青藏高原中东部植被覆盖对水热条件的响应研究

植被覆盖的变化常是自然因子和人类活动的综合作用,分析植被对水热条件的响应关系有助于认识人类活动在地表植被变化中的作用程度。本文旨在结合1982~2000年地面气象观测资料和NOAA卫星的AVHRR 植被指数（8km）,对气象站点分布相对密集的青藏高原中东部的NDVI（归一化植被指数）空间变化同水热条件的响应关系进行分析。通过水热有关指标的趋势面模拟、植被类型比较和样带分析,表明：在青藏高原中东部地区,水热条件组合较好（如常绿针叶林）或较差（如荒漠半荒漠）的区域,多年平均的NDVI旬值同水热条件的相关性不强;而范围广阔的水热条件组合中等区域（如高山草甸/草原）同水热条件相关性很高;青藏高原周边区域植被对水热条件相对不敏感,而高原主体部分植被覆盖同水热的相关性则很高（0.75以上）;此外,海拔对热量条件影响很大,进而影响植被覆盖。     

黄土高原不同生态类型NDVI时空变化及其对气候变化响应

了解植被的时空变化及其气候主控因子可为植被保护和恢复提供重要的理论依据。基于MOD13A1和气象数据,分析了黄土高原Normalized Difference Vegetation Index （NDVI）时空变化特征,探讨了NDVI对水热条件在不同时间尺度的响应特征。结果表明：黄土高原植被覆盖状态正在不断的改善,气候呈暖湿的发展趋势;83.77%的植被退化区（退化区面积占研究区总面积的5.79%）海拔<2000 m且退化类型以不显著减少为主,不同覆被类型的退化区海拔分布及退化比例差异明显,湿地的退化面积比最高（23.91%）、其次耕地（11.88%）。年尺度上,NDVI与降水呈正相关的面积高于气温,约75.06%的区域受水分条件控制;灌木地（海拔分布<2200 m）、耕地（<3000 m）、草地（<3000 m）和裸地（600~3700 m）等植被生长受水分条件影响;森林（<1000 m、1700~3700 m）和湿地（>2500 m）的植被生长受热量影响。月尺度上,黄土高原植被NDVI对热量响应以滞后1个月为主,不同植被对水热响应的滞后性差异明显,草地、湿地、耕地和裸地对热量响应以滞后1个月为主;森林和灌木地则表现水热同期的特征。伴随滞后时间的推移,水分主控面积逐渐降低,热量成为影响植被生长的主要因素,水热主控及响应滞后性分布受海拔影响明显。     

青藏高原植被覆盖对水热条件年内变化的响应及其空间特征

利用1982-2000年NOAA/AVHRR卫星的NDVI数据(时间分辨率旬,空间分辨率8 km×8 km),结合同时期的气温和降水资料,基于时滞互相关方法和GIS工具,分析了青藏高原植被覆盖对水、热条件年内变化的时滞响应及其空间特征。结果如下:①除高寒荒漠、森林外,青藏高原植被NDVI与同期旬均温和旬降水相关性均呈高度正相关。其中,中等覆盖度的植被受水、热影响表现更为强烈。②青藏高原植被NDVI对气温和降水有滞后效应,且滞后水平存在空间差异,高原北部(柴达木盆地、昆仑山北冀)和高原南部植被对降水、和温度的响应比较迟缓,而高原中、东部地区植被对温度和降水的响应比较敏感。③不同植被类型对水热条件的响应程度也存在差异,由高到低依次是草甸、草原、灌丛、高寒垫状植被、荒漠,最后是森林。     

青藏高原降水的梯度效应及其空间分布模拟

基于对青藏高原水汽来源的分析,结合美国SRTM提供的青藏高原DEM数据,应用G IS技术,对青藏高原降水随海拔变化的空间分布特征进行模拟分析,旨在对青藏高原降水随海拔的变化特征进行深入地认识与研究。把研究区内所属的92个气象站划分为8个降水随海拔变化类型区,分区建立实测雨量与地理因子之间的气候学统计方程,利用青藏高原的DEM数据,以0.05°×0.05°经纬网格为基本计算单元,结合海拔、坡度和坡向,推算模拟青藏高原年降水量的空间分布。模拟结果表明,东亚季风影响区大部分地区降水随海拔上升而增大,印度季风区大部分地区随海拔增高而下降,降水的海拔梯度效应由于地形和水汽来源的影响而颇为复杂。     

雅鲁藏布江流域植被格局与NDVI分布的空间响应

雅鲁藏布江流域海拔高差约达7 000 m,气候条件复杂、生态系统类型多样,植被格局空间变化显著.笔者基于1:100万植被类型图、SPOT_VEGETATION NDVI数据集和数字高程模型(DEM),综合运用GIS空间分析技术,提取与定量分析了流域主要植被类型、空间分布特征,并结合海拔梯度、气候条件变化探讨了流域植被格局与NDVI空间变化的耦合关系.结果表明:(1) 雅鲁藏布江流域植被类型包括针叶林、阔叶林、灌丛、荒漠、草原、草丛、草甸、高山植被等11个植被型组,21个植被型,其中米林宽谷的植被型最多,自下游至上游的山南宽谷、日喀则宽谷及马泉河宽谷随着海拔梯度的变化,植被类型多样性总体呈下降趋势.(2) 随着海拔的增加,植被型组和植被型的个数均呈先增大后减小的趋势,以海拔3000～4 000 m和4 000～5 000 m最多,流域植被格局的垂直地带性显著.(3) 流域植被格局与NDVI变化表现出较好的空间一致性.针叶林、阔叶林和草丛等3个植被型组的NDVI值均以10-12月最大,其余8个植被型组的NDVI值均以7-9月最大、1-3月最小.海拔3 000 m是流域尺度植被格局变化的一个转折点.     

亚洲内陆干旱区NDVI与树木生长的气候响应及其影响因素

基于亚洲内陆干旱区的树木年轮宽度指数（RWI）、归一化差异植被指数（NDVI）和气候数据,采用空间统计方法和相关分析法分析了NDVI和RWI变化的一致性,探讨了NDVI和RWI对气候的响应,揭示了影响NDVI和RWI气候响应的相关因素。结果表明：1982—2000年亚洲内陆干旱区的树木生长和NDVI均呈增加趋势,生长季NDVI与RWI大多具有同步性变化特征,大多数地区5、6月NDVI受同期气温的影响,而4、5月NDVI主要受同期降水的影响;RWI主要受6—7月气温和4、6月和7月降水或帕默尔干旱指数（PDSI）的影响;大部分地区的NDVI和RWI对气温的响应具有一致性,但它们对降水或PDSI的响应存在很大差异;海拔和水热条件对不同地区的NDVI和RWI的气候响应有较大的影响。本研究对于认识亚洲内陆干旱区植被与树木生长的气候响应及其影响因素具有一定的科学意义。     

纵向岭谷区地表格局的生态效应及其区域分异

中国西南纵向高耸山岭与深切河谷并列排布的特殊地表格局对该区自然环境与生态地理区域分异的效应明显。利用纵向岭谷区1:5 万DEM数据、建站以来至2010 的气象观测数据、水文观测资料、MOD13 与MOD17 的NDVI与NPP产品以及1:100 万植被类型数据等,选取地表大气水汽含量、降水量、干湿指数、地表径流等水分指标,平均气温、年积温等温度指标以及太阳总辐射等热量指标,基于ANUSPLIN样条函数、GIS空间分析、小波分析、景观格局分析等方法,分析该区水热格局、生态系统结构与功能的地域分异特征及其主控因子,揭示地表格局对生态地理要素区域分异的效应。结果表明：受地表格局的影响,纵向岭谷区的水分、温度与热量都表现出明显的沿纬线方向间断式差异和经线方向连续式延伸的分布特征,纵向山系与河谷对地表主要自然物质和能量输送具有南北向通道作用和扩散效应以及东西向阻隔作用和屏障效应;特殊地表格局对植被景观多样性、生态系统结构与功能的空间格局产生重要影响,是植被景观多样性与生态系统空间分布的主要控制因子;小波方差分析反映了环境因子以及NDVI、NPP的空间各向异性,而小波一致性分析揭示了NDVI与NPP空间分布的控制因子,及其控制程度的定量关系。纵向岭谷特殊地表格局是该区生态地理区域分异的主要影响因素,在地带性规律与以“通道—阻隔”作用为主要特征的非地带性规律共同作用下,形成了纵向岭谷区生态地理区域系统的特殊空间特征。     

1982-2013年中国植被NDVI空间异质性的气候影响分析

为研究气候变化与植被活动之间的复杂关系,采用1982-2013年GIMMS NDVI与气象站点温度与水分的监测资料,应用基于像元的地理加权回归方法,探究了中国植被NDVI及其动态特征对气候变化响应的空间格局。中国植被NDVI与地表温度呈空间非平稳关系,在空间上的负相关关系主要集中在东北、西北及东南部分地区,空间正相关则更为集中和连片;针对不同气候指标的标准化系数对比可知,植被NDVI受水分控制作用较为显著的区域主要集中在北方地区以及青藏高原,温度的主导作用区域则分布在华东、华中及西南地区,其中年均最高气温对NDVI的主导区域范围最广;植被NDVI动态与气候变率的回归结果表明,增温速率的升高会通过加剧干旱等机制对植被活动产生抑制作用,水分变率对植被活动的强弱起到了重要的调节作用。     

哈萨克斯坦1982–2015年植被时空变化（英文）

归一化植被指数(NDVI)作为表征植被生长状况的关键性指标,能够有效的提供植被生长状况的信息。本研究基于1982–2015年哈萨克斯坦时间序列的GIMMS/NDVI数据,分析植被)生长的空间格局及变化趋势,研究结果表明:哈萨克斯坦自北向南分布着农田、草地、灌丛这三类主要的植被类型,呈明晰的地带性分布特征;植被指数由北到南逐渐降低,农田、草地和灌丛三类主要植被类型的NDVI均值水平依次为农田草地灌丛;1982–2015年间,NDVI呈现出先增长(1982–1992年)、再降低(1993–2007年)、然后又增长(2008–2015年)的变化趋势。NDVI显著下降的区域占土地总面积的24.0%,主要分布在西北部的农田与草地交错地带以及南部边缘的农田,草地退化面积占草地总面积的23.5%、农田退化面积占农田总面积的48.4%、灌丛退化面积占灌丛总面积的13.7%,植被改善的区域分布在中东部的农田以及农田与草地的交错带,显著提升的面积占土地总面积的11.8%。     

藏西南高原植被覆盖时空变化及其与气候因素和人类活动的关系

研究基于MODIS-NDVI数据和气象数据,利用趋势分析、相关分析及残差分析等方法,分析了2000―2020年藏西南高原植被NDVI在不同时段的时空变化特征及气候因素和人类活动对植被NDVI的影响,结果表明：近20 a来藏西南高原植被NDVI呈增加趋势,不同时段植被NDVI增长速率存在显著差异,主要表现为秋季>生长季>夏季>全年>春季>冬季;不同时段植被NDVI的分布格局虽存在差异,但高原东部植被覆盖度明显高于西部地区;高原大部分区域植被状态基本稳定,局部明显改善,部分区域有所退化;年际尺度上,气温和降水的增加导致植被NDVI升高,季节尺度上,春季、秋季和冬季气温升高导致植被NDVI升高,降水的增加导致植被NDVI下降,夏季和生长季气温升高导致植被NDVI下降,降水升高导致植被NDVI增加;人类活动对高原大部分区域呈正面影响,局部地区呈负面影响,集中分布在半农半牧和纯牧业县区。     

中国东部植被NDVI对气温和降水的时空响应(英文)

Temporal and spatial response characteristics of vegetation NDVI to the variation of temperature and precipitation in the whole year,spring,summer and autumn was analyzed from April 1998 to March 2008 based on the SPOT VGT-NDVI data and daily temperature and precipitation data from 205 meteorological stations in eastern China.The results indicate that as a whole,the response of vegetation NDVI to the variation of temperature is more pronounced than that of precipitation in eastern China.Vegetation NDVI maxi...     

基于生态地理分区的青藏高原植被覆被变化及其对气候变化的响应

基于1982~2006年GIMMS NDVI数据集和地面气象台站观测数据,分析了青藏高原整个区域及各生态地理分区年均NDVI的变化趋势,并通过偏相关分析研究不同生态地理分区植被覆被变化对气温和降水响应的空间分异特征。研究表明:(1)近25年来,高原植被覆盖变化整体上趋于改善;高原东北部、东中部以及西南部湿润半湿润及部分半干旱地区植被趋于改善,植被覆盖较差的北部、西部半干旱和干旱地区呈现退化趋势;(2)高原植被变化与气温变化的相关性明显高于与降水变化的相关性,说明高原植被年际变化对温度变化更为敏感;(3)高原植被年际变化与气温和降水的相关性具有明显的区域差异,植被覆盖中等区域全年月NDVI与气温和降水的相关性最强,相关性由草甸向草原、针叶林逐步减弱,荒漠区相关性最弱。生长季植被覆盖变化与气温的相关性和全年相关性较一致,降水则不同,生长季期间高原大部分地区植被变化与降水相关性不显著。     

Temporal and spatial response of vegetation NDVI to temperature and precipitation in eastern China

Temporal and spatial response characteristics of vegetation NDVI to the variation of temperature and precipitation in the whole year, spring, summer and autumn was analyzed from April 1998 to March 2008 based on the SPOT VGT–NDVI data and daily temperature and precipitation data from 205 meteorological stations in eastern China. The results indicate that as a whole, the response of vegetation NDVI to the variation of temperature is more pronounced than that of precipitation in eastern China. Vegetation NDVI maximally responds to the variation of temperature with a lag of about 10 days, and it maximally responds to the variation of precipitation with a lag of about 30 days. The response of vegetation NDVI to temperature and precipitation is most pronounced in autumn, and has the longest lag in summer. Spatially, the maximum response of vegetation NDVI to the variation of temperature is more pronounced in the northern and middle parts than in the southern part of eastern China. The maximum response of vegetation NDVI to the variation of precipitation is more pronounced in the northern part than in the middle and southern parts of eastern China. The response of vegetation NDVI to the variation of temperature has longer lag in the northern and southern parts than in the middle part of eastern China. The response of vegetation NDVI to the variation of precipitation has the longest lag in the southern part, and the shortest lag in the northern part of eastern China. The response of vegetation NDVI to the variation of temperature and precipitation in eastern China is mainly consistent with other results, but the lag time of vegetation NDVI to the variation of temperature and precipitation has some differences with those results of the monsoon region of eastern China.     

青藏高原植被NDVI对气候因子响应的格兰杰效应分析

多变的气候和复杂的地理环境使得青藏高原植被对气候变化响应敏感,因此分析高原植被与气候因子之间的动态关系对气候变化研究和生态系统管理具有重要意义。论文基于1982—2012年青藏高原气象数据(气温、降水)以及GIMMS NDVI3g遥感数据,在像素级别上运用格兰杰因果关系检验方法,在月尺度和季节尺度上分析了高原植被NDVI(主要是草原)与平均气温、降水量之间的响应情况及因果关系。研究表明：① 月尺度上NDVI与平均气温之间、NDVI与降水量之间的时序平稳性比例高于季节尺度,月尺度下达到平稳性的植被区域分别占99.13%和98.68%,季节尺度下分别占64.01%和71.97%;② 月尺度下高原平均气温和降水量对NDVI影响的滞后期都集中在第12~13个月,荒漠草原、典型草原和草甸3种植被类型的滞后期一致,季节尺度下平均气温和降水量对NDVI影响的滞后期主要分布在第3~4和第6个季度,3种植被类型的滞后期差异性较大;③ 月尺度下,青藏高原约98.95%的植被覆被区的平均气温是引起NDVI变化的格兰杰原因,反之,大部分地区(约89.05%,除高原东南区域)内NDVI也是引起平均气温变化的格兰杰原因;季节尺度下,青藏高原中部以外植被区域(约92.03%)内的平均气温是引起NDVI变化的格兰杰原因,而在东部和西部部分地区(约50.55%)中NDVI也是引起平均气温变化的格兰杰原因;④ 月尺度下,高原东北和西北地区(约72.05%)内的降水量是引起NDVI变化的格兰杰原因,大部分地区(约94.86%,除东南部少量区域)中NDVI是引起降水量变化的格兰杰原因;季节尺度下,高原东南部(约61.43%)地区内的降水量是引起NDVI变化的格兰杰原因,高原中东部地区(约48.98%)中NDVI是引起降水量变化的格兰杰原因。总之,高原植被NDVI与气温、降水的相互作用显著,彼此均可构成格兰杰因果效应,但总体上气候因子的影响程度大于植被的反馈作用,月尺度的效应区域大于季节尺度的效应区域。     

The relationship between NDVI and precipitation on the Tibetan Plateau

The temporal and spatial changes of NDVI on the Tibetan Plateau, as well as the relationship between NDVI and precipitation, were discussed in this paper, by using 8-km resolution multi-temporal NOAA AVHRR-NDVI data from 1982 to 1999. Monthly maximum NDVI and monthly rainfall were used to analyze the seasonal changes, and annual maximum NDVI, annual effective precipitation and growing season precipitation (from April to August) were used to discuss the interannual changes. The dynamic change of NDVI and the corre-lation coefficients between NDVI and rainfall were computed for each pixel. The results are as follows: (1) The NDVI reached the peak in growing season (from July to September) on the Tibetan Plateau. In the northern and western parts of the plateau, the growing season was very short (about two or three months); but in the southern, vegetation grew almost all the year round. The correlation of monthly maximum NDVI and monthly rainfall varied in different areas. It was weak in the western, northern and southern parts, but strong in the central and eastern parts. (2) The spatial distribution of NDVI interannual dynamic change was different too. The increase areas were mainly distributed in southern Tibet montane shrub-steppe zone, western part of western Sichuan-eastern Tibet montane coniferous forest zone, western part of northern slopes of Kunlun montane desert zone and southeastern part of southern slopes of Himalaya montane evergreen broad-leaved forest zone; the decrease areas were mainly distributed in the Qaidam montane desert zone, the western and northern parts of eastern Qinghai-Qilian montane steppe zone, southern Qinghai high cold meadow steppe zone and Ngari montane desert-steppe and desert zone. The spatial distribution of correlation coeffi-cient between annual effective rainfall and annual maximum NDVI was similar to the growing season rainfall and annual maximum NDVI, and there was good relationship between NDVI and rainfall in the meadow and grassland with medium vegetation cover, and the effect of rainfall on vegetation was small in the forest and desert area.     

中国东部植被NDVI对气温和降水的旬响应特征

利用中国东部SPOT VGT-NDVI数据和气象站点的日平均气温和降水资料,分析了1998-2007年中国东部植被NDVI在全年、春季、夏季和秋季对气温和降水变化的旬时空响应特征.结果表明,中国东部植被总体上对气温变化的响应大于降水,植被对气温变化的最大响应滞后1旬左右,对降水变化的最大响应滞后3旬左右.秋季植被NDVI对气温和降水变化响应最大,夏季NDVI对气温和降水响应的滞后期较长.在空间上,植被对气温变化的最大响应总体表现为北部和中部大于南部,对降水变化的最大响应表现为北部大于中部和南部.植被对气温变化最大响应的滞后期呈现出北部较长-中部短-南部最长的空间分布,对降水变化最大响应的滞后期则随着纬度降低由北到南逐渐延长.     

青藏高原植被覆盖变化与降水关系

The temporal and spatial changes of NDVI on the Tibetan Plateau, as well as the relationship between NDVI and precipitation, were discussed in this paper, by using 8-km resolution multi-temporal NOAA AVHRR-NDVI data from 1982 to 1999. Monthly maximum NDVI and monthly rainfall were used to analyze the seasonal changes, and annual maximum NDVI, annual effective precipitation and growing season precipitation (from April to August) were used to discuss the interannual changes. The dynamic change of NDVI and the corre- lation coefficients between NDVI and rainfall were computed for each pixel. The results are as follows: (1) The NDVI reached the peak in growing season (from July to September) on the Tibetan Plateau. In the northern and western parts of the plateau, the growing season was very short (about two or three months); but in the southern, vegetation grew almost all the year round. The correlation of monthly maximum NDVI and monthly rainfall varied in different areas. It was weak in the western, northern and southern parts, but strong in the central and eastern parts. (2) The spatial distribution of NDVI interannual dynamic change was different too. The increase areas were mainly distributed in southern Tibet montane shrub-steppe zone, western part of western Sichuan-eastern Tibet montane coniferous forest zone, western part of northern slopes of Kunlun montane desert zone and southeastern part of southern slopes of Himalaya montane evergreen broad-leaved forest zone; the decrease areas were mainly distributed in the Qaidam montane desert zone, the western and northern parts of eastern Qinghai-Qilian montane steppe zone, southern Qinghai high cold meadow steppe zone and Ngari montane desert-steppe and desert zone. The spatial distribution of correlation coeffi- cient between annual effective rainfall and annual maximum NDVI was similar to the growing season rainfall and annual maximum NDVI, and there was good relationship between NDVI and rainfall in the meadow and grassland with medium vegetation cover, and the effect of rainfall on vegetation was small in the forest and desert area.     

1982~2013年青藏高原高寒草地覆盖变化及与气候之间的关系

利用GIMMS NDVI数据和地面气象站台观测数据,对青藏高原1982~2013年高寒草地覆盖时空变化及其对气象因素的响应进行研究,结果表明：青藏高原高寒草地生长季NDVI表现为从东南到西北逐渐减少的趋势,近32 a来,整个高原草地生长季NDVI呈上升趋势,增加速率为0.000 3/a (p<0.05);高寒草地生长季NDVI年际变化具有空间异质性,整体为增加趋势,呈增加趋势的面积约占研究区域面积的75.3%,其中显著增加的占26.0% （p<0.05）,类型主要为分布在青藏高原东北部地区的高寒草甸;比例为4.7%,草地类型主要为高寒草原,主要分布在高原西部地区;基于生态地理分区的分析显示,青藏高原草地与降水、温度的相关关系具有明显的空间差异,高寒草地生长季NDVI均值与降水呈显著正相关,对降水的滞后效应显著;高原东北部温度较高,热量条件较好,降水为高寒草地生长季NDVI变化的主导因子;东中部地区降水充沛,温度则为高寒草地生长的制约因子;南部地区降水和温度都较适宜,均与高寒草地生长季NDVI相关性显著(p< 0.05),共同作用于草地的生长;中部和西部地区,气候因子与高寒草地生长季NDVI关系均不显著。