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。     

基于NDVI的西藏不同草地类型生物量回归建模分析

旨在建立西藏地区不同草地类型的NDVI遥感估测模型,利用多元线性回归建立了不同草地类型的鲜草生物量与SPOT/VEGETATION多年平均年最大归一化植被指数(NDVI)、年降水量和年积温等变量的回归估测模型。并分析了所有草地类型的平均鲜草生物量与平均年最大NDVI、平均年降水量等因子的相关关系。结果表明:年降水量是鲜草长势最重要的影响因子,基于NDVI的鲜草生物量多元线性回归模型能很好的拟合草地(R=0.964)、高寒草甸(R=0.959)、高寒荒漠草原(R=0.772)、温性草原(R=0.892)和高寒草原(R=0.797)等草地类型。      

基于MODIS NDVI和气候信息的草原植被变化监测

对植被的动态监测可以从一定程度上反映气候变化趋势。该文利用2000—2005年MODIS NDVI数据对锡林郭勒盟典型草原植被变化进行动态监测,在此基础上,以降水量、水汽压、平均气温、最高气温、最低气温、日照时数作为气候指标,分析锡林郭勒盟典型草原和荒漠草原MODIS NDVI与同期及前期气候因子的相关性,探讨草原植被变化的气候驱动因子。结果表明:2000—2005年锡林郭勒盟植被改善面积大于退化面积,植被退化面积最大的区域为荒漠草原,占全盟面积的12.84%,植被改善面积最大的区域为典型草原,占全盟面积29.09%。4类草原改善趋势由强到弱的顺序为草甸草原、典型草原、沙地草原、荒漠草原。对于典型草原,其NDVI与最高气温关系最密切,其次为水汽压;对于荒漠草原,其NDVI与最高气温关系最为密切,其次为最低气温。此外,NDVI对气候因子的响应表现出明显的时滞效应。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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变化特征及其对气候变化的响应

基于MODIS-NDVI遥感数据集计算辽宁省2001—2019年植被覆盖度,并结合MODIS土地覆盖产品和辽宁省61个气象观测站气温、降水资料,重点探讨辽宁省5种主要植被类型的植被覆盖度时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:(1)辽宁省多年平均植被覆盖度为0.48,且呈现"东高西低"的空间分布特征。近19 a来,辽宁省绝大部分地区植被覆盖度呈上升趋势,整体上每10 a增加0.036;主要植被类型作物、草原、落叶阔叶林、多树草原和稀树草原的植被覆盖度均呈显著上升趋势,其中草原增加速率最大,作物增加速率最小。(2)作物的植被覆盖度在暖温带半干旱区与降水存在正相关,与气温存在负相关,而在暖温带半湿润区则与降水和气温均呈现正相关;草原的植被覆盖度对降水响应比气温强烈,而落叶阔叶林、多树草原和稀树草原对气温较为敏感。(3)主要植被类型的植被覆盖度对气温、降水的时滞响应不同。作物和草原在生长季内对上一月降水有时滞响应,而落叶阔叶林、多树草原和稀树草原在生长季末期对上一月气温、降水有时滞响应。     

Assessment of vegetation dynamics and their response to variations in precipitation and temperature in the Tibetan Plateau

The Tibetan Plateau is a region sensitive to climate change, due to its high altitude and large terrain. This sensitivity can be measured through the response of vegetation patterns to climate variability in this region. Time series analysis of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) imagery and correlation analyses are effective tools to study land cover changes and their response to climatic variations. This is especially important for regions like the Tibetan Plateau, which has a complex ecosystem but lacks a lot of detailed in-situ observation data due to its remoteness, vastness and the severity of its climatic conditions. In this research a time series of 315 SPOT VEGETATION scenes, covering the period between 1998 and 2006, has been processed with the Harmonic ANalysis of Time Series (HANTS) algorithm in order to reveal the governing spatiotemporal pattern of variability. Results show that the spatial distribution of NDVI values is in agreement with the general climate pattern in the Tibetan Plateau. The seasonal variation is greatly influenced by the Asian monsoon. Interannual analysis shows that vegetation density (recorded here by the NDVI values) in the entire Tibetan Plateau has generally increased. Using a 1 km resolution land cover map from GLC2000, seven meteorological stations, presenting monthly data on near surface air temperature and precipitation, were selected for correlation analysis between NDVI and climate conditions in this research. A time lag response has also been found between NDVI and climate variables. Except in desert grassland (Shiquanhe station), the NDVI of all selected sites showed strong correlation with air temperature and precipitation, with variations in correlation according to the different land cover types at different locations. The strongest relationship was found in alpine and subalpine plain grass, the weakest in desert grassland.     

Responses of Grassland and Forest to Temperature and Precipitation Changes in Northeast China

Using the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) as an indicator of vegetation growth, we explored the characteristics and differences in the response to drought of five vegetation biomes in Northeast China, including typical steppe, desert steppe, meadow steppe, deciduous coniferous forest and deciduous broad-leaved forest during the period 1982-2009. The results indicate that growing season precipitation may be the primary vegetation growth-limiting factor in grasslands. More than 70% of the temporal variations in NDVI can be explained by the amount of precipitation during the growing season in typical and desert steppes. During the same period, the mean temperature in the growing season could explain nearly 43% of the variations in the mean growing season NDVI and is therefore a dominant growth-limiting factor for forest ecosystems. Therefore, the NDVI trends differ largely due to differences in the vegetation growth-limiting factors of the different vegetation biomes. The NDVI responses to droughts vary in magnitude and direction and depend on the drought-affected areas of the five vegetation types. Specifically, the changes in NDVI are consistent with the variations in precipitation for grassland ecosystems. A lack of precipitation resulted in decreases in NDVI, thereby reducing vegetation growth in these regions. Conversely, increasing precipitation decreased the NDVI of forest ecosystems. The results also suggest that grasslands under arid and semi-arid environments may be more sensitive to drought than forests under humid environments. Among grassland ecosystems, desert steppe was most sensitive to drought, followed by typical steppe; meadow steppe was the least sensitive.     

青藏高原冬、春植被归一化指数变化特征及其与高原夏季降水的联系

青藏高原气候独特,影响高原夏季降水的原因是十分复杂的和多方面的。文中利用1982—2001年的卫星遥感植被归一化指数(NDVI)资料和青藏高原55个实测台站降水资料,应用经验正交分解(EOF)、奇异值分解(SVD)等方法分析了青藏高原冬、春植被变化特征及其与高原夏季降水的联系,得到以下几点初步认识:青藏高原冬、春季植被分布基本呈现东南地区植被覆盖较好,逐渐向西北地区减少的特征。其中高原东南部地区和高原南侧边界地区NDVI值最大,而西北地区和北侧边界地区NDVI较小。EOF分析表明,20年来冬、春季高原植被的变化趋势是总体呈阶段性增加,其中尤以高原北部、西北部(昆仑山、阿尔金山和祁连山沿线)和南部的雅鲁藏布江流域植被增加明显。由SVD方法得到的高原前期NDVI与后期降水的相关性是较稳定的。青藏高原多数区域冬、春植被与夏季降水存在较好的正相关,且这种滞后相关存在明显的区域差异。高原南部和北部区域的NDVI在冬春两季都与夏季降水有明显的正相关,即冬春季植被对夏季降水的影响较显著。而冬季高原中东部玉树地区附近区域的NDVI与夏季降水也存在较明显的负相关,即冬季中东部区域的植被变化对夏季降水的影响也较显著。由此可见,高原前期NDVI的变化特征,可以作为高原降水长期预报综合考虑的一个重要参考因子。     

青藏高原冬季NDVI与西南地区夏季气温的滞后关系

该文利用EOF分解得到的1982—2001年西南地区夏季平均、最高和最低气温的时空特征显示, 西南地区夏季平均、最高气温的时空变化具有很好的一致性, 尤其是川渝地区20世纪80年代为气温负距平, 90年代开始有明显升温。利用GIMMS NDVI和西南4省市96个台站的气温资料进行了相关分析、合成分析以及SVD分析, 得到前期冬季青藏高原植被影响该区夏季气温的滞后关系以及影响较大的区域。结果表明:西南地区夏季平均气温、最高气温对青藏高原冬季植被变化较敏感, 其中青藏高原西部NDVI与西南地区夏季气温的相关强于东部; 青藏高原NDVI异常偏高对应西南地区夏季气温偏高, 其中最高气温升高较明显, 增温最大值出现在7月, 位于西南地区北部; 青藏高原冬季植被变化与西南地区平均气温、最高气温和最低气温的最佳耦合模态中影响程度及关键区域略有差异, 青藏高原冬季NDVI与夏季平均气温关系最密切, 其中青藏高原东北大部分地区和南部 (包括拉萨及林芝东部地区) 的影响最大, 气温对前期青藏高原NDVI变化反应的敏感区主要位于四川盆地及其附近地区。     

Interannual Variability of the Normalized Difference Vegetation Index on the Tibetan Plateau and Its Relationship with Climate Change

The Qinghai-Xizang Plateau, or Tibetan Plateau, is a sensitive region for climate change, where the manifestation of global warming is particularly noticeable. The wide climate variability in this region significantly affects the local land ecosystem and could consequently lead to notable vegetation changes. In this paper, the interannual variations of the plateau vegetation are investigated using a 21-year normalized difference vegetation index （NDVI） dataset to quantify the consequences of climate warming for the regional ecosystem and its interactions. The results show that vegetation coverage is best in the eastern and southern plateau regions and deteriorates toward the west and north. On the whole, vegetation activity demonstrates a gradual enhancement in an oscillatory manner during 1982-2002. The temporal variation also exhibits striking regional differences： an increasing trend is most apparent in the west, south, north and southeast, whereas a decreasing trend is present along the southern plateau boundary and in the central-east region. Covariance analysis between the NDVI and surface temperature/precipitation suggests that vegetation change is closely related to climate change. However, the controlling physical processes vary geographically. In the west and east, vegetation variability is found to be driven predominantly by temperature, with the impact of precipitation being of secondary importance. In the central plateau, however, temperature and precipitation factors are equally important in modulating the interannual vegetation variability.     

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。