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.     

1998—2012年黄河流域植被覆盖变化时空分析

利用黄河流域1998—2012年SPOT-NDVI数据及同期119个气象站的降水数据,计算每个像元的NDVI变化趋势,并结合植被降水利用效率来分析近15年来黄河流域植被覆盖的时空变化特征。结果表明：（1） 多年平均的植被指数有明显的空间差异性,随着纬度的增加,NDVI平均值呈降低趋势;（2） 从时间序列来看,黄河流域的植被覆盖呈逐年增加趋势,其中黄河上游NDVI值增长最为缓慢,中游保持稳定增长,下游增长最快;（3） 近15年来黄河流域植被覆盖的改善区域面积大于退化区域,植被恢复明显。最后,结合NDVI变化趋势和植被降水利用效率对上述结果进行了验证。     

基于GIMMS AVHRR NDVI数据的三北防护林工程区植被覆盖动态变化与影响因子分析研究(英文)

本文基于1982-2006年连续25年的GIMMS AVHRR NDVI植被覆盖指数,采用了最大化NDVI均值法、与气温及降水变化的相关性和一元线性回归趋势分析法,对中国三北防护林工程区连续25年的植被覆盖时空变化特征进行了动态变化研究。结果表明:(1)近25年来,研究区植被NDVI平均值总体呈缓慢上升趋势,增速为每10年0.007;(2)研究区植被和气温、降水整体呈正相关关系,植被与降水正相关面积明显大于植被与气温正相关面积,说明降水是研究区植被生长的关键因子;(3)1982-2006年,研究区植被覆盖增加的区域主要分布在大兴安岭中、南部,小兴安岭中部,长白山东北段,燕山,辽西低山丘陵区,阿尔泰山,天山,祁连山东段,西北荒漠区东部和黄土高原丘陵沟壑区南部等;植被覆盖减少的区域主要是在大兴安岭两侧,呼伦贝尔高原西部,三江平原北部,科尔沁沙地南端,西北荒漠区南部和黄土高原丘陵沟壑区北部等。     

青藏高原植被覆盖变化的地域分异特征

植被的空间分布及其变化都具有明显的地域分异特征。本研究以1981-2006年间的GIMMS/NDVI产品为主要数据源,在地理信息系统技术的支持下,分别从植被空间分布、植被波动和植被变化等方面,探讨了青藏高原植被覆盖变化的水平地域分异特征。研究结果显示,1981-2006年间,雅鲁藏布江河谷区、错那县和墨脱县的西北部、柴达木盆地南缘、三江源地区的顶端和青海南山北麓等区域地表植被年际波动较大。反映区域植被盖度时间变化趋势的SLOPE值以及植被盖度,具有从南部、东南部向北、西北部"下降—上升—不变"的规律。植被盖度下降显著的区域主要分布在喜马拉雅山南麓和青海湖南部,其次是三江源中南部地区;植被没有明显变化的区域主要分布在藏北高原和柴达木盆地。植被指数显著上升的区域集中在雅鲁藏布江河谷区,植被指数明显上升区域主要分布在人迹罕至的唐古拉山和念青唐古拉山等山间盆地区,轻微上升的区域分散在明显改善区的周围。依据SLOPE值的空间分异特征将整个高原划分为4个一级区:帕米尔高原植被指数上升区、藏北高原—阿里高原—柴达木盆地植被指数稳定区、高原中部—雅鲁藏布江中上游河谷植被指数上升区和三江源—横断山区植被指数下降区。     

1982-2006年蒙古高原植被覆盖时空变化分析

在利用HANTS方法对GIMMS NDVI数据进行时间序列平滑处理的基础上,对蒙古高原1982-2006年植被覆盖时空动态变化进行了分析.结果表明:蒙古高原植被覆盖年平均上升趋势为0.0004·a-1,其中蒙古国的上升趋势(0.0005·a-1)比中国内蒙古(0.0003·a-1)更加显著,而内蒙古多年平均NDVI比蒙古国高0.0433;从不同类型植被NDVI变化趋势看,除森林和戈壁荒漠的NDVI变化趋势较平稳外,草地、农田和灌丛均呈显著的上升趋势;从空间分布趋势看,在过去的25年内植被覆盖呈增加趋势的地区主要分布在高原南部——内蒙古农牧交错区和蒙古国中、西和北部的山脉及其环抱的大湖盆地地区,而植被覆盖呈下降趋势的地区主要集中在高原中部的干旱地带和东部呼伦贝尔地区;从时间推移规律看,蒙古高原植被覆盖在4个不同研究时间段内(20世纪80年代、90年代、21世纪初和过去25年间)呈增加(包括显著增加)趋势的面积均大于呈下降趋势的面积,且其面积按20世纪80年代＜90年代＜21世纪初的顺序依次增加.     

基于多源遥感数据集的近30a西北地区植被动态变化研究

基于重构后的AVHRR GIMMS NDVI、MODIS NDVI、GLC 2000数据产品和研究区的128个气象站点的气温、降水数据,利用回归分析、相关性分析法,研究了西北地区近30 a(1984-2013年)以来不同植被NDVI的时空变化及其与气候的相关性。结果表明:(1)研究时段内,西北地区植被NDVI变化整体上呈上升趋势,将整个研究分为两个时段,1984-1997年呈小幅上升趋势,且波动起伏较大,最大值在1993年,最小值出现在1995年;1997-2013年也呈波动上升趋势,且上升趋势大于前一阶段。(2)空间上,西北地区植被NDVI变化存在明显的区域差异,大部分区域植被NDVI变化显著性较弱,昆仑山、塔里木盆地北部、祁连山、青海的中东西部、甘肃东部、陕西北部等地区植被NDVI显著增加;阿尔泰山、天山、伊犁哈萨克自治州等干旱地区植被NDVI下降趋势明显。(3)除甘肃的祁连山、青海东南部、陕西的秦岭等地植被NDVI的变化主要受气温的驱动外,西北地区植被NDVI变化与气温整体上呈弱相关,干旱半干旱地区植被与气温呈负相关;除甘肃南部、祁连山西段和陕西中部等一些年降水量较多以及灌溉农业区或草地以外,西北地区植被与降水呈较强正相关,降水是影响植被变化的主要自然因素;(4)不同植被类型NDVI的变化具有时空差异性,且与气温和降水的相关性不尽相同,与气温由强到弱:耕地灌丛草地沼泽湿地林地;与降水由强到弱:耕地草地灌丛林地沼泽湿地。     

中国东部沿海地区暴雨对植被活动的影响

构建1982~2015年的长时间序列NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）数据集和收集190 个地面气象站点的降雨数据,运用空间数理统计方法在像元尺度上分析34 a来中国东部沿海地区暴雨灾害发生频率的变化与NDVI变化之间的关系。结果表明：1982~2015年中国东部沿海地区暴雨发生频率在0~13次/a,平均为2次/a。1982~2015年中国东部沿海地区总的暴雨发生次数在逐渐增加,主要集中在夏季。1982~2015年中国东部沿海地区NDVI均值为0.54,植被总体生长状态良好。NDVI分布呈明显的南高北低的空间特征,且总体表现为增加趋势,平均增加0.002/10a。1982~2015年中国东部沿海地区夏季暴雨灾害对NDVI具有明显的抑制作用。总体来看,暴雨灾害发生频率每增加1%,研究区植被NDVI将降低0.01%,但空间上表现为苏北和山东地区显著的抑制性,而河北与广东和广西北部表现为显著的促进作用。     

气候变化对阿拉善荒漠植被的影响研究

利用1982—2003年NASA GIMMS归一化植被指数(NDVI)数据集和阿拉善左旗、右旗和额济纳旗气温和降水资料,对阿拉善地区NDVI变化和气候变化特征及其相互关系进行了分析。结果表明：①1982—2003年东部地区(左旗植被指数略有增加,而中部(右旗)和西部地区(额济纳旗)则呈下降趋势。季节变化东、中、西部表现不同。左旗和额济纳旗多年平均NDVI的月变化和右旗相反。②东部地区升温率最大,其次是西部和中部地区。降水表现为东部和西部地区(额济纳旗)稍有增加,而中部地区(右旗)呈缓慢减少趋势。季节变化东、中、西部表现不同。多年平均气温和降水量的月变化趋势东、中、西部一致,呈单峰型曲线。③东部地区和中部地区,降水量与植被指数存在明显的年相关、隔季和当季相关,而西部地区额济纳旗没有明显的相关性。阿拉善地区NDVI同温度的相关性不好。     

1982-2006 年中国东部春季植被变化的区域差异

分析了中国东部1982-2006 年4-5 月归一化差值植被指数(NDVI) 的空间格局和变化趋势空间分布,通过聚类分析辨识了植被活动变化过程的主要模态,并探讨了他们与温度和降水变化的相关关系。结果表明：(1) 多年平均的春季植被活动呈现南强北弱的分布特征,由强到弱的过渡带大约位于34°~39°N;(2) 1982-2006 年,华北平原、呼伦贝尔草原和洞庭湖平原的春季植被活动呈显著增强的趋势,其中华北平原NDVI 增速高达0.03/10 年(r² = 0.52;p <0.001),长三角和珠三角地区则呈显著减弱的趋势,其中长三角地区NDVI减速达-0.016/10 年(r² = 0.24;p = 0.014);(3) 1982-2006 年春季植被活动变化过程的区域差异鲜明,并呈现层次性特征,首先是长三角和珠三角与其他地区的差异,前者呈减弱趋势,后者呈增强趋势,其次是呼伦贝尔草地、华北以及江南—华南地区与东北地区、内蒙古东部和东南部及长江下游地区的差异,前者持续增强,后者以1998 年为分界点先增强后减弱,再次是各个模态年际变率的差异;(4) 半湿润—半干旱的草地和农田区植被活动与降水量变化显著正相关,半湿润—湿润的森林区植被活动与温度变化显著正相关,温度或者降水最高能解释NDVI 60%的方差。     

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%。     

2000~2010年陕北地区植被NDVI时空变化及其与区域气候的关系

采用相关关系分析、空间统计分析和叠置分析,研究陕北地区2000~2010年植被NDVI的时空变化特征,并从温度和降水2个方面分析植被NDVI变化与区域气候的关系。研究表明,该地区植被NDVI经历了从相对快速增长到小幅波动,再到平稳增长3个阶段。其中,陕北中东部区域植被覆盖增加显著,北部变化不大,南部略微下降。同期该区域气候干热化趋势有所改善,植被覆盖变化与区域气候相关性不高,气候对植被覆盖的影响主要表现为对植被生长期年内韵律的控制方面。     

近10 年陕甘宁黄土高原区植被覆盖时空变化特征

基于2000-2009 年MODIS-NDVI 植被覆盖指数, 采用线性趋势分析、Hurst 指数和偏相关系数等数理分析方法, 对陕甘宁地区“退耕还林还草”实施10a 来植被覆盖时空变化特征、影响因素及其未来变化趋势进行分析。结果表明:① 2000-2009 年陕甘宁地区植被覆盖呈现明显增加趋势0.032/10a, 远快于三北防护林工程区1982-2006 年植被覆盖平均增速0.007/10a;② 陕甘宁地区植被恢复具有阶段性, 整体呈“S”型增长, 具有两次明显的植被高恢复期;③ 陕甘宁地区植被恢复以轻微改善为主, 中度改善次之, 呈退化趋势区域比重较小(2.38%), 零星分布于宁南八县、定边东部、甘肃陇东的环县和镇原;④ 陕甘宁地区植被覆盖度逐年提高、生态环境持续改善是人类活动和气候变化共同驱动, 其中人类经济活动作用明显;⑤ 陕甘宁地区植被恢复具有一定的持续性, 未来大部分区域将持续改善, 退化区集中分布于陕北中东部、“彭阳-镇原”南部以及盐池北部。     

近15a陕西省植被时空变化与影响因素分析

利用2000—2014年MODIS/NDVI时间序列数据，采用栅格像元趋势分析、稳定性评价的方法，研究了陕西省近15 a植被的时空变化特征和规律；利用Hurst指数对陕西省植被未来变化趋势进行了预测；并利用相关性分析法分析了NDVI与年均温度和降雨量的关系。结果表明，2000年、2015年陕西省NDVI均值分别为0.4273、0.4942， 15 a来增加了0.067，增长了16.0%，其中陕北地区NDVI增加明显，关中部分地区出现负增长，陕南地区NDVI总体依旧维持在较高水平。陕西省植被变化趋势具有明显的空间差异性，全省植被未变化的占52.0 %，改善部分占44.27 %，退化部分占3.73%，说明15 a间陕西省植被覆盖改善面积大于退化面积，植被状况有所改善；其中陕北地区植被呈明显改善区域面积较大，关中地区植被覆盖面积有所减少，陕南地区植被变化幅度较小。陕西省植被稳定区域占50%以上（0 0.2)，说明15a间陕西省植被较为稳定，变化程度不大；其中陕西省植被最稳定地区主要集中在陕南、延安南部，榆林部分、西安、渭南少部地区变化幅度较大。Hurst指数分析表明陕西省44.54%面积的植被未来有可能面临退化，主要分布在陕北和关中地区的北部，植被未来有可能退化也有可能改善的面积占49.78%，主要分布在延安和陕南地区。陕西省近15 a气温和降水量总体呈增加趋势，增加速率分别为0.48 ℃·(10 a)-1和69.5 mm ( a)-1；相关性分析结果表明，年均降雨量是影响NDVI的主要气象因子，同时陕西省植被变化也受到了退耕还林还草、防沙治沙、生态政治等人为因素的影响。     

陕甘宁地区植被恢复对气候变化和人类活动的响应(英文)

The "Grain for Green Project" initiated by the governments since 1999 were the dominant contributors to the vegetation restoration in the agro-pastoral transitional zone of northern China. Climate change and human activities are responsible for the improvement and degradation to a certain degree. In order to monitor the vegetation variations and clarify the causes of rehabilitation in the Shaanxi-Gansu-Ningxia Region, this paper, based on the MODIS-NDVI and climate data during the period of 2000-2009, analyzes the main charac-teristics, spatial-temporal distribution and reasons of vegetation restoration, using methods of linear regression, the Hurst Exponent, standard deviation and other methods. Results are shown as follows. (1) From 2000 to 2009, the NDVI of the study area was improved progres-sively, with a linear tendency being 0.032/10a, faster than the growth of the Three-North Shelter Forest Program (0.007/10a) from 1982 to 2006. (2) The vegetation restoration is characterized by two fast-growing periods, with an "S-shaped" increasing curve. (3) The largest proportion of the contribution to vegetation restoration was observed in the slightly improved area, followed by the moderate and the significantly improved area; the degraded area is distributed sporadically over southern part of Ningxia Hui Autonomous Region as well as eastern Dingbian of Shaanxi province, Huanxian and Zhengyuan of Gansu province. (4) Climate change and human activities are two driving forces in vegetation restoration; more-over anthropogenic factors such as "Grain for Green Project" were the main causes leading to an increasing trend of NDVI on local scale. However, its influencing mechanism remains to be further investigated. (5) The Hurst Exponent of NDVI time series shows that the vegetation restoration was sustainable. It is expected that improvement in vegetation cover will expand to the most parts of the region.     

Response of vegetation restoration to climate change and human activities in Shaanxi-Gansu- Ningxia Region

The “Grain for Green Project” initiated by the governments since 1999 were the dominant contributors to the vegetation restoration in the agro-pastoral transitional zone of northern China. Climate change and human activities are responsible for the improvement and degradation to a certain degree. In order to monitor the vegetation variations and clarify the causes of rehabilitation in the Shaanxi-Gansu-Ningxia Region, this paper, based on the MODIS-NDVI and climate data during the period of 2000-2009, analyzes the main characteristics, spatial-temporal distribution and reasons of vegetation restoration, using methods of linear regression, the Hurst Exponent, standard deviation and other methods. Results are shown as follows. (1) From 2000 to 2009, the NDVI of the study area was improved progressively, with a linear tendency being 0.032/10a, faster than the growth of the Three-North Shelter Forest Program (0.007/10a) from 1982 to 2006. (2) The vegetation restoration is characterized by two fast-growing periods, with an “S-shaped” increasing curve. (3) The largest proportion of the contribution to vegetation restoration was observed in the slightly improved area, followed by the moderate and the significantly improved area; the degraded area is distributed sporadically over southern part of Ningxia Hui Autonomous Region as well as eastern Dingbian of Shaanxi province, Huanxian and Zhengyuan of Gansu province. (4) Climate change and human activities are two driving forces in vegetation restoration; moreover anthropogenic factors such as “Grain for Green Project” were the main causes leading to an increasing trend of NDVI on local scale. However, its influencing mechanism remains to be further investigated. (5) The Hurst Exponent of NDVI time series shows that the vegetation restoration was sustainable. It is expected that improvement in vegetation cover will expand to the most parts of the region.     

Climate change on the southern slope of Mt. Qomolangma （Everest） Region in Nepal since 1971

Based on monthly mean, maximum, and minimum air temperature and monthly mean precipitation data from 10 meteorological stations on the southern slope of the Mt. Qomolangma region in Nepal between 1971 and 2009, the spatial and temporal characteristics of climatic change in this region were analyzed using climatic linear trend, Sen＇s Slope Estimates and Mann-Kendall Test analysis methods. This paper focuses only on the southern slope and attempts to compare the results with those from the northern slope to clarify the characteristics and trends of climatic change in the Mt. Qomolangma region. The results showed that： （1） between 1971 and 2009, the annual mean temperature in the study area was 20.0℃, the rising rate of annual mean temperature was 0.25℃/10a, and the temperature increases were highly influenced by the maximum temperature in this region. On the other hand, the temperature increases on the northern slope of Mt. Qomolangma region were highly influenced by the minimum temperature. In 1974 and 1992, the temperature rose noticeably in February and September in the southern region when the increment passed 0.9℃. （2） Precipitation had an asymmetric distribution; between 1971 and 2009, the annual precipitation was 1729.01 mm. In this region, precipitation showed an increasing trend of 4.27 mm/a, but this was not statistically significant. In addition, the increase in rainfall was mainly concentrated in the period from April to October, including the entire monsoon period （from June to September） when precipitation accounts for about 78.9% of the annual total. （3） The influence of altitude on climate warming was not clear in the southern region, whereas the trend of climate warming was obvious on the northern slope of Mt. Qomolangma. The annual mean precipitation in the southern region was much higher than that of the northern slope of the Mt. Qomolangma region. This shows the barrier effect of the Himalayas as a whole and Mt. Qomolangma in particular.     

植被NDVI对城市扩展及气候变化的响应——以西安及其附近区域为例

植被 NDVI 对城市扩展及气候变化响应研究,对于科学评估区域生态环境变化及调整与约束人类活动具有重要理论和现实意义。以西安及其附近区域为例,基于区域土地利用、MODIS NDVI、气温和降水数据,分析了植被 NDVI 对城市扩展及气候变化的响应,结果表明：（1）2000-2014 年研究区植被 NDVI 变化过程划分为2000-2007 年的显著增加阶段和2007-2014 年的显著减少阶段,前者主要分布于区域北部黄土高原、南部秦岭北坡,后者主要分布于区域中部关中平原尤其是西安及其附近区域。（2）2000-2015 年研究区建设用地增加1 428.27 km² ,建设用地增加区域植被 NDVI 呈显著减少趋势。（3）研究区植被 NDVI 与年降水量的相关性高于年平均气温,同时西安及其以南区域植被 NDVI 与年平均气温、年降水量均呈负相关关系,反映出城市扩展等人类活动对植被 NDVI 变化的影响超过了气候变化的影响。研究结果表明植被 NDVI 总体受气候变化控制,但局部受人类活动影响更为严重,并且植被 NDVI 对气候变化的响应表现出波动性,而对城市扩展表现出线性减少趋势性,为通过植被 NDVI 变化区分自然因素与人为因素对环境影响提供了可能。     

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.