2001-2020年新疆伊犁河谷植被主要生长季NDVI时空变化与水热因子关系研究

植被是陆地生态系统的重要组成部分,在气候和生物化学循环中对水和能量的交换起到至关重要的作用。利用MODIS-NDVI数据,采用Theil-Sen中值趋势分析、Mann-Kendall检验及变异系数的方法,研究了2001-2020年伊犁河谷植被主要生长季（5-9月）归一化植被指数（NDVI）的时空变化特征,结合气温降水数据采用相关性分析的方法,探究了植被主要生长季的影响因素。结果表明：（1）2001-2020年伊犁河谷植被主要生长季NDVI在空间上存在明显的差异性,NDVI多年均值较高。（2）区域尺度上,NDVI年际变化趋势较为平缓;像元尺度上,微量减少和微量增加的面积占比较大,显著增加与显著减少的区域较集中,占比较小。（3）伊犁河谷生长季植被的稳定性较好,CV≤0.10基本分布在整个区域,0.3相似文献   

重庆岩溶区的气候时空变化特征分析及趋势预测

气候变化成为全球关注的热点问题.利用回归分析、Kriging空间插值等方法分析了基于气象数据的气候的时空变化,并采用小波变换对未来的气候进行了预测,得出以下结论:(1) 重庆岩溶区近40 a来年平均气温总体呈变冷趋势,变化速度为-0.043 ℃/(10 a),其中1980年代为最冷时期. (2) 重庆岩溶区近40 a的气温变暖主要发生在渝东北,与此相反,在渝中和渝东南的岩溶地区都为变冷区. (3) 近40 a来重庆岩溶地区的降水略有减少,贡献最大的是春季和秋季.对各个年代、各个地区来说,降水和气温的变化呈相反的变化,在最冷的1980年代,是降水最丰富时期.降水的主要减少地区在重庆北部,这个地区是气温变暖的地区.(4) 重庆岩溶区未来8 a的气温和降水从总体趋势上说,气温呈上升的趋势,而降水是减少的趋势.通过研究岩溶地区的气候变化及趋势的预测,可以增进气候变化与生态系统之间相互作用的理解,并为岩溶生态恢复和重建提供科学依据.     

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。     

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。     

2000年以来中国区域植被变化及其对气候变化的响应

气候是植被变化的主要驱动因子,研究全球增暖背景下中国区域植被变化及其对气候的响应对于国家开展重大生态恢复评估和未来植被保护政策制定具有重要意义。利用2000-2016年MODIS植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)数据集,运用统计分析方法,从平均态、线性趋势、时间序列、相关性等方面系统分析了2000年以来中国区域植被变化及其对气候变化的响应。结果表明:中国区域NDVI在平均态上呈现从东南向西北递减的空间分布,受降水生长季的影响,东部地区植被指数明显较大;我国大部分地区NDVI呈现增加的趋势,其中湿润半湿润地区NDVI增长幅度为0.037·(10a)^-1,而在干旱半干旱地区变化较小[0.013·(10a)^-1]。NDVI的变化与气候驱动因素的相关性存在一定的区域差异,其中:NDVI与气温变化在东南沿海、东北东部以及青藏高原北部等地区呈现出显著正相关,而在青藏高原南部等地区呈现微弱的负相关;除青藏高原、塔里木盆地和东北北部等地区外,NDVI与降水量在全国大多数地区呈正相关。从全国平均来看,温度和降水变化对NDVI的贡献分别为7.5%和9.1%,其中温度对NDVI变化的贡献主要体现在湿润半湿润地区(9.3%),而降水的贡献则在干旱半干旱地区(12.2%)。植被变化对气候要素驱动的响应也呈现出明显的区域差异性,在我国东南沿海、云贵高原东部、四川盆地等南方地区以及黄河中下游、东北东部等部分地区,NDVI变化对气温的敏感性最强;而在中国北方干旱半干旱大部分地区,NDVI变化则是对降水驱动具有很显著的响应特征。总体而言,气温是驱动南方地区植被变化的主导因子,而降水则调控着北方地区植被生长变化。     

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。     

内蒙古地区植被对气候变化的响应

植被作为表征陆地生态环境变化的指示器,其对气候变化的响应研究已成为当前全球变化领域的主要内容之一。基于1982—2012年归一化植被指数(NDVI)和同期观测温度和降水资料,分析了内蒙古地区植被对气候变化的响应。研究表明,1982—2012年,植被指数总体呈波动变化,且区域差异明显。从年际变化来看,植被受降水影响明显;年内变化上,气温对植被的作用明显。内蒙古不同区域植被对气候的响应方式不同,其中内蒙古东北部地区对气温和降水的响应无滞后时间,其余地区对气温和降水的滞后时间为1个月。     

基于NOAA AVHRR NDVI的西藏拉萨地区植被季节变化

根据每周的NOAA全球植被指数(GLOBAL VEGETATION NDVI,GVI),分析了西藏拉萨地区1985-1999年GVI的变化趋势及其与降水、气温等主要气候要素的相关性,并选择沿91°E和30°N两条区域内典型的样本带,进一步分析了这两个样本带上基于1 km分辨率NOAA NDVI反映的地表植被随季节的变化情况.研究表明,1985-1999年长时间序列的NOAA GVI反映了拉萨地区以天然植被为主的植被覆盖的生长特点,包括季节和年际变化.自20世纪80年代中期到90年代末拉萨地区以天然植被为主的植被覆盖状况有所好转;拉萨地区NDVI值对降水的变化很敏感,月平均NDVI和月降水总量之间存在明显的相关,其相关系数达0.75,而与温度的相关系数为0.63.     

中国东部季风区植被物候季节变化对气候响应的大尺度特征：年际比较

利用1982～1993年NOAA/NASA PathfinderAVHRR陆地数据集中的NDVI数据集,在中国东部植被生长的不同阶段(全年、植被生长季、植被生长季的增长阶段和衰退阶段),对植被季节生长对气候响应的年际变化进行了分析,发现：(1)无论在多年平均意义上还是逐年来看,中国东部季风区植被季节性生长状况对温度的响应在各个生长阶段都是近于同步的,温度对于植被生长季节变化的驱动关系非常稳定;(2)逐年来看,植被季节性生长对降水的响应也是存在的,但相关关系和相关的滞后关系具有年际差异。通过定量化地分析中国东部植被季节生长对季风气候响应的年际变化,有助于对陆面过程模式中的有关部分进行改进,从而提高对中国东部区域年际气候变化的模拟能力。     

2000—2020年呼伦贝尔地区归一化植被指数时空变化及其对气候的响应

利用2000—2020年MOD13Q1和气象观测数据, 结合Sen趋势分析、M-K显著性检验、变异系数、Hurst指数、相关系数等对呼伦贝尔地区归一化植被指数(NDVI)时空变化及气候响应进行分析。结果表明: 呼伦贝尔地区多年生长季平均NDVI为0.63, 平均年变化倾向率为0.028/10 a, 大部分地区呈增加趋势, 其中大兴安岭森林大部及岭西耕地增加显著。呼伦贝尔地区生长季NDVI的平均变异系数为0.08, 其中呼伦贝尔草原西部的波动较大。Hurst指数表明, 呼伦贝尔地区生长季NDVI整体变化呈反持续性趋势, 结合现有NDVI变化趋势, 未来将呈下降趋势, 对生态环境的保护工作较为不利。大兴安岭森林生长季NDVI与气温呈正相关, 耕地与草原区呈负相关, 而呼伦贝尔大部分地区的生长季NDVI与降水普遍呈正相关, 其中呼伦贝尔草原和大兴安岭两麓耕地的生长季NDVI与降水相关显著, 说明气温是制约北部大兴安岭森林生长的主要因素, 而降水是制约呼伦贝尔草原生态平衡和农牧业发展的主要因素。     

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。     

中国东部季风区植被物候季节变化对气候响应的大尺度特征:多年平均结果

利用1982～1993年NOAA/NASA Pathfinder AVHRR陆地数据集中的规一化植被指数(NDVI)数据集,对中国东部植被季节生长的阶段性进行了划分.在此基础上,对植被季节生长对气候响应的多年平均状况进行了分析,发现在多年平均意义上,(1)中国东部植被生长在各生长阶段都同步响应于温度的季节变化;(2)在多数时段,中国东部植被生长与降水的季节变化存在显著相关关系,植被生长滞后于降水变化,滞后时间为20～30天.通过本文的研究,在中国东部季风区,有关植被季节生长对气候响应大尺度特征的多年平均状况的定性认识得到定量化的表达,为改进陆面过程描述、提高对中国东部区域气候的长期模拟能力提供了一定的依据.     

基于卫星遥感的植被NDVI对气候变化响应的研究进展

回顾了以往植被对气候响应的有关研究,从此类研究常使用的数据、方法及获取的结论3个方面进行了分析,重点阐述了归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）对降水、温度和辐射等气候因子的响应特征,并探讨了未来的发展趋势。结果表明,植被NDVI对降水的显著响应往往出现在干旱半干旱地区和干湿季气候差异明显地区,且具有一定的滞后特征,滞后的时间尺度与局地条件关系密切;温度成为植被NDVI 控制因子的情况常出现在温带或寒温带地区,与对降水的滞后响应相比,植被对于温度的滞后响应并不是特别明显;辐射对于植被的主导影响主要出现在低纬度的部分区域、高云量区域和高纬度地区的特定时间段内。认为量化人类在植被对气候变化响应过程中的作用,全球变暖情形下植被对气候响应特征的深入分析,以及植被受气候影响的多尺度特征可能是以后此类研究的发展方向。     

西辽河流域归一化植被指数与气象因子相关性分析

为了解西辽河流域归一化植被指数(NDVI)的分布规律、变化趋势及对气候变化的响应,利用2000—2018年西辽河流域11个气象站逐日气象资料和MODIS归一化植被指数数据集,通过线性回归和相关分析,探讨了生长季各月NDVI与气象因子的时滞性,以及气象站周围10 km缓冲区内不同植被类型NDVI与气象因子的相关性。结果表明：西辽河流域年平均气温、最高气温、最低气温和降水量均呈上升趋势。NDVI呈上升趋势,植被有所改善,不同植被类型NDVI均呈增加趋势,耕地增加趋势最快,耕地长势受益于农事活动的完善和增进。NDVI空间分布呈现中间低,四周高特点。生长季各月NDVI与降水量存在明显的滞后性,滞后期为1个月;仅8月NDVI与前1个月平均气温和最高气温存在滞后性。不同植被类型NDVI与平均气温、最高气温的相关性密切。耕地NDVI与气象因子的相关性较好。研究结果可为维护西辽河流域生态系统平衡提供参考。     

黄淮海地区植被活动对气候变化的响应特征

基于1982 -2003年GIMMSNDVI遥感数据和气象资料, 综合运用趋势分析、相关分析、奇异值分解等方法, 分析我国黄淮海地区植被活动对气候变化响应的时空特征。结果表明:黄淮海地区整体气候变暖趋势比较明显, 干旱化尚不显著, 年平均植被NDVI表现为略微增加的趋势。在年尺度上, 温度是敏感性最强的气候因子, 全年温度、降水、相对湿度对植被NDVI动态变化具有正效应, 而蒸发量具有负效应; 在季尺度上, 温度、降水的敏感性最强。自然植被对降水的敏感性最强, 其次是温度; 农业植被对温度的敏感性最强, 其次是降水。植被对气候变化响应的空间特征表现为, 植被主要生长季平均NDVI与温度距平场空间结构一致, 与蒸发量距平场反位相对应, 与降水量距平场呈北、南部正负相反分布, 与相对湿度距平场呈南、北向正负相反的空间分布。     

基于MODIS的天山山区草地类型植被指数变化特征及其与气候因子的关系

本研究建立基于MODIS的天山山区草地类型植被指数并分析其与气候因子的关系,研究发现：天山山区NDVI分布北部大,南部小;西部大,东部小。降水是影响天山山区NDVI的主要因子。天山山区在温度上升0.1℃,面雨量增加10%的情况下,NDVI增加2.5%。2000~2009年天山山区NDVI年平均值为0.35,温度呈上升趋势,降水呈减少趋势,对植被的生长不利,NDVI呈现出减小趋势,但减小不明显。天山山区NDVI最大值的年份,降水并不是最多的,说明植被的长势需要水分和热量匹配。1961~2009年天山山区的气候变化有利于草地NDVI的增加     

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。     

A NUMERICAL SIMULATION OF THE EFFECT ON CHINESE REGIONAL CLIMATE DUE TO SEASONAL VARIATION OF LAND SURFACE PARAMETERS(PART I)

Sensitivity experiment is an important method to study the effect on regional climate due toseasonal variation of land surface parameters.Using China Regional Climate Model(CRCM)nested in CCM1.we first simulate Chinese regional climate,then two numerical sensitivityexperiments on the effect of vegetation and roughness length are made.The results show that:(1)If the vegetation is replaced with the monthly data of 1997.precipitation and land-surfacetemperature are both changed clearly,precipitation decreases and land surface temperatureincreases,but there is no regional correspondence between these changes.And the results aremuch better than the results when climate average vegetation was used in the CRCM.(2)If theroughness length is replaced with the monthly data of 1997,there is significant change on landsurface temperature,and there is very good regional correspondence between these changes.Butthe effect on precipitation is very small.