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。     

典型喀斯特区植被变化及其与气象因子的关系——以广西百色市为例

利用2000—2017年广西典型喀斯特区MODIS NDVI卫星遥感影像,研究近20 a来喀斯特地区植被及不同等级石漠化区植被时空变化状况,分析降水及气温与喀斯特地区植被变化的相关性,探讨植被变化与气象因子的关系。结果表明:(1)研究区植被及各石漠化等级区植被年内NDVI变化特征均表现出"夏秋高,冬春低"的趋势,随着石漠化等级加重,植被NDVI均值降低。植被NDVI峰值多出现在8月上旬至9月上旬,谷值出现在1月和2月上旬。但以灌草为主的轻、中、重石漠化区植被NDVI峰值出现时间较早,以乔木为主的潜在石漠化区植被NDVI峰值出现时间较迟。(2)2000—2017年百色全喀斯特地区及各等级石漠化区植被NDVI均呈改善趋势,且重度石漠化区植被改善趋势最明显,轻度石漠化区次之。研究区植被多为稳定变化和改善趋势,改善、变化不大和退化面积比例分别为38.27%、57.86%、4.87%。(3)平均气温和降水量与研究区植被NDVI相关性均较高,且平均气温与植被NDVI的相关性总体好于降水量。年尺度气温和降水量对植被NDVI影响均较明显,季度尺度上,秋季和春季气温降水对植被NDVI影响较大,冬季影响最小。目前气候变暖引起的增温幅度有利于研究区植被生长,春夏季降水减少、秋季降水增多的气候变化趋势更利于研究区植被改善。     

基于MODIS NDVI的广西西南典型生态区植被变化对比监测

利用2001—2010年MODIS NDVI逐16 d合成数据对广西十万大山和桂西岩溶山地两个典型生态区植被进行对比监测,分析植被年内变化特征及年际变化趋势。利用同时期的气温和降水量数据,分析两个典型生态区植被NDVI对气温和降水量的响应差异。结果表明:十万大山和桂西岩溶山地生态区年内MODIS NDVI变化特征相似,均表现出"夏秋高,冬春低"的趋势,其中十万大山生态区植被覆盖相对稳定,季节变化较小。近10 a来两个生态区植被均以改善为主,植被改善面积与退化面积比例均约为3∶2。植被年际变化幅度较小,长势较稳定。降水量、平均气温与十万大山生态区植被NDVI的相关性总体上好于桂西岩溶山地生态区,两个生态区植被与降水的相关性较一致。在夏季多表现为负相关,春、秋、冬3季多表现为正相关,这与广西降水时段集中且强度较大的特点有关。由于植被类型的显著差异,两个生态区与气温的相关性具有显著差异。     

黄河源区地表水资源变化及其影响因子研究

利用1955～2005年黄河源区玛多气象站和黄河沿水文站气象、水文资料,分析了该区域地表水资源、气候及冻土演变规律,揭示了地表水资源变化的成因。研究表明:近51a黄河源流量丰枯转化频繁,但在总体上特别是进入20世纪90年代以来黄河源流量呈减少趋势,流量年内分配表现为单峰型;降水量对流量有着较为显著的影响,且具有一定的持续性;黄河源区气温的显著升高对于加大流域蒸发量导致流量补给的减少作用要大于其升高致使冰雪融水的补给作用,其中春季气温回升的这一效应更为显著;黄河源区冻土呈现出显著的退化趋势,冻土厚度与流量总体上呈显著的正相关关系,其不断减小削弱了自身天然隔水层的作用;黄河源区蒸发量呈现出显著的增大趋势,并导致流量的减少;气候变化导致流量的减少量占总减少量的70%,其余30%可能是由人类活动加剧造成的,气候及冻土因子对流量的作用大小依次为冻土、降水、蒸发和气温,显然多年冻土对于黄河源区地表水资源的形成和发育有着至关重要的作用。     

三江源国家公园植被覆盖时空变化及其气候驱动因素

基于2000-2019年MODIS NDVI数据,结合气象数据,利用二分像元法、斜率分析法和偏相关分析等方法,分析三江源国家公园近20年植被覆盖时空变化特征及其与气候因子的相关性。结果表明：（1）三江源国家公园植被覆盖面积占公园面积的85.38%,平均覆盖度为42.70%,植被覆盖由西北向东南逐渐增加。西部长江源园区以中低覆盖度植被为主,东部黄河源园区以中高覆盖度植被为主,南部澜沧江源园区以高覆盖度植被为主。（2）2000-2019年三江源国家公园植被覆盖面积和覆盖度均呈增加趋势,植被覆盖面积以227.55 km2·a-1显著增加（P<0.01）,覆盖度增加幅度不明显,其中长江源园区植被覆盖面积和覆盖度均显著增加,黄河源园区植被覆盖面积基本不变,植被覆盖度显著增加,澜沧江源园区植被覆盖面积显著增加,但植被覆盖度基本保持不变。（3）近20年三江源国家公园植被覆盖空间上呈稳定增加趋势,植被覆盖保持不变的区域面积占比31.27%,增加的区域占比56.08%,减少的区域占比12.65%,长江源东部零星地区退化的高寒草甸出现轻度减少,长江源园区西北部地区、黄河源园区北部植被覆盖度增加幅度较...     

青藏高原植被指数最新变化特征及其与气候因子的关系

利用GIMMS/NDVI(全球库存模拟和影像研究/归一化植被指数,Global Inventory Modeling and Mapping Studies,Normalized Difference Vegetation Index)和MODIS/NDVI遥感数据以及青藏高原6个气象代表站的站点数据,结合多种统计和计算方法,分析了青藏高原植被NDVI变化规律及其影响因子。结果表明:1982~2013年青藏高原多年平均植被NDVI的空间分布存在明显的区域差异,总体上呈从东南向西北递减的趋势,而且发现不同地区植被的时间变化规律也不尽相同。根据高原长势最好的6~9月植被NDVI进行经验正交分解,将青藏高原植被分为5个区,并进一步分析了不同分区内植被的变化规律,得出:青藏高原植被NDVI下降最明显的区域在二区的噶尔班公宽谷湖盆地地区和北羌塘高原地区,植被NDVI上升最明显的区域在四区的祁连山东部地区。为了探讨青藏高原不同分区内影响植被NDVI下降的因子,从青藏高原二区、四区、五区各选取NDVI处于下降趋势的两个代表站点。研究分析了各个站点植被NDVI与降水量、平均气温、平均最低气温、平均最高气温、日照百分率5个气象因子的关系,得出:在高原二区日照强度是其它分区的两倍左右,而降水量相对较少导致植被NDVI降低。高原四区由于降水量小、温度高、日照强,导致植被NDVI处于下降趋势;在青藏高原五区虽然降水充足,但日照较弱,限制了植被的正常成长导致NDVI处于下降趋势中;其结果为高原植被退化机制研究及高原植被对大气反馈等奠定了基础。     

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。     

三江源区植被覆盖变化的气候效应初探

利用三江源区1981—2013年年平均气温和降水资料、曲麻莱牧草观测资料以及遥感监测资料等,分析了三江源区气候和植被多年变化特征,并对气候条件与植被覆盖的相关关系进行了研究,结果表明:(1)1982—2013年三江源区年平均气温急剧上升,平均每10a上升0.62℃,降水量总体呈增多趋势,平均每10a增多13.33mm。(2)1982年以来三江源牧草生长状况趋好,草层高度升高,牧草覆盖度和生物量平均每10a分别增加3.44cm、23.34%、467.23kg/hm2。植被NDVI值平均每10a增加0.005。(3)在三江源大部分地区植被NDVI值与年降水量相关关系较好,但与气温相关性较差。(4)当年降水量分别增加10%、30%和50%时,全区植被NDVI值分别增加2.22%、4.13%和10.24%。     

2000-2013年新疆植被覆盖变化多尺度遥感分析

基于中等分辨率成像光谱仪(MODIS)8 d 500 m分辨率地表反射率数据生成归一化植被指数(NDVI)时间序列,利用线性回归、转折点检测和Mann-Kendall趋势分析方法,分析2000—2013年新疆地区植被覆盖时空变化格局,并结合Landsat数据分析典型区域植被变化。研究结果表明：近14 a来,新疆地区植被覆盖整体呈波动型上升的趋势,植被改善区面积占全区的34.02%,恶劣区的占3.20%,其中2000—2003年植被明显增长、2003—2009年的波动下降及2009—2013年的逐渐回升,植被增长显著的区域主要分布在准噶尔盆地南部和塔里木盆地北部绿洲;大多数植被类型NDVI呈增长趋势,其中增长率最高的是作物、开放灌丛和混交林,6种主要植被类型常绿针叶林、混交林、开放灌丛、多树草原、草原、作物呈现出相似的NDVI变化趋势;在植被覆盖变化显著的4个典型区,NDVI变化受土地覆盖类型变化的影响,荒漠、草地被开垦成农田导致NDVI增加,城市建成区扩张导致NDVI降低。     

三江源区植被指数对气候变化的响应及预测分析

利用1989—2008年NOAA-AVHRR的NDVI旬合成资料和地面月降水量、平均气温等观测资料,分析了三江源区NDVI时空变化特征及其对气候要素变化的响应。通过建立不同季节NDVI统计预测模型,对未来40多年间不同排放情景下三江源区NDVI变化趋势进行预测分析,研究结果表明:(1)三江源区NDVI分布呈现由东南部、东部向西、向北逐渐变低的趋势。4—10月为植被生长季,8月NDVI达最大值。(2)针对春、夏、秋季,NDVI与气温、降水均呈显著正相关(夏季降水除外),春、秋季较为显著; NDVI对气温的响应显著高于降水; NDVI对前一个月的气温、降水时滞效应最为显著。(3)未来40年,在三江源区气温持续升高,降水微弱增加的气候背景下,源区平均NDVI呈显著上升趋势,前10年增速缓慢,后30年持续稳步上升,且增幅较大。源区NDVI空间分布格局基本不变,RCP8. 5情景下NDVI的高值中心较RCP4. 5范围更大。RCP4. 5情景下NDVI迅速增长期为2026—2035年,高值中心位于澜沧江源区; RCP8. 5情景下为2016—2025年和2036—2045年两阶段,高值中心均在长江源区。两种情景下,源区变率高值中心均表现出由北向南移动的趋势。     

黄河源区径流量变化特征及其影响因子研究进展

近年来黄河源区径流的锐减,对下游水资源和经济造成了一定的威胁。本文对近年来黄河源区径流量变化特征及其影响因子的研究进行了概述与总结,结果表明近年来黄河源区径流量年内单、双峰分布形式不均,年际、年代际丰枯变化频繁,最长也只有4~5年的周期,且枯水年持续时间多于丰水年。影响源区径流量的主要气候因子是降水,降水的增加使得径流量增加,温度升高,蒸发量加大,使得径流量减少,同时人为因素造成植被覆盖减少,沙漠化加剧,破坏了源区生态环境,对径流量减少也起到很大的作用;根据以往研究总结指出,应更加关注径流量年内单、双峰分配形式变化特征及高原局地热力性质和环流场(如地面感热、高原季风等)对于径流量的影响,同时还应加强分析自然和人为因子对于径流量减少的定量贡献。      

气候变化背景下黄河流域植被变化及其成因北大核心CSCD

研究黄河流域植被的时空变化及其影响因素,对生态文明建设政策的制定具有重要意义。基于2001~2020年MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)植被指数(Normalized Different Vegetation Index,NDVI)数据集及同期气象数据,运用均值法、一元线性回归、偏相关性分析和回归残差法等方法研究了近20年黄河流域植被时空变化及驱动因素。结果表明:黄河流域NDVI整体呈上升趋势并具有较大的空间异质性,其中黄河中游NDVI增长幅度最大,为0.0496(10 a)^(-1)。生长季受降水和沿黄灌区耕作的影响,西部地区、东南部区域和宁夏平原、河套平原植被指数明显较高;从整个流域来看,降水和温度变化对NDVI的贡献分别为32.6%和15.9%,其中降水对NDVI变化的贡献主要体现在黄河上游(50.7%),而温度的贡献则在黄河下游表现最突出(32.3%);20年来,人类活动和气候变化分别对黄河流域植被变化贡献了78%和22%,其中人类活动贡献率超过80%的区域主要集中在黄土高原中部区域;整个黄河流域NDVI与干旱程度有显著的正相关性,尤其在陇中黄土高原和河东沙区等区域。黄河上游NDVI与改进的帕默尔干旱指数scPDSI的相关性最高,而下游相对较低。     

太阳活动异常与降水和地面气温的关系

利用1951~2000年太阳10.7 cm射电流量、全国160站观测到的降水和气温距平资料,分析了太阳活动异常对中国夏季、冬季降水和气温的影响。结果表明:太阳活动强的年份,夏季南方、东北少雨,黄河中上游流域、黄淮地区以及长江中上游则多雨;冬季全国均多雨。北方(尤其是东北和新疆)冬季气温偏高,夏季气温偏低。太阳活动弱的年份,夏季华南及黄河以北多雨,而长江流域及以北到黄河中上游夏季则少雨;冬季全国均少雨,北方冬季气温偏低。进一步讨论了中国东北地区夏季降水与太阳活动的密切关系。     

黄河源区植被变化趋势及其对气候变化的响应过程研究

利用1982～2001年NOAA/AVHRR(美国大气海洋局卫星/甚高分辨率辐射计)NDVI(归一化植被指数)资料、2000～2008年EOS/MODIS(地球观测系统卫星/中等分辨率成像光谱仪)NDVI资料以及1982～2008年黄河源区的玛多、玛曲和兴海气象台站逐月气温和降水资料,分析了黄河源区玛多、玛曲和兴海地区...     

黄河源区陆面蒸散量的时空分布特征研究

基于修正的Penman-Monteith（P-M）模型,利用1980~2020年黄河源区的气象台站观测数据和陆-气间水热交换观测试验数据,计算出该区域的陆面参考蒸散量,分析了黄河源区蒸散量的时空演变特征,探讨了影响黄河源区蒸散量变化的原因。结果表明:（1）修正的P-M模型能较准确地估算黄河源区的参考蒸散量,与实际观测的相关系数在0.85以上。（2）黄河源区的蒸散量总体呈上升趋势,但在20世纪80年代中期和90年代中期均呈显著减少趋势;近年来,中部和西部地区的蒸散量呈减少趋势,而东部地区的蒸散量呈增加趋势。（3）黄河源区年蒸散量呈自东向西减小的分布特征,东、中、西部地区分别为473.5~516.0mm、437.6~473.5mm和386.3~437.6mm;四季蒸散量差异明显,夏季最大,春季和秋季次之,冬季最小。（4）黄河源区蒸散量随温度、风速和日照时数的增加而增大,随相对湿度和降水量的增大而减小。      

MODIS反照率产品在模拟黄河源区陆面过程和降水中的应用

地表反照率是陆面过程中一个重要的物理量, 其变化直接影响地表能量的收支状况, 进而可以影响气温和降水等其它气象要素。本文利用WRF (Weather Research and Forecasting) 模式, 通过两组数值模拟试验分别探讨了地表反照率改变在黄河源区不同下垫面情况下潜热、 感热的分配关系, 详细分析了地表反照率改变对降水变化的影响机制, 最后应用EOS/MODIS地表反照率产品替代原模式低时空分辨率的地表反照率。研究结果表明: (1)当地表反照率减少(增加)时, 模拟的区域平均地表温度、感热、潜热数值相应增大(减少)。当地表反照率减少0.1时, 地表温度上升约1.0 K, 感热和潜热量增量比约为3∶1。 (2) 地表反照率改变对降水量变化影响最大的区域是黄河源区下游的草场区域, 其次是黄河源头区域, 最小的是黄河源区北部的稀疏植被区域。地表反照率通过对大气动力、 热力以及水汽条件的影响, 使得降水发生的环境改变, 主要体现在: 当地表反照率减少时, 地表气压的减少使得大气低层的辐合气流增强, 有利于上升运动的发生; 2.0 m气温的升高增强了大气近地层的热力不稳定度; 2.0 m比湿的增加表明近地层空气水汽含量增加。 (3) 与实况对比分析发现, 使用卫星遥感产品后在月尺度上能够更准确地模拟降水量的变化过程。     

黄河源区重力波势能值计算及其与降水量关系的分析

本文基于1960—2016年的降水量数据分析了黄河源区降水量的分布特征,并利用COSMIC掩星数据计算得到2008年黄河源区的重力波势能值（Potential Energy,Ep）,分析其变化特征,进而运用小波相干分析法探究黄河源区重力波势能值与降水量的相关性。结果表明：1） 黄河源区多年平均降水量受海拔高度影响显著。2） 对不同月份每一不同高程下的Ep值进行分析,得到2008年黄河源区重力波势能值随海拔高程及季节的变化趋势。3） 在2008年黄河源区呈现出：冬夏两季降水量存在较大差异,而重力波势能值同样存在明显的季节性差异,且与逐月平均降水量具有负相关的趋势。此现象是由于山坡地形的动力抬升作用影响和重力波对湿润气流的拖曳作用影响在不同时段占优。4） 黄河源区重力波和降水有着显著相关性,降水对于重力波有着很好的响应。     

初夏东亚-太平洋大气热源与长江流域及邻近地区7、8月降水异常的关系

用1958～2000年NCEP/NCAR再分析资料、中国160站降水量及1958～1998年月平均海温资料分析了中国夏季相邻月份降水异常型的相关特征，及其与大气热源的关系和相关物理过程。结果表明，7月长江流域的降水异常与8月长江和黄河之间地区的降水异常有很好的同号性。7、8月长江流域及附近地区持续性偏旱（涝）与太平洋洋盆尺度的大气热源异常有关，并与前期5、6月热带中、东太平洋大范围的热源异常、青藏高原热源异常也有密切的联系，即当5、 6月赤道东太平洋的大气热源正异常，而赤道中太平洋北侧的热源负异常，则中国7月长江中下游偏涝，8月长江中上游与江淮流域和内蒙古东部偏涝，华南偏旱；反之亦然。前期热带中、东太平洋上空的热源异常中心和与之联系的异常垂直运动中心的西扩和西移，以及青藏高原东部的热源异常中心是影响我国7、8月持续偏旱（涝）的重要环流异常特征。另外，南海－西太平洋海温在前期也已经具有我国夏季长江流域发生旱涝对应的同期海温异常分布型的特征。     

黄河源区径流减少的原因探讨

分析了黄河源区1960~2000年气候变化特点,对蒸发进行了估算,并分析了植被和冻土的变化,对径流在20世纪90年代后明显减少的原因进行了探讨。结果表明,黄河源区气温在20世纪80年代中期后明显增加,降水在90年代偏少,气候向暖干方向发展,但蒸发变化不大,径流减少的直接原因是降水的减少;在90年代后降水强度的减弱也可能是径流减少的重要原因;归一化植被指数(NDVI)数据显示植被在90年代后期呈现退化的趋势,冻土在80年代以后表现出的明显的退化趋势,植被冻土的退化可以使得冻结层上水位下移,土壤水向土壤下层的渗漏增加,也会造成径流的减少。     

长江源区气候及水资源变化特征研究进展

本文对近年来长江源区的气候变化及水资源变化特征研究进行了概述与总结。结果表明:长江源区气候变化特征表现为,从20世纪60年代以来,长江源区年及四季气温呈显著增温趋势;水面和陆面蒸发量均呈增加趋势;进入21世纪后,长江源区降水量呈增加趋势。水资源变化特征表现为,冰川出现普遍的退缩现象;湿地退化明显;21世纪前长江源区径流量总体上呈明显的递减趋势,而在最近10多年水资源量有明显增多现象,其原因可能是近10多年长江源区气温显著增加,导致更多冰川融化,同时进入21世纪后长江源区降水增加。预计未来到2050年,长江源区气温将升高,降水将增加,冰川面积将减少,地表水资源仍有可能以增加为主。