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。     

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。     

基于MODIS数据的黄河口植被覆盖变化与气候因子相关性分析

为黄河口地区植被的定量和动态监测等提供技术支持,利用2000—2015年黄河口地区250 m分辨率的MODIS数据,应用像元二分法原理,通过提取NDVI定量估算植被覆盖度并对其进行分级统计,并结合同期气象观测数据,研究分析了黄河口地区植被覆盖度与气候因子的相关性。结果表明:16a来黄河口地区植被低、中覆盖度面积呈减少趋势,高覆盖度面积呈增加趋势;植被覆盖变化对各类气候因子的敏感度不同,光照条件是影响黄河口地区植被覆盖变化的主要限制因子;最大相关时段内植被覆盖度与气候因子的年际变化总体趋势较为相似,在大多数年份两者具有一致性。     

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...     

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。     

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。     

青藏高原不同时间尺度植被变化特征及其与气候因子的关系分析

利用1982-2006年GIMMS NDVI数据,以多种统计方法为基础,探讨了青藏高原(下称高原)不同时间尺度(年际、季节及月)植被变化的时空特征及其与气候因子的关系。结果表明:高原整体年平均NDVI变化呈波动上升趋势,其中夏季趋势最大,达0.004(10a)-1。不同覆盖度像元变化对总体植被变化的贡献不同,低植被覆盖像元变化对各季节总体植被变化贡献均较大,其中冬季最大;中等植被覆盖像元变化的贡献主要在秋季;高植被覆盖像元的贡献则夏季最明显。青藏高原植被变化存在显著的空间差异,其中夏季呈增加和减少趋势的面积均最大,分别达30.51%、10.52%,增加的区域主要位于高原东部,减少的区域主要在高原中部的藏北高原。进一步分析高原植被和气候因子的相关性表明,中等植被覆盖区植被与气候因子的相关性最高,其次是高植被覆盖区,低植被覆盖区的相关性则最低。在年际和季节尺度上,植被生长主要与温度和降水的累积效应有关,其中在植被生长较好的季节和区域更明显。而在月尺度上,中低植被覆盖区植被生长受短期降水事件影响较大,高植被覆盖区则仍是温度的累积效应占主导。     

中国不同气候区土壤湿度特征及其气候响应

为获得中国不同气候区各层深度土壤湿度变化特征及其对气候变化的响应,利用中国区域台站观测土壤湿度资料、降水及气温资料,采用趋势、相关性分析及突变检验等方法,讨论了东北、河套、江淮区域1981~1999年不同深度土壤湿度变化特征及其对气温、降水的响应。结果表明:东北、江淮地区为土壤湿度高值区,河套地区为土壤湿度低值区,土壤湿度由浅层至深层呈上升趋势;东北、河套地区降水和土壤湿度变化呈正相关,江淮地区降水和土壤湿度呈负相关;东北、河套地区气温和土壤湿度变化呈负相关,江淮地区气温与土壤湿度呈正相关关系。土壤湿度对降水的响应比对气温变化的响应更加显著。      

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。      

基于MODIS数据的重庆市植被覆盖度时空变化分析

利用2000~2014年MODIS NDVI产品,基于像元二分模型计算重庆市近15年来的植被覆盖度,并对其变化强度以及变化趋势进行了分析。结果表明,重庆市植被状况良好,2000~2014年平均植被覆盖度为65.24%,其中2014年为67.48%;渝东北、中部偏东和偏南地区植被覆盖度相对较高,渝西地区较低,主城区最低。尽管气象条件的年际变化造成植被覆盖度的起伏波动,但自2000年以来,全市植被覆盖度总体呈波动上升趋势,共增长了5.88%,平均年变化率为0.42%;境内91.03%的区域植被覆盖度有不同程度改善,其中,中度以上改善的区域占64.30%。以各区县为监测空间单位,各地植被覆盖度的变化趋势虽然不尽相同,但基本都保持增长的变化趋势,年平均增长率最高的区县为渝中区、长寿区、巴南区、合川区等。      

20世纪60~90年代辽东地区气候年代际变化特征分析

利用1961～2000年辽东地区13个观测台站的逐月降水和气温资料,分析了辽东地区降水和气温的年代际变化。并利用高桥公式计算出辽东地区的蒸发量,得出了该地区蒸发量和降水蒸发差的年代际变化特征;同时利用干燥度指标研究了辽东地区气候干旱对气候变暖的响应。结果表明:近40 a来辽东地区气候变化呈暖干变化趋势,即气温升高、降水减少,尤其以20世纪90年代变化最为明显。     

辽宁降水分区变化特征及夏季降水影响因子分析

根据1961—2000年辽宁地区降水资料,将辽宁地区降水划分为4个区,分析各分区降水的年际、年代际、季节变化以及周期特征。结果表明:辽宁南部和东南部地区降水明显减少;自20世纪90年代开始,东南部和南部地区降水显著减少,而中部地区降水增加;东南部地区的夏冬季和南部地区的冬季降水减少,西部地区春季降水增多。周期特征为春季和冬季周期为2 a或4 a,夏季和秋季为10 a。各分区夏季降水的影响因子不同,辽南地区多雨年东亚槽明显加深,东南区多雨年东亚槽略有加深并且偏东;南部和东南部夏季降水与副热带高压系统相关显著;各区夏季降水与太阳黑子负相关较好,其中8月相关显著,南部和中部相关性均好于东南部和西部地区。     

1971-2010年黑龙江省蒸发量气候变化特征

利用1971-2010年黑龙江省63个气象站地面气象观测数据,应用气候趋势系数、气候倾向率等方法分析黑龙江省蒸发皿蒸发量和实际蒸发量的时空演变特征。结果表明：近40 a来,黑龙江省蒸发皿蒸发量总体呈下降趋势,气候倾向率达-62.7 mm/10 a,春季和夏季下降显著。从空间分布看,全省蒸发皿蒸发量呈下降趋势,但局部地区与气候变化趋势并不完全同步。在影响蒸发皿蒸发量的气象因子中,风速和气温日较差是影响其下降的关键因素。黑龙江省大部分地区年实际蒸发量占蒸发皿蒸发量的30 %,实际蒸发量呈微弱上升趋势,但不显著。实际蒸发量与降水、日照时数和气温日较差显著相关,日较差是影响其变化的首要原因。     

全球变暖趋缓背景下辽宁夏季降水变化及水汽输送特征

利用中国气象数据网提供的中国地面气候资料日值数据集（V3.0）中的降水数据以及ERA-Interim逐月再分析资料对全球变暖趋缓背景下（1998年后）辽宁夏季降水变化特征及水汽输送对其的影响进行研究。结果表明：全球增暖减缓背景下,辽宁夏季降水量存在一定的增加趋势,但趋势较弱,其中辽宁南部降水的增加趋势较其他地区显著,对辽宁整体降水变化的贡献程度相对较高。辽宁南北边界的夏季水汽通量与降水量呈现高度的正相关性。其中,南边界的相关性程度最显著。辽宁上空纬向水汽净输入量对降水的贡献较小,经向水汽通量对于降水的贡献较纬向高且其高值区主要位于辽宁东部及南部地区的对流层低层,对当地降水存在影响。辽宁南部对流层整层的经向水汽通量与辽宁降水量存在显著正相关,通过分析大气环流背景场的变化对辽宁经向水汽输送的影响分析,西太平洋副热带高压脊线的逐渐北移是造成辽宁经向水汽通量增加的重要因素,从而直接影响辽宁降水量的变化趋势,导致辽宁夏季降水在全球变暖减缓背景下存在一定的增加趋势。     

Temperature and precipitation long-term trends and variations in the Ili-Balkhash Basin

This study analyzed the long-term trends and variations of temperature and precipitation on annual timescale in the Ili-Balkhash Basin (IBB), Kazakhstan. Some statistical tools were employed to detect any climate variations at four stations in the IBB during the period between 1936 and 2005. These methods included the Mann–Kendall trend test, the Theil–Sen approach, and the sequential Mann–Kendall test. The results showed that in temporal scale, the climate in the IBB has been becoming warmer and wetter in the past several decades as a whole. The annual mean temperature and the annual precipitation in the IBB showed an increasing trend since the 1970s and the 1940s, respectively. The significance of the annual mean temperature and annual precipitation trends in the IBB was tested at >95 % confidence level. The slope of the increasing trend of annual mean temperature ranges from 0.019 to 0.029 °C/year, and that of the annual precipitation ranges from 0.654 to 2.179 mm/year. In spatial scale, the multiyear mean values of temperature and precipitation are greater in the southern mountain region than those in the northern plain and hilly land area of the basin. The multiyear mean temperature decreases with the increasing latitudes, while increases with the increasing altitudes except for Karaganda; the multiyear mean precipitation increase with the increasing altitudes, while decreases centered with the Lake Balkhash from the surrounding area. The results may provide climatic backgrounds for solving the problems related to water sources of the IBB.     

江西省盛夏极端高温的气候变化及短期气候预测

利用江西省82个代表站1961-2009年逐日最高温度资料和NECP/NCAR的逐月平均500 hPa高度场资料,分析了江西省极端高温天气的气候变化特征,以及盛夏酷暑年、凉夏年同期及前期环流的差异。结果表明：（1）江西省极端高温天气是与旱季相联系的,极端高温天气主要集中在盛夏（7-8月）,占夏半年的79.7％,以赣北的南部更明显;而4-6月只占10.2％,且4-6月赣北的南部为极端高温天气发生概率的极小值区。（2）20世纪90年代末期至21世纪初,江西省极端高温天气呈增加趋势,并且21世纪以后为极端高温天气偏多期。（3）酷暑年盛夏500 hPa位势高度距平场上,在蒙古、西伯利亚有着广阔的负距平区,蒙古高压减弱,阻塞高压不易形成,冷空气不容易在高纬度地区堆积,同时西太平洋副热带高压异常偏强,阻挡冷空气,使其不能继续南下影响江西省,易造成高温天气。（4）初夏（6月）500 hPa位势高度距平场上,东亚大槽位置上有弱正距平,鄂霍次克海以北的俄罗斯及中高纬大陆地区都为负距平区,阿留申群岛附近为正距平区,对应盛夏期东亚大槽位置上正距平加强,中高纬的负距平中心增强,并北抬至40＆#176;N以北,整个江南地区上空受正距平中心控制,副高加强,易造成江西省盛夏极端高温天气偏多。     

1961—2017年辽宁省旱涝急转现象时空演变特征

利用1961-2017年辽宁省61个气象站逐月降水数据,以5-8月为研究时段建立旱涝急转指数（drought-flood abrupt alternation index,DFAI）序列,采用线性倾向法、趋势分析、阶段性分析、T检验、ArcGIS空间插值等方法对辽宁省降水集中期的旱涝急转现象进行时空特征分析。结果表明：1961-2017年辽宁省降水集中期DFAI总体以-0.7/（10 a）的速率下降,有13 a出现旱转涝,有19 a出现涝转旱;DFAI强度以0.1/（10 a）的速率略呈上升趋势。近57 a,辽宁省旱转涝多发生在20世纪60年代,涝转旱多发生在20世纪70年代和20世纪初之后,1989年出现了涝转旱的突变,发生频率呈增多趋势,1994年又出现旱转涝的突变,发生频率呈减少趋势。典型旱转涝年（2013年）,DFAI的高值区分布在中、西部地区;典型涝转旱年（2014年）,DFAI绝对值的高值区分布在东北部和中西部地区。DFAI变化率在空间分布上具有明显的中、北部增多,东、西部减少的趋势差异。     

辽宁省净初级生产力时空演变及其对地形因子的响应

植被净初级生产力（NPP）是评估生态环境质量的重要指标之一,为了探明辽宁省生态环境变化,利用MODIS-NDVI数据及CASA模型,对辽宁省2000—2018年NPP进行估算,并在此基础上分析了近19 a辽宁省NPP时空变化特征及其对地形因子的响应。结果表明：2000—2018年辽宁省植被NPP呈波动上升趋势,空间分布特征为东部高西部低;NPP变化趋势率为2.89 gC·m^-2·a^-1,其中,87.4%的地区呈增加趋势,且辽西北地区波动变化最为显著;高程和坡度对NPP变化的影响明显高于坡向;随着高程增加,NPP表现为先增加后平稳的趋势,高程500 m左右出现NPP最大值;随着坡度增加,NPP表现为先增加后略有减小的趋势,坡度35°左右出现NPP最大值;在高程为500 m以上、坡度为15°—35°范围内,NPP值最大。     

辽宁冬季气温变化特征及与东亚冬季风的关系

采用1961-2012年辽宁省53站月平均气温资料及NCEP/NCAR再分析的月平均高度场、风场和海平面气压场资料,分析了近51 a来辽宁冬季气温的时空变化特征。在归纳并计算了前人定义的六种东亚冬季风指数的基础上,对比了辽宁冬季气温与这6种东亚冬季风指数的关系。结果表明：1961-2011年辽宁东部冬季气温均方差大于西部,全省绝大部分地区为显著的正趋势;辽宁冬季气温EOF第一模态表现为全省一致异常偏高或偏低的特征;时间系数显著上升,于1977年发生突变;并存在4.5 a、2 a和3 a的周期变化;朱艳峰定义的东亚冬季风指数是各指数中与辽宁冬季气温变化关系最紧密的指数,它无论从突变时间、周期特征、相关系数还是反位相对应关系上,都与辽宁冬季气温关系最密切,且850 hPa经向风场和海平面气压场也能说明二者有较好的对应关系。     

1951—2009年中国不同区域气温和降水量变化特征

为了研究中国不同区域气候变化特征,将全国按照气候区域划分为11个气候区,并利用1951—2009年中国194个国家基本/基准站月、年气温和降水观测资料,对全国及每个气候区平均温度及降水量的年和季节变化特征进行分析。结果表明：中国及各地区增温趋势均为极显著增加,尤其近20 a增温速度更快;而2007年成为有记录以来最暖的一年;中国冬季平均温度上升趋势最明显,春季次之,夏季几乎没有变化。中国平均年总降水量20世纪50年代最多,2000年代最少;而华北地区的年降水量减少最快;在四季降水中,中国只有夏季降水量波动略有增加,且各区域降水分布具有明显的南北差异特征。