基于MODIS遥感数据的武汉市植被覆盖变化监测分析

植被覆盖变化遥感监测是区域生态监测的一个重要部分,可为区域生态建设和可持续发展提供科学依据.利用2003-2008年(每年8月)的MODIS遥感数据,基于归一化植被指数的像元二分模型原理,对武汉市近6 a来植被覆盖的变化情况进行遥感监测,并分析了2003年8月和2008年8月2个时期不同等级植被覆盖度的空间分布特征以及面积变化情况.结果表明:近6 a来,武汉市植被覆盖总体呈上升趋势,植被覆盖度由2003年的59.5%上升到2008年的65.1%,其中高植被覆盖度的面积明显增加,增幅高达68.26%,反映出武汉市生态环境建设成效显著.但局部地区的植被覆盖度却出现了不同程度的下降,说明人类活动是城市植被覆盖变化的重要原因.     

辽宁省植被覆盖度时空演变及其对气候因子的响应

基于MODIS-NDVI数据及像元二分模型,对辽宁省植被覆盖度进行估算,并在此基础上探讨了辽宁植被覆盖度时空演变特征及其对气候因子的响应,结果表明：2000-2018年辽宁省植被覆盖度整体呈波动增加趋势,年平均增长速率为0.38%,呈增加趋势的面积占总面积的92.3%;2000年以来,裸地及低覆盖区域占比逐年减小,中低覆盖、中覆盖及高覆盖区域占比分别增加11.35%、11.00%和9.22%;辽宁省植被覆盖度与气候因子的关系表现出明显的空间差异性,其中,西部易旱地区覆盖度与气温呈显著负相关,与降水呈正相关,东部地区覆盖度与气温呈正相关,与降水呈负相关;辽宁植被覆盖度对降水的响应存在一个月的滞后期,对气温的响应无滞后效应。     

退耕还林工程背景下延安植被覆盖时空变化及其对气候的响应

1999年以来,延安实施了大规模的退耕还林、封山禁牧等生态建设和保护工程,使植被覆盖得到迅速恢复和增加。基于2000—2020年MOD13Q1数据和气象数据,利用像元二分法估算了延安市21 a间的植被覆盖度,通过空间插值方法、统计学方法对其时空变化特征和对气候变化的响应进行了分析。结果表明：2000—2020年延安市植被覆盖度呈波动式增加趋势,其中在2002年、2013年出现了明显跳跃式增长,2017年前后达到最高值后在高位波动;植被覆盖度的空间分布上总体呈现从南到北递减的趋势,高值区位于延安南部林区,低值区位于延安北部接近榆林边界地带;近21 a来,延安北部植被覆盖度提升幅度在30%以上,中南部0~30%,变化最大的区域是吴起南部、志丹北部、安塞中部、宝塔区北部、延川中部和子长大部地区,增加50%以上;降水量的年际变化会对植被覆盖度产生较大影响,尤其是6—8月的降水量是影响植被覆盖度的主要原因。     

黑河流域植被覆盖度计算及其影响的中尺度模拟

运用基于遥感的中国西北土地覆盖动态监测系统(NOAA AVHRR Processing Chain,NOAA-Chain)预处理系统对改进的甚高分辨率扫描辐射仪(AVHRR)影像资料进行处理得到的归一化植被指数(NDVI),基于像元二分原理得到2002年黑河流域植被覆盖度分布,将其与Gutman 1998年所作全球植被覆盖度数据在黑河流域范围进行了对比分析,发现2002年黑河流域中上游植被整体呈退化趋势,主要绿洲区植被覆盖度增大。分别将这两套植被覆盖度数据引入中尺度大气模式MM5中进行黑河流域中上游气候模拟。通过与气温观测值的比较,发现用黑河流域植被覆盖度数据模拟的气温偏差小于用全球植被覆盖度的模拟结果;植被分布与潜热通量分布的空间相关性最好;植被覆盖度变化对局地温度场变化影响很大。     

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。     

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...     

基于GEE的阿坝红原机场建设前后植被覆盖度时空变化分析

借助Google Earth Engine平台，以阿坝红原机场周边15 km缓冲区为研究区，选取30 m分辨率的Landsat系列卫星数据，并采用像元二分模型对该区域2004-2020年5-9月的遥感影像进行反演,从整体和像元尺度对机场建设前后的植被覆盖度的空间格局、结构变化及趋势进行了深入分析。研究结果表明：(1)机场通航后，其西北及东北方向的草地植被生长状况较好，且植被覆盖度随海拔增加呈下降趋势；(2)在2004-2020年期间，低植被度覆盖度和中低植被度覆盖度的面积分别减少60.04%和43.07%，而中植被覆盖度、中高植被覆盖度和高植被覆盖度的面积分别增长15.13%、50.11%和61.22%；(3)研究区植被覆盖度显著改善面积远超显著退化面积，改善区主要集中于机场的西北、东北及正南方向，显著退化区主要位于机场的正北、西南及东南方向。该研究结果能够更好地了解研究区植被覆盖度的动态变化，为机场周边生态环境的后续监测、修复和治理提供了基础数据，为生态环境保护和可持续发展提供更为科学的依据。     

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。     

近20年河池市植被覆盖度时空演变特征

利用2000—2019年MODIS卫星遥感数据获取的归一化植被指数(NDVI)数据,通过像元线性分解模型、最大值合成法等方法计算河池市植被覆盖度,对河池市植被覆盖度时空变化趋势和特征进行分析。结果表明,近20a河池市植被覆盖度整体呈增加趋势,上升速率为6.84%·(10a)-1,月最大、最小值分别出现在8月、2月,植被覆盖度在夏季最大、冬季最小;2011—2015年和2016—2019年两个时段的植被覆盖度有了明显改善,其中2016—2019年植被覆盖度的较高及其以上等级的面积占比为98.09%;河池市99.4%区域的植被覆盖度变化趋势为正向变化,大化县西部、巴马县南部及环江中西部等区域的年变化趋势率明显高于全市植被覆盖度年变化速率。     

内蒙古植被NDVI变化特征分析

对植被状况和植被覆盖的研究可以反映植被受环境条件影响产生的时空变化。文章根据GIMMS-NDVI数据集1982—2006年影像数据,分析内蒙古农田、森林、草原三种植被类型NDVI年内、年际的变化趋势以及植被覆盖变化特征的空间差异。各植被类型变化曲线都呈现4—7月NDVI激增,8—10月NDVI猛降,冬季农田、草原植被覆盖接近裸土的特点。农田夏季NDVI平均值的历年线性变化趋势通过显著性检验,森林夏季NDVI平均值呈现下降的趋势,草原夏季NDVI平均值呈现上升的趋势,但都不显著。     

陕北植被变化遥感监测及对径流的影响

陕北北部是我国水土流失最为严重的地区,年输入黄河的泥沙量占全河的38%。1999年实施退耕还林草工程后,退耕还林草面积达9617.2 km2。利用1998-2004年NOAA卫星遥感资料,计算陕北北部地区归一化植被指数,发现陕北植被指数增幅在50%-200%之间,其中吴旗县增幅最大。对延安北部及榆林市1998-2004年降水量资料分析,得出植被指数增加是退耕还林草工程初见成效,不是由于降水变化引起的。利用1980-2004年吴旗县气象站观测的降水量和水文站所测径流量进行时间序列相关分析、典型年对比分析,得出该县植被变化对年径流量产生了影响,年径流量和泥沙量减少近一半,对保持水土有积极意义。     

区域生态环境质量评价方法研究

以江西省贵溪市为研究区域，从生态学和环境科学观点出发，在3S技术支持下，应用20m分辨率的中巴资源卫星遥感资料、1：100000数字化地理数据和GPS抽样调查数据，结合常规调查统计法，选择与区域生态环境有关的因子(如气候、水资源、土地利用、植被、水土流失)以及部分人类活动和经济因素(污染物排放、人均耕地面积、单位面积粮食产量、人均国内生产总值等)，构建了评价指标体系，空间尺度以研究区域平均水平取值，时间尺度截止到2000年。该体系通过专家定权法和中间截取求平均值方法进行权值估计，应用生态环境评价模型对2000年研究区域的生态环境质量进行评价。结果表明，该研究区域2000年生态环境质量达Ⅱ级标准，生态环境质量总体处较好水平，主要表现在森林覆盖率高于全省平均水平，达61．0％；人均耕地面积及产量水平分别为0．06hm^2／人和8025kg／hm^2，处全省中上水平；水土流失面积达61974hm^2，且治理效果好；生物多样性受到一定保护；GDP居全省前列，为该区域生态环境保护和治理提供了一定的经济基础。目前该区域存在的主要问题是：水质为国家Ⅲ级标准，应通过综合治理进一步提高标准；为较多气象灾害发生区；由于特殊的地理条件，导致土壤侵蚀的隐患较大。     

植被覆盖异常变化影响陆面状况的数值模拟

利用NCAR最新的公用陆面模式CLM3．0，通过数值模拟初步研究了植被叶面积指数（LAI，leafareaindex）异常变化对陆面状况的可能影响，结果表明，植被LAI的异常变化能够引起地表能量平衡、地表水循环等陆面状况的异常。（1）植被LAI的异常变化主要影响太阳辐射在植被与地表之间的分配，以及地表的感热、潜热通量。植被LAI增大，能够引起植被吸收的太阳辐射增加，而到达土壤表面的太阳辐射减小，并导致植被的蒸发、蒸腾潜热通量增加，造成地表的蒸发潜热和感热通量不同程度的减小。（2）植被LAI增大时，植被对降水的拦截和植被叶面的蒸发增大，植被的蒸腾作用也明显增强；植被LAI增加会使得热带地区各个季节的土壤表面蒸发、地表径流减小，而土壤湿度有所增加；LAI增加造成中高纬度地区土壤蒸发的减少主要出现在夏季；LAI增加还能够引起中高纬地区冬、春积雪深度不同程度的增加，造成春末、夏初地表径流的增加。（3）植被LAI增加能够使得叶面和土壤温度有所下降，但植被LAI的变化对叶面、土壤温度的影响相对较小。     

河南省南召县退耕还林工程生态效益价值评估

退耕还林工程生态效益评估,是制定科学管护措施和保障退耕还林工程有效运转,以及退耕还林生态补偿标准制定和调整的关键之一。以河南省退耕还林工程典型地区南召县为研究区,根据当地实际情况,在充分考虑退耕还林的生态、社会和经济三个方面的效益,以及指标的适用性和可操作性的前提下,构建了南召县退耕还林生态效益评价指标体系,选择对退耕还林生态效益影响较为密切的11个因子作为评价指标。针对各个评价指标分别采用影子工程法、等效替代法等方法评估了南召县退耕还林工程的理论生态价值。通过计算,南召县退耕还林工程的理论生态总价值865.47万元,其中涵养水源价值601.63万元,改良土壤价值7.92万元,净化空气价值24.13万元,生物多样性保护价值194.94万元,经济产出价值36.85万元;生态效益和社会效益之和为828.62万元,约占总价值的95.74%;年生态效益和社会效益共13741元/(hm2·a),略高于谢高地等2008年的研究结果。根据南召县退耕还林工程现状及相关调查研究结果,为保障退耕还林工程的各项效益,提出应明确退耕还林工程在生态建设中的定位,增强配套措施实施力度和加强效益监测与档案管理三条建议。今后应加强基于林木生长发育规律、资金利率变动等的动态生态效益评估,以期为退耕补偿标准的修订提供数据支持和科学依据。     

半干旱区陆面模式参数对水分循环的敏感性研究

植被覆盖对陆气之间物质和能量交换过程具有极其重要的影响,但植被覆盖对于交换过程的影响因子很多,关系复杂.作者研究了各种植被因子对陆气之间水分循环的作用和相对重要性.首先通过单点NO-AH模式对吉林通榆农田下垫面2004年土壤和边界层各物理量进行模拟,并与观测结果比较和评价,肯定了单点NOAH模式模拟能力.使用这一模式进行敏感试验,将与植被有关的参数分别在其取值范围取较大与较小值,比较水分循环各物理量如土壤湿度、土壤蒸发、植被蒸腾等的变化情况.试验表明在各参数中植被气孔阻抗、根系深度、土壤湿度初值和反照率对水分循环的影响较大,而叶面积指数、粗糙度和冠层阻抗则影响较小.     

华南地区太阳能资源评估与开发潜力

利用华南地区观测站1981—2010年的总曝辐量数据及日照时数数据,对该地区太阳能资源的丰富程度和稳定程度进行评估。结果表明:华南地区总体太阳能资源价值呈现为海南最高,广东其次,广西最低。华南地区最佳倾斜面太阳总辐射年曝辐量为1291 kW·h·m-2,比水平面高3%,总体处于资源丰富等级以上。稳定度评估结果表明:华南地区大部分面积处于稳定等级以上,其中海南2/3以上的面积处于很稳定的等级。结合地形数据和土地覆盖数据,分别以90 m×90 m和1 km×1 km的分辨率对华南地区太阳能资源的开发适宜性进行区划和可利用潜力进行分析,结果显示:90 m×90 m分辨率下可开发利用的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ类地区的面积占华南地区总面积的80%以上,但其中裸地和灌木、草地仅占总面积的13.9%,而耕地和林地所占面积比例超过60%。受数据分辨率及获取年代差异的影响,1 km×1 km分辨率下太阳能开发适宜性区划结果与90 m×90 m分辨率的结果不尽相同,从而导致开发潜力也存在较大差异,在制定太阳能开发规划时应根据实际工程规模选择合理的数据。     

珠海凤凰山陆气相互作用与碳通量观测塔的基本观测及晴天主要观测量的日变化特征

珠海凤凰山地处北回归线以南,森林植被覆盖率达90%,植被类型为南亚热带常绿阔叶林群落,是岭南地区典型的城市或村庄周边的再生森林,我们选择在凤凰山麓森林冠层较为平缓的低矮坡地建立了陆-气相互作用和碳通量的观测铁塔塔站。本文详细介绍了观测塔的地理环境、初步的仪器布设和基本观测,并利用已获得的资料分析了旱季典型晴天主要观测量的日变化特征。太阳总辐射及其分光辐射和反射辐射的日变化都是比较常规的中午最高的对称结构;冠层接收到的长波辐射比向上长波辐射低;气温日变化的峰值比太阳辐射滞后,白天达到最高值前的气温是低层高于高层,达到最高值后到落日前气温陡然下降,夜晚的气温是低层低于高层。相对湿度凌晨最大,下午最小,夜晚是低层相对偏湿,白天正好相反;11月份,珠海地区盛行旱季的偏北季风,有明显的海陆风的作用,白天的海风较强,夜晚的陆风较弱;森林冠层向大气释放的感热和潜热的量值基本相当,潜热基本为正;感热白天为正,夜晚基本为负;森林冠层吸收的二氧化碳的最高值出现在午后,此时空气中水汽浓度达到最低,向大气释放的二氧化碳在日出后的清晨最大,此时空气中的二氧化碳浓度达到最大,同时空气密度也最大;由于森林冠层高、密度大,土壤湿度基本没有日变化;表层土壤温度日变化的振幅随土壤深度加深而变小,土壤热流的变化是下午高,清晨低。本文还发现了一些值得深入探讨的现象,需要以后根据充沛的资料分析论证。     

Influence of snow cover changes on surface radiation and heat balance based on the WRF model

The snow cover extent in mid-high latitude areas of the Northern Hemisphere has significantly declined corresponding to the global warming, especially since the 1970s. Snow-climate feedbacks play a critical role in regulating the global radiation balance and influencing surface heat flux exchange. However, the degree to which snow cover changes affect the radiation budget and energy balance on a regional scale and the difference between snow-climate and land use/cover change (LUCC)-climate feedbacks have been rarely studied. In this paper, we selected Heilongjiang Basin, where the snow cover has changed obviously, as our study area and used the WRF model to simulate the influences of snow cover changes on the surface radiation budget and heat balance. In the scenario simulation, the localized surface parameter data improved the accuracy by 10 % compared with the control group. The spatial and temporal analysis of the surface variables showed that the net surface radiation, sensible heat flux, Bowen ratio, temperature and percentage of snow cover were negatively correlated and that the ground heat flux and latent heat flux were positively correlated with the percentage of snow cover. The spatial analysis also showed that a significant relationship existed between the surface variables and land cover types, which was not obviously as that for snow cover changes. Finally, six typical study areas were selected to quantitatively analyse the influence of land cover types beneath the snow cover on heat absorption and transfer, which showed that when the land was snow covered, the conversion of forest to farmland can dramatically influence the net radiation and other surface variables, whereas the snow-free land showed significantly reduced influence. Furthermore, compared with typical land cover changes, e.g., the conversion of forest into farmland, the influence of snow cover changes on net radiation and sensible heat flux were 60 % higher than that of land cover changes, indicating the importance of snow cover changes in the surface-atmospheric feedback system.