1982-2006 年欧亚大陆植被生长季开始时间遥感监测分析

植被物候是环境条件季节和年际变化最直观、最敏感的生物指示器,物候变化可以反映陆地生态系统对气候变化的快速响应.论文基于1982-2006 年连续25 年的GIMMS AVHRR NDVI数据,采用动态阈值法、延迟滑动平均法,双Logistic 和Savitzky-Golay 方法提取欧亚大陆植被的生长季开始时间,并对不同方法的提取结果进行比较和分析.然后以动态阈值法的物候提取结果,研究了1982-2006 年期间植被物候变化趋势以及物候对温度变化的响应情况.结果表明：动态阈值法在欧亚大陆地区生长季开始时间提取率高,在纬度上的变化趋势稳定;北方森林/针叶林和苔原地区的生长季开始时间提取结果最稳定,低纬度区域的变率最大.1982-2006 年,大部分植被类型的生长季开始时间表现出提早趋势,其中森林覆盖区域提早趋势明显,变化幅度为11.45~15.61 d/25a;除了郁闭式至开放式( > 15%) 灌木丛( < 5 m)植被类型外,植被物候和温度表现出负相关关系,变化幅度为1.32~3.47d/℃,这也验证了近几十年气候变暖的趋势.     

植物物候遥感监测精度影响因素研究综述

基于植物物候的遥感监测对于研究植被对气候变化的响应具有重要的科学价值。本文在阐述植物物候遥感监测原理及其通用技术流程的基础上,分别从植被类型及其所处的地理条件、遥感数据源及其预处理、植物物候遥感识别方法和植物物候遥感监测结果评价4个方面分析了影响植物物候遥感监测精度的因素,并针对当前研究中存在的不足,探讨了提高植物物候遥感监测精度的可行性途径,即建立高分辨率的近地面遥感定点观测及数据共享网络,发展普适性更强的卫星遥感时序数据去噪及植被指数曲线重建方法,寻求稳定性更高的植物物候期遥感识别方法,探索综合运用地面观测、遥感监测与模型模拟实现物候观测空间尺度拓展的可能性。     

1982~1999 年我国东部暖温带植被 生长季节的时空变化

利用1982~1996 年5 个站点的植物群落物候观测数据和物候累积频率拟合法, 划分各站逐年的植被物候季节, 并确定各季节初日对应的当地归一化差值植被指数(NDVI) 阈值。 在此基础上, 通过对物候站各年NDVI 曲线的年型聚类分析和区内所有像元逐年NDVI 曲线的空间聚类分析, 实现植被物候季节的时空外推估计, 从而得到我国暖温带落叶阔叶林地区1982~1999 年植被物候季节初日和生长季节长度的时空格局。结果表明, 多年平均的植被物 候季节初日和生长季节长度呈现出主要随纬度和海拔高度变化的空间格局。在这18 年中, 整 个区域的物候春季初日以提前为主, 且以华北平原提前的趋势最为显著;夏季、秋季和冬季 初日以推迟为主, 也以华北平原推迟的趋势比较显著;因此, 华北平原植被生长季节呈显著 延长的趋势。本文揭示的植被物候季节初日的趋势变化与华北地区各季节气温的趋势变化基本吻合;植被生长季节的趋势变化特征与欧洲单种植物物候生长季节, 以及欧亚大陆和我国温带遥感植被生长季节的趋势变化基本一致, 但植被生长季节初、终日期和长度的趋势值明显大于后者, 表明该地区植物物候对于气候变暖的响应更加敏感。     

中亚区域陆表植被物候时空变化特征分析

植物叶物候是反映环境条件对气候变化响应的最直观、最敏感的指标之一。在中亚干旱区开展区域物候研究有助于理解陆地生态系统对气候变化的响应。基于1982-2006年GIMMS长序列归一化植被指数数据,采用阈值法反演得到中亚地区植被过去25 a的物候数据集;然后利用Man-Kendall趋势检验和TheilSen斜率方法,定量分析了中亚地区植被物候的时空变化格局,并且评价了不同土地覆被类型中植被物候变化的特征。结果表明:(1)过去25 a来,中亚干旱区的植被生长季的开始期和终止期在区域尺度整体上没有发生显著提前或者延迟,但在局部地区发生了较为明显的变化,表现出一定的空间差异;(2)各种土地覆被类型的物候动态明显不同:农用地的生长季开始期提前最明显,混合林的生长季终止期推迟最显著。各种植被类型中,除灌丛外均表现出生长期延长的趋势。     

内蒙古羊草草原物候及其对气候变化的响应

为了有效分析内蒙古羊草草原的物候及其对气候变化的响应,基于NOAA归一化差值植被指数(NDVI)时序数据,利用S-G滤波拟合方法对原始NDVI时序数据进行了重建,然后采用滑动平均法对重建后的NDVI数据进行了物候期识别,利用地面物候观测数据对识别结果的验证结果表明,"S-G滤波+滑动平均法"识别的物候期与地面物候观测结果具有较好的一致性。在此基础上,获取了各气象站点的物候期及其生长季长度,结合气候数据进行物候期和生长季长度对气候变化的响应分析显示,返青期呈提前趋势,主要与当年春季温度升高和前一年10月到当年4月的累积降水量增加相关;黄枯期呈提前趋势,主要与当年8月份温度升高相关;生长季长度呈延长趋势,主要是由返青期提前的幅度较黄枯期提前幅度更大所致。     

植物始花期对气候变化响应的激素调控机理研究进展

植物物候对气候变化的响应非常敏感,是指示全球变化对生态系统影响的重要证据。其中植物花期变化影响植物繁殖与进化,具有重要意义。大量研究表明,随着全球气候变暖,北半球植物始花期普遍提前。而关于气候变暖对植物始花期影响的内在机理并没有明确解释。植物激素是植物体内对植物开花等生理活动有显著调控作用的有机物,可对环境刺激作出响应并直接参与调控植物始花期,导致始花期的提前或延后。对植物激素在植物中表达与变化的精确测定有助于了解植物始花期对气候变化响应的内在机理。论文综述了植物激素对植物开花时间的调控作用以及目前植物激素最先进的检测方法,探讨了植物激素及相关代谢产物在植物体内的含量变化对植物始花期的影响;提出通过植物激素研究植物始花期对气候变化响应的激素调控机理,为探索植物物候对气候变化响应提供新的研究思路与手段。     

西藏纳木错植物物候及其对气候的响应

利用纳木错流域1O种代表性植物2007年和2008年的物候观测资料,分析了植物生殖物候的基本特征及气候条件对其的影响.植物最早5月中旬进入开花期,大部分植物的盛花期在6月中旬至7月下旬,开花的最适温度范围为8.5-8.9℃,花期延续到9月下旬.从6月上旬开始,大部分植物进入果期,多数植物果期与花期重叠.纳木错具有高寒地带植物物候的普遍特征:生长期较短(5个月左右)、早花现象、晚花现象.同2007年相比,2008年雨季提前,虽然气温偏低,大部分植物花期和果期普遍缩短5 d左右,但物候期提前约20 d.植物物候的年际变化对气候变化,特别是对降水量的季节分配更敏感.     

气候变化和物候变动对东北黑土区农业生产的协同作用及未来粮食生产风险

东北黑土区是中国重要的粮食生产基地,也是中国气候变化最敏感的地区之一。然而,气候变化背景下东北黑土区气候及物候变化对农业生产力的综合影响并不清晰,未来农业生产风险评估的定量化程度不够,风险等级制定缺乏依据。本文借助遥感产品、气候资料和模拟数据等资料,综合运用多元线性回归、相关分析及干旱危险性指数等方法,探究东北黑土区作物物候动态及其气候响应特征,辨识气候与物候变化对农业生产的复合效应及未来可能风险。结果表明：① 2000—2017年东北黑土区29.76%的区域作物生长季开始期呈显著延后趋势,16.71%的区域作物生长季结束期呈提前态势,生长季开始期受气温的影响范围广,且滞后时间长;生长季结束期与前期气候变化关系更加密切,且带状差异性响应格局尤其明显。② 气候变化和物候期改变对作物生产的解释能力较生长季同期气候变化的解释能力增加了70.23%,解释面积扩大了85.04%。③ RCP8.5情景下东北黑土区粮食总产量呈现上升趋势,粮食生产风险表现出“南增北减”的演变特征,风险区面积不断扩大,全球温升2.0 ℃时,松嫩黑土亚区南部粮食减产量可能达到10%。研究有助于深入认识气候—物候—作物生产的关联机理及未来粮食生产风险,对制定气候变化应对策略,保障国家粮食安全具有重要意义。     

六盘山山地植被物候地带性分异及其对气候变化的响应

山地系统作为植被脆弱带及气候转换与变化的敏感区,能直观反映植被对全球环境变化的响应及适应过程.该文基于1982-2015年GIMMS NDVI 3g时间序列数据集,利用TIMESAT 3.3动态阈值法提取六盘山山地植被物候参数,结合气温、降水及光照数据集,利用最小二乘法趋势检验、偏相关分析等方法,研究六盘山山地植被物候分异规律及其对气候变化的响应.结果表明:1)六盘山山地植被生长季始期推迟幅度为11.1 d·km-1,生长季末期提前,导致生长季长度缩短幅度为22.6 d·km-1.2)生长季长度和生长季始期空间格局相似,由西北高海拔地区向东南低海拔地区呈山地垂直地带性规律;生长季中期以36°N为界,呈纬度地带性规律,生长季末期以106°30′E为界,经度地带性变化规律显著.3)气候因子在植被不同生长阶段的主导作用不同,气温对六盘山物候变化影响最显著;3月气温升高促使夏季物候提前,9月降水增加促使秋季物候推迟;6月气温升高与9月降水增加导致耕地生长季中期显著推迟,灌木、林地生长季中期显著提前;生长季始期对3月日间最高气温的负敏感性最强,生长季末期对9月夜间最低气温的正敏感性最强,该结论与植被生长生理特征一致.     

水稻发育期模型研究进展

物候是气候变化的重要指示物.随着全球变化研究的开展,已经有越来越多的研究表明,随着气象条件的变化,植物的物候期发生了明显的变化,因此,对物候的精准模拟可以帮助我们准确理解作物对全球变化的响应机制,强大的物候模型已经逐渐成为提高植物对气候变化响应的模拟精度的一个关键工具.同时作物物候的模拟也是作物模型的一个重要组成部分.水稻是最重要的粮食作物之一,水稻发育期模型研究对水稻生长模型有着重要的意义.本文对国内外水稻发育模型的发展进行了综述,并提出了目前水稻发育期模型研究中存在的问题以及发展的方向,以期后续的水稻发育期模型乃至作物模型的研究提供借鉴.     

根据MODIS数据推断的中国东北森林物候格局

1 IntroductionPhenology is the study ofthe recurring vegetation cycles and theirconnection to the surroundingenvironm ental factors such as clim ate, hydrology, soil, etc. (W an et al., 1987). Phenologicalrecords provide an integrative indication of the s…     

Forest phenological patterns of Northeast China inferred from MODIS data

The role of remote sensing in phenological studies is increasingly regarded as a key to understand large area seasonal phenomena. This paper describes the application of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) time series data for forest phenological patterns. The forest phenological phase of Northeast China (NE China) and its spatial characteristics were inferred using 1-km 10-day MODIS normalized difference vegetation index (NDVI) datasets of 2002. The threshold-based method was used to estimate three key forest phenological variables, which are the start of growing season (SOS), the end of growing season (EOS) and growing season length (GSL). Then the spatial patterns of forest phenological variables of NE China were mapped and analyzed. The derived phenological variables were validated by the field observed data from published papers in the same study area. Results indicate that forest phenological phase from MODIS data is comparable with the observed data. As the derived forest phenological pattern is related to forest type distribution, it is helpful to discriminate between forest types.     

物候信息化及物候时空变化分析

物候信息具有明显的地方性和时间性,是全球环境变化研究所需的一类典型的时空数据,同时物候现象的变化也是全球环境变化的一个重要方面。要发挥物候信息在全球变化研究中的作用, 必须提高物候信息化的水平, 并在此基础上加强物候时空变化分析研究。本文分析了物候信息化的必要性,以及地理信息系统时空变化分析方法在物候时空变化研究中的应用。并利用我国近30 年的植物物候数据, 借助GIS方法, 进行了物候信息时空查询、面向区域的物候时空变化总体规律研究和面向物候时空对象的时空变化研究。     

竺可桢对我国物候学的贡献

竺可桢是中国物候学研究的开创者和领导者,他研究物候学可分为三个时期:(1)研究古今物候学,个人开始物候观测时期(1921—1931年);(2)领导组织中国物候观测时期(1931—1940年);(3)领导建立物候观测网,开展中国物候学研究,并完成北京24年物候观测记录时期(1950—1973年)。本文详述了他对物候学的贡献。     

诗歌中物候记录的基本特征及用于历史气候重建的处理方法

历史物候记录对过去气候变化研究弥足珍贵。诗歌作为历史文献的重要体裁之一,其中的历史物候记录已得到了一定程度的整编和利用。但对诗歌物候记录的特征和处理方法仍缺乏系统的梳理和探讨。本文首先介绍了诗歌中物候记录的内容、特征及其在季节指示和反映农时中的应用,发现诗歌中的物候记录主要包括动物物候、植物物候和周期性气象、水文现象等3种,并呈现出距今越近,经济、社会越发达,记录越多的时空特点。然后,从物候记录筛选、物种鉴别、物候事件发生时间识别、物候期确定等方面总结了历史气候研究中诗歌物候记录的处理方法：①从诗歌的创作背景、文学成分、地理环境分异规律和人为影响等几个方面进行筛选,以保证其中物候记录的有效性;②区分古今动、植物名差异,并将物种鉴定到种;③针对年、月、日缺记的不同情况,依据物候规律和背景资料确定物候事件的发生时间;④根据现代物候观测标准,对诗歌中的文字描述进行归类定级,确定所包含的物候期。以期为诗歌物候记录的提取及其在历史气候研究中的应用提供理论和方法上的借鉴。     

中国作物物候对气候变化的响应与适应研究进展

以气候变暖为主要特征的气候变化对作物物候产生了重要的影响,通常气温升高会导致作物生长速度加快,生育期缩短,从而造成作物产量下降,不利于农业发展。同时,作物物候变化可以直接或间接反映气候变化情况,对于气候变化具有重要的指示意义。作物物候的研究对于农业气象灾害的预防、农业生产管理水平的进步以及农业产量提高都极为关键。随着全球地表气温的持续升高,作物物候相关研究也越来越引起科学家的关注。论文结合作物物候的主要研究方法,综述了中国近几十年来小麦、玉米、水稻以及棉花、大豆等主要农作物的生育期变化特征以及主要的驱动因子,得到以下主要结论：①在研究方法上,统计分析方法应用最为普遍,其他几种方法都需要与统计分析方法相结合使用。另外,作物机理模型模拟方法易于操作、可行性强,在物候研究中应用也比较多。遥感反演方法对作物生育期的特征规律要求较高,一般主要关注作物返青期。②整体上,小麦全生育期主要呈缩短趋势,而玉米和水稻全生育期以延长趋势为主。③作物物候变化的驱动因子主要是气候变化和农业管理措施改变,其中,气候变化是主导驱动因子,对作物物候变化起决定作用,而调整农业管理措施,在一定程度上抵消气候变化对作物生育期的不利影响。作物物候对气候变化的响应和适应研究可以为农业生产适应气候变化提供重要的理论依据和对策。     

物候学方法在历史气候变化重建中的应用

利用历史物候记录重建的气候变化结果,显著地增进了人类对过去气候变化特征的认识。但现有研究在历史物候记录的提取与处理、重建方法的选择、重建结果的精度评估等方面需要进一步总结梳理。通过归纳历史物候记录的资料源以及在历史物候记录预处理过程中需要解决的物种鉴别和物候期确定问题,对现有重建方法进行总结,发现较早的研究采用了古今对比法,而近年来的研究多采用更为复杂的回归和过程模型法。上述物候学方法的重建结果对认识中世纪暖期、小冰期和近百年等典型时段的历史气候变化特征提供了重要依据,同时物候学方法重建结果与其他代用资料重建结果往往表现出较高的一致性。未来研究可在历史物候记录的整编与利用、重建方法的准确性评估与改进以及不同重建结果比对等方面,进一步深入开展工作。     

基于微博大数据的2010～2018年中国桃花观赏日期时空格局研究

从新浪微博中检索到2 952 828条有关桃花观赏活动的微博,按照数据筛选、时空匹配、检验校准的流程,筛选出843 034条表述“桃花开了”的可采信微博,从中提取并构建了2010~2018年全国293个城市的桃花观赏日期数据集。之后使用物候站点观测数据、气温数据和物候模型模拟数据验证了桃花观赏日期数据集,得出基于微博大数据提取的中国桃花观赏日期数据集符合物候站点观测的桃花花期变化规律,符合桃花开花前气温升高则花期提前的基本规律,并与物候模型模拟的桃花花期基本一致,可以作为物候站点观测数据的重要补充。基于提取出的桃花观赏日期数据集,进一步分析了中国桃花观赏日期的时空格局,结果表明,纬度每升高1°,桃花观赏日期推迟1.78 d,其中北亚热带桃花观赏日期对纬度变化最为敏感,纬度每升高1°,桃花观赏日期推迟2.56 d。过去9 a全国大部分城市的桃花观赏日期提前。     

A comprehensive analysis of phenological changes in forest vegetation of the Funiu Mountains,China

Journal of Geographical Sciences - This paper reports the phenological response of forest vegetation to climate change (changes in temperature and precipitation) based on Moderate Resolution...