陵区为高值区;西、南部平原地区,东部沿海地带为低值区。NDVI值整体上增加,局部减少,空间差异明显。植被生长受气温和降水双重驱动,其中,气温对植被年内生长变化比降水作用更大;而气温因素中,年平均气温对植被生长的影响程度略大,NDVI对降水的响应存在明显滞后效应;NDVI对温度和降水的响应程度与空间地理位置、高程有关。区域植被NDVI年际变化主要受年最低气温和人类活动的影响。     

黄土高原地区NDVI与气候因子空间尺度依存性及非平稳性研究

基于MODIS传感器的植被指数产品(MOD13Q1)及50年气候数据,通过地理加权回归与普通最小二乘回归模型对比,对中国黄土高原地区NDVI与气候因子间的空间尺度依存性及非平稳性进行研究,以期准确建立二者间关系.结果表明:① 研究区域内,NDVI与气候因子间存在很强的空间尺度依存关系,相同空间尺度下,年均降水较年均温对NDVI影响的波动性更大;② 与普通最小二乘回归模型相比,地理加权回归模型能够更准确地展现二者间关系;③气候因子对该地区NDVI的影响差异明显,降水存在直接正向影响,而温度的影响则较复杂;④ NDVI与气候因子间沿东北--西南的分布格局体现出区域内不同植被--气候区差异特征.二者间的异质情况还反映出除气候外,人类活动,地形等其他因素对NDVI的影响.     

Assessment of land degradation in Mediterranean forests and grazing lands using a landscape unit approach and the normalized difference vegetation index

Land managers need sound, evidence-based information about land degradation patterns and about the effectiveness of their management responses. Obtaining such information is particularly difficult in Mediterranean grazing lands and forests, where a long history of anthropogenic pressure, high topographical and climatic variability, and frequent disturbances combine to create a highly diverse and unstable environment.Our study aimed at designing a methodology to provide land managers in three data-scarce drylands in Spain, Greece, and Cyprus with spatially explicit, up-to-date information on the state of their land, the pressures driving land degradation, and the effectiveness of their management efforts using remotely sensed NDVI data. To translate NDVI values into a land degradation assessment, we analysed the variance of the annual average NDVI within different landscape units, which we identified based on land cover, aspect, and slope steepness parameters. After calibrating and validating the land degradation mapping methodology using field observations, we related the obtained land degradation patterns with spatial information about grazing and wildfire, as well as controlled grazing and afforestation practices.Our methodology proved useful to assess land degradation and management measures in dry, semi-natural ecosystems. It also provided insights into the role of landscape in modulating land degradation. Results indicate that grazing is a significant cause of land degradation even in partially abandoned areas; repeated fires have a negative impact; slope steepness increases the land's sensitivity to grazing; north- and east-facing slopes are less sensitive to fire in the long term than south- and west-facing slopes; and the effectiveness of responses to land degradation is substantially affected by land cover and topography.The methodology presented can be used to overcome the lack of spatially explicit information on the state of the land in drylands of the Mediterranean and beyond, or as a basis for more in-depth studies to plan restoration interventions.     

21世纪以来青藏高寒草地的变化特征及其对气候的响应

利用遥感数据和气象观测资料探索气候因子对区域植被变化的驱动作用具有重要意义。以1980-2012年气象数据和2000-2012年MODIS-NDVI数据为数据源,借助线性回归和相关分析分别分析了青海和西藏两个地区21世纪以来气候变化对青藏高寒草地的影响机制。结果表明：（1）1980-2012年,青海和西藏地区均呈暖湿化的发展趋势。但21世纪以来,西藏地区降水呈不显著的减少趋势;整个青藏高原中部和西部地区增温趋势明显（>0.05 ℃·a-1）。（2）在年际尺度（2000- 2012年）上,青海地区NDVI呈显著增加的趋势,增长率为0.003·a-1（P<0.05）;西藏地区NDVI无变化趋势,区域尺度统计中植被退化与改善相互抵消。在空间上,青藏高原东北部地区NDVI呈良性趋势,部分区域增长斜率超过0.01·a-1。青藏高原南部地区NDVI呈变差趋势,变化斜率为0.008·a-1。（3）区域上的相关分析显示,在青海地区,降水量的增加和温度的升高共同促进了该区域植被的良性发展趋势;在西藏地区,降水量的减少和温度的升高可能是南部地区植被变差的重要原因。     

塔里木河干流植被遥感监测时空多尺度协同分析方法

利用遥感植被指数、典型植被样方和地面观测信息进行塔里木河干流植被监测是目前的主要方法。由于塔里木河干流具有流域下垫面均匀性差,自然植被随机分布的特点,使得现有研究方法局限在特定的时间和空间尺度,很难使用地面的观测数据和不同尺度的遥感数据进行植被生长状态的协同分析。针对这些问题,本文提出了利用不同分辨率遥感数据和地面观测数据进行多尺度协同分析的方法MSSA(Multiple Scale Synergy Analysis)。该方法包括以下几个步骤:①通过低空间分辨率的遥感数据构建时间序列的塔里木河干流植被指数分布图像,在分析图像特征的基础上划分塔里木河遥感监测单元;②对监测单元内部不同组分的时间和空间状态参数进行量化与率定;③根据几何光学模型原理和植被随机分布特性,采用线性混合模型模拟单元植被指数;④根据模拟结果和遥感数据的对比分析,获得地面植被参量的可靠估计。该方法将地面组分的状态参量和遥感数据通过模拟模型相关联,实现了不同时空尺度遥感数据以及地面样方或者点观测数据的协同分析,为塔里木河干流植被监测进行长期、细致的研究建立了海量数据综合分析的方法体系。     

Annual and seasonal variation of NDVI explained by current and previous precipitation across Northern Patagonia

Temporal variation of aboveground net primary production (ANPP) of arid ecosystems has been associated with precipitation regimes with different results. The objective of this paper was to characterize the relationship between interannual variation of annual and seasonal Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), as a surrogate for ANPP, and precipitation in the steppes of Northern Patagonia. In 11 sites encompassing a wide range of conditions and vegetation physiognomies, we studied a 20-year monthly data set of NDVI and precipitation. We took into account the precipitation of current, as well as previous periods of variable length. Interannual variation of annual NDVI was little correlated with annual precipitation, either current or previous. In contrast, it was highly and widely correlated with precipitation accumulated during a few months of the previous growing season. Interannual variation of seasonal NDVI was little correlated with current seasonal precipitation. In contrast, it was significantly correlated with precipitation accumulated during previous periods of variable length according to the season and site under consideration. NDVI was more tightly coupled with precipitation in drier ecosystems. Lags of response between NDVI and precipitation provide an opportunity for forecasting ANPP and suggest even longer lags between climatic variation and herbivore performance.     

Inter-annual variability and interaction of remote-sensed vegetation index and atmospheric precipitation in the Aral Sea region

The remotely sensed Normalized Difference Vegetation Index (AVHRR NDVI) and precipitation data were analysed in the Aral Sea region in Central Asia during two recent decades. Both variables exhibited pronounced seasonal variation, with maximum precipitation in March and maximum NDVI in May–June. The regions of synchronous seasonal and inter-annual variability between the vegetation index and precipitation were distinguished using the Empirical Orthogonal Functions (EOF) method and time-lagged correlations between EOF modes. At a seasonal scale, precipitation and the vegetation index were correlated with a time lag from 1 to 6 months in different regions with peak plant growth following precipitation maxima.     

京津唐城市群不透水地表增长格局以及水环境效应

不透水地表(Impervious Surface Area,ISA) 时空格局是城市化与全球环境变化交互影响下的土地利用/覆盖变化-生态系统过程-区域气候变化相互作用机理以及导致的环境效应研究的重要内容。如何快速准确地实现区域尺度不透水地表遥感信息的获取是上述研究面临的重要瓶颈问题。本研究嵌入中国LUCC 信息改进了基于MODIS NDVI 与夜间灯光指数(DMSP-OLS) 提取不透水地表信息的方法,反演了2000 年与2008 年京津唐城市群2 期250 m不透水地表信息,进而分析其变化的时空格局,结合子流域单元与河流污染物监测数据评价其对海河流域地表水环境的影响。结论表明：受环渤海经济区,天津滨海新区开发等政策的影响,京津唐城市群在21 世纪初8 年不透水地表沿着城-乡梯度带、城市交通廊道及海岸带高速增长。城乡建设用地不透水地表增长呈现显著的时空差异特征,由于北京市受人口-资源-环境的压力,产业发展不断向周边地区转移,天津与河北唐山、廊坊、秦皇岛三市具有更快的不透水地表增长速度。京津唐城市群城市高密度的不透水地表分布对于海河流域地表水环境产生严重影响,不透水地表的增长加剧了流域河流水质的污染程度。同时也发现,子流域不透水地表面积比例与COD、NH₃-N浓度均值呈现显著的线性关系。     

1982~2013年青藏高原高寒草地覆盖变化及与气候之间的关系

利用GIMMS NDVI数据和地面气象站台观测数据,对青藏高原1982~2013年高寒草地覆盖时空变化及其对气象因素的响应进行研究,结果表明：青藏高原高寒草地生长季NDVI表现为从东南到西北逐渐减少的趋势,近32 a来,整个高原草地生长季NDVI呈上升趋势,增加速率为0.000 3/a (p<0.05);高寒草地生长季NDVI年际变化具有空间异质性,整体为增加趋势,呈增加趋势的面积约占研究区域面积的75.3%,其中显著增加的占26.0% （p<0.05）,类型主要为分布在青藏高原东北部地区的高寒草甸;比例为4.7%,草地类型主要为高寒草原,主要分布在高原西部地区;基于生态地理分区的分析显示,青藏高原草地与降水、温度的相关关系具有明显的空间差异,高寒草地生长季NDVI均值与降水呈显著正相关,对降水的滞后效应显著;高原东北部温度较高,热量条件较好,降水为高寒草地生长季NDVI变化的主导因子;东中部地区降水充沛,温度则为高寒草地生长的制约因子;南部地区降水和温度都较适宜,均与高寒草地生长季NDVI相关性显著(p< 0.05),共同作用于草地的生长;中部和西部地区,气候因子与高寒草地生长季NDVI关系均不显著。     

陕北榆林地区土地覆被变化分析

基于1981~2001 年NOVAA/AVHRR 和1998~2004 年SPOT VEGETATION 归一化植被 指数(NDVI) 数据, 对榆林地区植被动态变化进了定量研究, 并且利用多年气象数据分析了降水 和温度变化情况。结果表明: 榆林地区植被有了明显改善, 其改善状况集中于8、9、10 月份; 植被 覆被变化具有明显的区域差异, 北部植被覆盖改善的趋势明显, 且变化比较平稳; 南部增加趋势 不明显, 有的地方还呈下降趋势, 变化幅度大。     

基于C5.0决策树分类算法的ETM+影像信息提取

利用C5.0决策树算法对ETM 影像进行信息提取,通过与其他分类方法提取结果的对比,得出C5.0决策树分类算法精度较高。大气校正与数据融合可明显提高分类精度,利用经过NDVI、NDBI、缨帽变换处理后的影像组合数据进行信息提取可进一步提高分类精度。研究发现,C5.0决策树算法用未处理的资料生成决策树的效果较差,而经大气校正和数据融合后计算出NDVI、NDBI及缨帽变换的前3个分量的组合数据生成的决策树深度最小,并且分类精度最高。     

拉萨地区土地利用动态分析(英文)

Land use change is the result of the interplay between socioeconomic, institutional and environmental factors, and has important impacts on the functioning of socioeconomic and environmental systems with important tradeoffs for sustainability, food security, biodiversity and the vulnerability of people and ecosystems to global change impacts. Based on the results of the First Land Use Survey in Tibet Autonomous Region carried out in the late 1980s, land use map of Lhasa area in 1990 was compiled for the main agricultural area in Lhasa valley using aerial photos obtained in April, May and October 1991 and Landsat imagery in the late 1980s and 1991 as remotely sensed data sources. Using these remotely sensed data, the land use status of Lhasa area in 1991, 1992, 1993, 1995, 1999 and 2000 were mapped through updating annual changes of cultivated land, artificial forest, grass planting, grassland restoration, and residential area and so on. Land use map for Lhasa area in 2007 was made using ALOS AVNIR-2 composite images acquired on October 24 and December 26, 2007 through updating changes of main land use types. According to land use status of Lhasa area in 1990, 1995, 2000 and 2007, the spatial and temporal land use dynamics in Lhasa area from 1990 to 2007 are further analyzed using GIS spatial models in this paper.     

Land use dynamics in Lhasa area, Tibetan Plateau

Land use change is the result of the interplay between socioeconomic, institutional and environmental factors, and has important impacts on the functioning of socioeconomic and environmental systems with important tradeoffs for sustainability, food security, biodiversity and the vulnerability of people and ecosystems to global change impacts. Based on the results of the First Land Use Survey in Tibet Autonomous Region carried out in the late 1980s, land use map of Lhasa area in 1990 was compiled for the main agricultural area in Lhasa valley using aerial photos obtained in April, May and October 1991 and Landsat imagery in the late 1980s and 1991 as remotely sensed data sources. Using these remotely sensed data, the land use status of Lhasa area in 1991, 1992, 1993, 1995, 1999 and 2000 were mapped through updating annual changes of cultivated land, artificial forest, grass planting, grassland restoration, and residential area and so on. Land use map for Lhasa area in 2007 was made using ALOS AVNIR-2 composite images acquired on October 24 and December 26, 2007 through updating changes of main land use types. According to land use status of Lhasa area in 1990, 1995, 2000 and 2007, the spatial and temporal land use dynamics in Lhasa area from 1990 to 2007 are further analyzed using GIS spatial models in this paper.     

长白山区植被生长季NDVI时空变化及其对气候因子敏感性

本文利用长白山区SPOT/VGT NDVI 数据和气象数据,分析该区不同植被类型NDVI时空变化特征以及与气候因子的相关关系,并探讨了植被对气候变化响应的滞后性。结果表明：①2000-2009 年,长白山区植被NDVI 逐年变化总体呈增长趋势,增长区域的面积占全区面积的83.91%,在空间上主要集中在北坡和西坡,NDVI减少区域集中在南坡;②NDVI变化率随季节和植被类型变化而不同,NDVI增长主要集中在5 月和9 月,而7 月NDVI变化较小,甚至出现下降趋势;③植被NDVI与温度和降水存在着显著的正相关性（p<0.01）,且NDVI与温度的相关性高于与降水的相关性,且随海拔升高,NDVI与温度相关性增强;④NDVI对气温和降水变化的响应存在滞后期, 不同植被类型,滞后期存在差异。苔原NDVI对温度和降水响应的滞后期大约10 天,而针阔混交林和针叶林NDVI 对温度和降水响应的滞后期约为20 天。     

毛乌素沙地东南缘植被NDVI时空变化及其对气候因子的响应

了解植被生长对气候变化的响应是厘清生态系统动态关系的重点。基于1990—2018年气象数据和归一化植被指数（NDVI）,应用偏相关分析与地理探测器等方法,分析了在生长季,毛乌素沙地东南缘不同类型植被年均NDVI的变化趋势,探讨了年均气温与年总降水量对各类型植被的影响。结果表明：（1） 1990—2018年生长季研究区植被年均NDVI显著与极显著增加面积达97.9%,整体生态环境质量大幅度改善。2005年之前植被年均NDVI增速缓慢,此后以0.011·a^-1的速率发生了突变增加,其中灌丛类植被年均NDVI增长幅度最大。（2） 2000年为年总降水量与年均气温的趋势突变点,突变前年总降水量以-5.510 mm·a^-1的速率减少,此后以5.541 mm·a^-1的速率增加,且主要依赖于大雨雨量的增加;年均高温与年均低温在突变前上升速率分别为0.122 ℃·a^-1与0.230 ℃·a^-1,突变后,年均高温下降速率为-0.014 ℃·a^-1,而年均低温上升速率为0.022 ℃·a^-1。（3） 在植被年均NDVI缓慢增长阶段（1990—2005年）,年均低温对植被影响较大,与不同类型植被年均NDVI多呈显著正相关;在植被年均NDVI快速增长阶段（2006—2018年）,年总降水量与不同类型植被年均NDVI呈显著正相关,大降雨事件的频发使得降水量对于植被的生长起主导作用。年总降水量与年均气温尤其是年均低温的交互作用是促进植被生长的关键。     

宁夏植被覆盖动态变化及与气候因子的关系

利用1999-2009年的SPOT-VGT NDVI数据,计算出宁夏近11 a来的植被覆盖度,对其变化特征进行了研究,结合同期气象观测资料,从空间上分析了植被覆盖度与区域气候因子之间的关系。结果表明,南部六盘山区和北部引黄灌区植被覆盖度高,而中部干旱带等地区的植被覆盖度较低,但中部干旱带却有较高的绝对变化率;从时间变化来看,近11 a来宁夏大部分地区的植被覆盖度在逐年增加。植被覆盖度的变化与气候因子有关,除引黄灌区和六盘山林区外,中部干旱带等地的植被覆盖度与降水呈正相关,区域气候的干湿波动,影响了植被覆盖度的高低;在有灌溉保障条件的农业垦殖区,植被覆盖度还与气温呈正相关,即有效积温的增加,会促进农作物生长,从而导致区域植被的覆盖度提高。