GLOPEM与MOD17A3NPP的比较

GLOPEM和MOD17A3NPP产品广泛用于分析全球和区域碳循环与碳扰动、土地利用变化、气候变化和自然资源管理等研究工作中,但这两种NPP产品存在明显不同。为了了解这两种产品的差异,以陕西省为例,对2000年的GLOPEM与MOD17A3的NPP进行比较分析。结果表明;（1）陕西省GLOPEMNPP和MOD17A3NPP空间分布趋势一致．均呈现自北向南逐渐增大的趋势;（2）GLOPEMNPP普遍高于MOD17A3NPP,GLOPEMNPP是MOD17A3NPP的1．95倍;（3）两种产品的高值区出现的区域不同;（4）GLOPEMNPP的值域比MOD17A3NPP大,频率分布都呈现双峰型;（5）仅草甸植被的两种NPP比较接近,其他植被类型GLOPEMNPP是MODl7A3NPP的1．5～2．81倍。本研究结果为了解陕西省NPP状况丰富了数据信息和理解视角。     

吴起县2000—2013年植被NPP变化特征

利用美国蒙大拿大学运用生物地球化学模式(Biome-BGC)估算出的净初级生产力产品(MOD17A3),研究吴起县2000—2013年植被净初级生产力(net primary productivety,NPP)的变化特征。结果表明:吴起县2000—2013年年均NPP变化范围在156.92~275.37gC·m-2·a-1,平均值为218.27gC·m-2·a-1,14a植被NPP在波动中呈显著增加趋势(P0.01);全县85.93%面积的NPP变化百分率在10%~50%,年均NPP变化百分率-10%的区域主要分布在吴起县县城周边,年均NPP变化百分率为-10%~0%的区域主要分布在吴起县西北部地区铁边城镇及王坬子乡等地,年均NPP变化百分率为0%~10%的区域主要分布在吴起县城以北及以西地区,植被NPP变化百分率50%的区域分布在吴起县南部白豹乡、楼坊坪乡及长官庙乡部分地区。     

2005—2015年广东省森林生态系统净初级生产力时空变化特征

基于MODIS的森林植被净初级生产力(NPP)数据,辅以气候和土地利用数据,利用GIS和统计分析方法,探讨了2005—2015年广东省森林植被NPP的时空特征。结果表明:1)时间趋势上,2005—2015年广东省森林植被年NPP均值以及年NPP总量总体上均呈现波动上升的趋势。2)空间分布上,2005—2015年广东省森林植被NPP存在空间异质性。年NPP均值最大值为潮州市,最低的地区是中山市和湛江市。3)空间趋势上,广东省森林植被NPP有15.93%为无显著变化区域,显著上升和显著下降区域分别为63.45%和20.62%;2005—2015年广东省森林植被NPP呈显著下降的区域主要分布广东省北部地区的清远市、韶关市、河源市、梅州市以及零星分布在南部的湛江市,NPP呈显著上升的区域主要分布在广东省的中南部地区茂名市、阳江市、云浮市等。4)气温和降水对森林植被NPP均值的影响呈现明显的空间分异特征。     

基于SPEI的陕西近40年干旱时空特性分析基于SPEI的陕西近40年干旱时空特性分析

根据1971—2012年陕西省96个气象观测站月降水、气温数据计算出标准化降水蒸散指数SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index),运用经验正交函数分解EOF(empirical orthogonal function)、线性趋势分析及Morlet小波分析等方法,分析了近40 a来陕西省干旱时空演变特征、干旱化趋势、变率及周期性特征,结果表明：（1） 陕西地区具有整体干旱变化特征一致的特点,总体呈现出干旱化趋势增强的特征,其中西安地区增强最明显,关中及陕北干旱变率最大;（2）干旱呈现明显的区域分布特征,以秦岭为界将陕西省分为秦岭以南和秦岭以北两大区域,两区域干旱呈现南北相反的分布特征,突变分析表明这种相反分布特征在1994年之后加剧;（3） 从周期上看,整个陕西地区干旱呈准10 a震荡,且关中与陕北地区呈现干旱特征相反的震荡步调。

     

呼伦贝尔市NPP时空变化及其对气候的响应

利用2000—2015年MOD17A3数据和气象站点资料,分析呼伦贝尔市NPP的时空变化特征及其对气候变化的响应情况。研究表明,呼伦贝尔市平均植被NPP为261.02 gC/(m~2·a),总体呈自西向东依次递增的分布格局。NPP的年际变化呈波动增长趋势,平均变化率为5.51gC/(m~2·a),线性增长达到显著的区域主要位于呼伦贝尔草原、大兴安岭南部林地和大兴安岭与松嫩平原过渡的耕地。16个气象站周边的NPP与各站年降水量均呈正相关,且除莫力达瓦达斡尔族自治旗(简称莫旗)外均通过了0.01水平的显著性检验,NPP与年平均气温均呈负相关,但除海拉尔区外均未通过显著性检验,NPP与日照时数正、负相关的台站同时存在。由此可知,降水是影响呼伦贝尔市NPP变化的主要因素。     

利用改进的CASA模型分析三江源区净植被生产力

利用改进CASA模型计算了三江源地区植被净初级生产力(NPP).NPP值在区域上呈现由东南向西北递减的趋势,黄河源区东南部地区的植被NPP值较高,而长江源西北部的植被生长稀疏;2004—2008年三江源区NPP值呈略下降趋势,2006年该区植被的NPP年总量最大为62.93 Tg·a^-1,2005年NPP总量最小为60.9 Tg·a^-1;从季节分布来看,NPP值从5月开始增加,到7月达到最大,随后又逐渐降低.三江源地区草甸植被NPP值最大为188.95 g·m^-2·a^-1;高寒草原为129.41 g·m^-2·a^-1.其中,草原植被受气候年际变化影响相对较大,高寒草原年际变化表现为2004—2006持续上升.NPP的波动主要是由于该地区的温度、年降水量以及年太阳总辐射量等因素的变化造成的.在海拔较高的地区,温度与NPP的呈极显著相关,相关系数为0.8,而降水量与NPP的相关系数为0.7.     

1981-2008年中国陆地植被NPP对气候变化响应的敏感性试验

在验证CENTURY模型对中国陆地植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)模拟能力的基础上,利用该模型探讨了1981-2008年中国陆地植被NPP的年际变异和变化趋势对CO₂浓度、温度和降水变化的响应。结果表明,中国陆地植被NPP对不同气候因子的响应程度存在明显不同。其中,CO₂浓度变化对植被NPP年际变异的影响不显著,但能够引起中国大部分地区植被NPP趋势系数增大;温度对中国中高纬度地区植被NPP的年际变化影响显著,但就全国范围而言,植被NPP年际变异对温度变化的响应程度总体低于对降水变化的响应程度;降水变化是对中国植被NPP变化趋势起主导作用的气候因子。此外,综合考虑温度和降水变化的影响发现,植被NPP变化趋势的响应特征类似于降水单独变化时植被NPP变化趋势的响应特征。     

三江源区植被净初级生产力时空特征及对气候变化的响应

三江源区是我国乃至亚洲重要的水源地,是高寒生态系统的脆弱区和敏感区。植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是评价生态环境状况的重要指标。利用1961—2014年三江源区18个气象站的气象观测资料、11个监测点的草地生物量观测资料以及中国地区气候变化预估数据集的全球气候模式加权平均集合数据,通过5种估算植被NPP气候模型的对比验证,筛选出适用性好、精度高的模型构建该区植被NPP估算模型,并进行植被NPP的时空变化特征及对气候变化的响应分析。结果表明:周广胜模型对三江源区的植被NPP模拟结果有效且精度最高,故选用该模型模拟三江源区植被NPP。1961—2014年,三江源区植被NPP呈从东南向西北逐渐降低的空间分布特征,平均值为59.59 gC·m~(-2),其中黄河源区植被NPP的年际及空间波动高于长江源区和澜沧江源区;近54 a植被NPP整体呈显著增加趋势,但不同区域变化幅度有所差异。气温是影响三江源区植被NPP增加的主要气象因素;未来90 a三江源区植被NPP仍呈现持续增加态势。     

青藏高原1981～2000年植被净初级生产力对气候变化的响应

基于分辨率为0.1°×0.1°的植被、土壤和气象数据,利用大气-植被相互作用模型（AVIM2）模拟研究了青藏高原1981～2000年植被净初级生产力（NPP）对气候变化的响应。结果表明：青藏高原近20年自然植被（森林、草地和灌木）受气温和降水量增加的影响,NPP总量呈现上升趋势。灌木和森林NPP总量分别以每年1.14％和0.88％的速度增加,均达到统计上的显著性水平。草地NPP上升趋势不如灌木和森林显著。降水量变化对森林和草地NPP的影响高于气温变化对它们的影响,而降水量变化对灌木的影响则小于气温变化影响。总的区域平均来看,尽管1981～2000年青藏高原年平均净辐射通量略有降低,但由于平均气温以0.058 ℃·a-1的速率增加,且降水量略有增长,降水量与气温的共同作用使得青藏高原植被NPP总量呈上升趋势。     

陕西省雷电灾害特征分析

利用2000—2011年共计12a的陕西省雷电灾害资料和地面观测资料,对陕西省雷电灾害的时空分布特征及成因进行了分析。结果表明:(1)陕西省雷电灾害的时间分布与多年平均雷暴日的分布一致,即高发月是8月,集中出现在午后到前半夜;(2)陕西省雷电灾害的空间分布基本呈南北向的“纺锤状”,与多年平均雷暴日呈现南北走向的“两头多,中间少”的“哑铃状”分布特征差异较大;(3)雷电灾害的发生及其造成的人员伤亡、财产损失不仅与雷电出现的频率有关,还
与人口密度、电子网络设备的稠密程度密切相关,西安这一特征尤其显著,平均年雷暴日较少,雷电灾害事故却是全省最多;(4)提高全社会对雷电灾害严重性的关注度,加大防雷科普知识宣传力度,使人们掌握正确的防雷避险措施,是减少雷电灾害事故的有效手段。

     

FY-3 VIRR数据在陕西省干旱监测中的应用

干旱是影响陕西省社会发展和农业生产的主要气象灾害之一。利用具有两个热红外通道的风云三号气象卫星扫描辐射计一级数据,先使用分裂窗算法反演得到地表温度,再利用归一化植被指数（NDVI）和地表温度计算温度植被干旱指数（TVDI）,从而来监测陕西省的土壤干旱程度。结果表明,反演得到的TVDI能较好地反映陕西省干旱分布状况,延安、关中、陕南等区域的TVDI反演结果与实际旱情更为接近。
 

     

贵州喀斯特石漠化植被时空变化特征研究

运用近14 a MODIS-NDVI资料,通过最大值合成法,加权平均法生成月、年NDVI时间序列资料,用线性趋势法和差值法分析贵州14 a来喀斯特石漠化区域植被时空变化。结果表明:(1)植被变化总体呈上升趋势,由于干旱的影响,上升过程中出现阶段性的波动,2003—2005年为下降趋势,2006—2009年呈上升态势,2010—2014年波动很小相对稳定,2015—2016年又呈现快速上升势头;(2)线性趋势法和差值法两种方法都反映了近14 a来植被变化总体为上升趋势,潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化等区域近14 a植被上升面积百分比均在90%以上,强度石漠化相对较低,说明其治理难度更大;(3)喀斯特植被退化区主要分布在市(州)府所在地。     

基于SPEI的陕西近40年干旱时空特性分析

根据1971—2012年陕西省96个气象观测站月降水、气温数据计算出标准化降水蒸散指数SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index),运用经验正交函数分解EOF(empirical orthogonal function)、线性趋势分析及Morlet小波分析等方法,分析了近40a来陕西省干旱时空演变特征、干旱化趋势、变率及周期性特征,结果表明:(1)陕西地区具有整体干旱变化特征一致的特点,总体呈现出干旱化趋势增强的特征,其中西安地区增强最明显,关中及陕北干旱变率最大;(2)干旱呈现明显的区域分布特征,以秦岭为界将陕西省分为秦岭以南和秦岭以北两大区域,两区域干旱呈现南北相反的分布特征,突变分析表明这种相反分布特征在1994年之后加剧;(3)从周期上看,整个陕西地区干旱呈准10a震荡,且关中与陕北地区呈现干旱特征相反的震荡步调。     

荆州市农田植被净初级生产力时空特征分析

基于MODIS数据和光能利用率模型估算的植被净初级生产力(NPP)数据,辅以气候和土地利用数据,利用趋势分析、GIS分析和统计分析方法,探讨了2000—2015年荆州农田NPP的时空特征。结果表明:1)2000—2015年荆州农田年NPP均值略有下降趋势,但整体上趋于平稳。年NPP总量呈增加趋势,2000—2005年呈增加趋势,2005—2009年呈波动性下降趋势,2009—2016年呈增加趋势。2)空间分布上,2000—2015年荆州市农田NPP存在时空异质性,NPP年均最大值为江陵县,最低的地区是沙市区和洪湖市。3)荆州农田NPP有64.32%为无显著变化,显著上升和显著下降区域分别为3.82%和31.86%。农田NPP呈显著上升的区域主要分布在江陵县、沙市区、监利县以及零星分布在洪湖市和松滋市,农田NPP呈显著下降的区域主要分布在荆州市西南部的松滋市、公安县和石首市,东北部的洪湖市,以及西北部的荆州区。     

基于Terra和NPP卫星的NDVI产品在呼伦贝尔地区植被监测中的对比

为了探索基于多源卫星产品组建长时间序列NDVI并开展生态监测与灾害评估的可能性，利用相关系数、均方根误差、标准差和平均偏差等方法，结合泰勒图，对呼伦贝尔地区2012—2021年基于Terra和NPP卫星逐16 d的NDVI产品进行比较。结果表明：NPP/NDVI的多年均值略高于Terra/NDVI，两者在草原植被类型下的一致性最优，其次为耕地，森林植被的一致性较差。在呼伦贝尔非植被生长季，Terra/NDVI与NPP/NDVI的偏差主要集中在森林，且以Terra/NDVI偏高为主。在植被生长季初期2种NDVI产品的偏差呈现零散、随机分布，中期的偏差相对较小，生长季后期则以Terra/NDVI小于NPP/NDVI的负偏差为主。虽然2种卫星产品的总体偏差不大，但在开展NDVI的距平分析或计算VCI等指数时，较小的偏差会被放大。呼伦贝尔草地在考虑两种NDVI产品偏差纠正的前提下基本可替代使用，而耕地、林地植被的协同应用仍需谨慎。     

地球系统模式中植被净初级生产力百年尺度时空变化及其与气候的关系

利用6个地球系统模式模拟的植被净初级生产力（NPP）对1901～2005年NPP时空变化进行了研究,并结合气候因子分析了NPP的变化与气温和降水的关系。结果表明:（1）近百年来全球NPP呈现上升趋势,模式集合平均的趋势系数为0.88,通过了99.9%的信度检验;北半球的趋势比南半球明显。（3）近百年来800 g(C) m-2 a-1以上的NPP高值区主要分布在南美洲赤道地区、非洲赤道地区、中南半岛和印度尼西亚一带的热带雨林区;低值区主要分布在北半球高纬度地区、非洲北部地区、亚洲大陆干旱半干旱区以及青藏高原西北部地区。（3）全球NPP与气温百年演变在大部分地区主要为正相关关系,仅在赤道附近的南美洲、非洲以及印度地区为负相关关系,主要由于这些地区辐射是NPP的限制因子。全球NPP与降水的百年变化在大部分地区也主要是正相关关系,在非洲北部到西亚中亚的干旱半干旱地区为负相关关系。（4）6个地球系统模式在全球21个区域的大部分地区的NPP和气温降水的变化关系较为一致,西非地区不同模式变化不一致,NPP模拟的不确定性较大,其次是地中海地区。（5）东亚地区NPP与气候的百年演变同步并且相关性高,反映了强烈的植被大气相互作用过程。     

通辽市植被生态质量变化分析

为研究通辽市植被生态质量变化特征,文章利用MODIS归一化植被指数(NDVI)和气象监测资料,分析了通辽市2000—2019年生长季植被覆盖度、净初级生产力(NPP)以及植被生态质量指数变化特征,并分析了三者与气候因子的相关关系,以期为建设“生态通辽”提供决策依据。结果表明:(1)研究区生长季植被覆盖度平均值从2000年的36.26%上升至2019年的49.57%,平均每年增加0.54%;(2)研究区植被NPP平均值从2000年的198.04 gC·m-2增加到2019年的404.54 gC·m-2,平均每年增加8.63 gC·m-2;(3)研究区植被生态质量指数平均值由2000年40.28增加到2019年的70.87,平均每年增加1.25,2019年植被生态质量达到2000年以来最好;(4)研究区生长季植被覆盖度、植被NPP、植被生态质量指数与生长季平均气温呈不显著的负相关,与降水量呈极显著的正相关,表明降水量是研究区植被生态质量显著正向因子。     

全球植被与大气之间碳通量的模式估计

用大气植被相互作用模式(AⅥM)模拟了全球陆地植被的净初级生产力(NPP)。AⅥM由相互耦合的两部分组成：物理过程，包括陆地表面水分和能量在土壤、植被与大气之间的传输；以及生理生态过程，如：光合、呼吸、干物质分配、凋落和物候等。全球的植被分为13类，土壤按质地分为6类。用EMDI提供的全球1637个包括不同植被类型的NPP观测点数据对模型进行了检验。NPP模拟的结果表明：全球陆地植被的平均NPP为405.13 g C m-2yr-1，不同植被类型的平均NPP变化范围在99.58 g C m-2yr-l(苔原)到996.2 g C m-2yr-l(热带雨林)之间。全球年总NPP为60.72 Gt C yr-l，其中最大的部分为热带雨林，15.84 Gt C yr-1，占全球的26.09％。最大的碳汇是在北半球的温带。模式模拟的NPP在全球的空间和季节分布是合理的。     

中国季风区植被净初级生产力对东亚夏季风的响应机理研究

东亚夏季风可显著影响中国季风区气候变化,但是季风区植被净初级生产力(NPP)对夏季风气候变化的响应机理尚不明确。利用大气—植被相互作用模型(AVIM2)模拟了中国季风区植被NPP,分析了其与夏季风指数的相关关系,探讨了其对夏季风变化的响应机理。研究发现,我国南、北方植被对夏季风强度变化的响应方式和机理并不相同。强夏季风年北方植被NPP增加,而南方植被NPP减少。东亚夏季风对中国华北平原植被生长季NPP的作用主要是通过影响该地降水量实现的;京、津、冀地区植被NPP受东亚夏季风带来的气温和降水量变化的叠加影响,因而成为北方对夏季风变化最敏感的区域。东亚夏季风对我国南方江苏、安徽、湖南、湖北、江西植被NPP的作用是通过影响太阳辐射实现的,强夏季风导致太阳辐射减弱,从而使各省植被NPP减少。南方沿海的浙江和福建,强季风年带来的弱太阳辐射和低温是该地植被NPP减少的原因。广东、台湾植被NPP则主要受强夏季风带来的低温影响。     

基于遥感数据的宁夏地区土壤水分反演方法比较

利用MODIS产品数据MOD11A2和MOD13A2获取地表温度(TS)、昼夜温差(DST)、归一化植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI),构建宁夏区域2005年4、7、10月逢8、18、28日TS-NDVI、TS-EVI、DST-NDVI、DST-EVI特征空间,根据TS-NDVI、TS-EVI、DST-NDVI、DST-EVI特征空间建立了温度植被干旱指数(TVDI)、温度增强植被指数型干旱指数(TEDI)、温差植被干旱指数(DTVDI)、温差增强植被指数型干旱指数(DTEDI),并以这些干旱指数作为土壤水分监测指标,反演了宁夏区域2005年4、7、10月的土壤水分.利用实测10 cm土壤水分进行相关分析,结果表明DTEDI在宁夏土壤水分反演中表现较好,DTVDI表现略好.