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。     

重庆市气候因子变化及其与植被活动的相关性

全球变化背景下气候因子与地表植被的相互作用过程是地球科学领域的研究重点和热点。利用重庆市50年来气象站点数据和1999年以来的SPOT4-VGT NDVI数据,采用Mann-Kendall检验、时空分析、相关分析等方法,对年均温、年降水时空变化特征及其与植被活动变化之间的关系进行了分析。结果表明,重庆市50 a间年均温、年降水量波动明显,其中年均温2002年以后增温趋势显著。植被覆盖近10 a呈明显增加趋势,且存在显著的时空差异。空间上,三峡库区及长江、嘉陵江沿岸NDVI增加最为明显;时间上,春季、秋季NDVI增加最为显著。植被覆盖年内周期变化与降水、特别是气温的相关性显著,但年际变化与年均温和年降水量变化相关性不显著。初步分析表明,人类活动,特别是农业生产、耕地保护和植被生态建设等,是近10 a重庆市植被覆盖上升的首要因素。     

1999—2010年中国西北地区植被覆盖对气候变化和人类活动的响应

中国西北地区气候干旱,频繁出现沙尘天气,属于生态脆弱区域,而植被变化是生态系统对气候变化响应的指示器,研究其变化对改善西北生态环境具有重要意义.本文利用1999—2010年归一化植被指数(NDVI)以及气象数据研究中国西北地区植被覆盖时空变化,以Sen趋势度结合Mann-Kendall检验、相关和偏相关分析以及残差法分析人类活动和气候变化对植被覆盖变化的影响.结果表明:西北地区植被覆盖整体呈增加趋势,但在局部地区气候干旱少雨和人类活动抑制植被生长.植被变化强度空间差异是人类活动和气候要素共同作用的结果:气温高,降水少,大部分地区植被覆盖与气候要素相关显著,并且植被变化对气温和降水的响应存在一定滞后时间;蒸发量大于降水量,人类引水灌溉弥补降水不足,使得农业植被呈增长趋势.新疆北部地区植被覆盖呈下降趋势,原因是气候干旱、沙漠化严重会抑制植被生长,人类活动频繁、城市扩建同样会破坏植被生长.     

黔桂喀斯特山区年NDVI变化的影响因素研究

喀斯特山区是中国典型的生态脆弱区,区内的植被极易发生退化,且退化后难以恢复。论文采用逐步多元回归、相关性分析和残差分析等方法,探讨了黔桂喀斯特山区气候变化特征及其NDVI变化的影响因素。结果表明：2002—2015年研究区气候变化呈现暖湿化趋势,但变化并不显著,年降水量和年均温变化分别介于-15.6~25.6 mm/a和-0.08~0.06 ℃/a之间,年均增速分别为7.9 mm/a和0.000 35 ℃/a。过去14 a内,气候变化是影响NDVI变化的关键因素(贡献率约95%),其中降水对植被NDVI的影响大于气温。残差分析表明,近14 a来黔桂喀斯特山区NDVI残差和NDVI残差趋势的均值分别为0.03和0.0007/a,说明人类活动的正效应呈上升趋势。城市化的进程使得大量耕地、林地被建设用地占用,在毕节、安顺、贵阳以及河池、柳州、百色一带,人类活动对植被NDVI变化呈较明显的负效应,但是在六盘水、黔西南自治州、遵义和来宾,由于一系列生态还林工程的实施,人类活动则表现为正向影响。     

1982—2017年黑河流域植被指数动态及其对气候变化与生态建设工程的响应

为改善黑河流域生态系统整体功能,缓解植被退化趋势,中国自2000年起先后在黑河流域实施了一系列生态建设工程。在气候变化背景下,客观衡量生态建设工程的效益具有重要意义。本研究基于1982—2017年归一化差异植被指数（NDVI）数据集和气候数据,采用趋势分析研究黑河流域植被的动态变化,结合偏相关分析和残差分析来剥离气候变化和生态建设工程对植被的影响。结果表明：（1）1982—2017年黑河流域植被NDVI总体波动上升,2000年后NDVI增加速率呈上升趋势;（2）气温和降水的增加趋势对NDVI起正向作用,且降水增加对NDVI的影响更显著;（3）自2000年生态建设工程实施后,人类活动对植被NDVI变化的影响占据主导地位,30.18%的研究区受到生态建设工程的正向影响,其中在耕地和林地的表现尤为突出。这表明生态建设工程对黑河流域植被增加产生重要影响。     

1982—2015年中国气候变化和人类活动对植被NDVI变化的影响

基于中国603个气象站的地表气温和降水观测资料以及GIMMS NDVI3g数据,采用变化趋势分析和多元回归残差分析等方法研究了1982—2015年中国植被NDVI变化特征及其主要驱动因素（即气候变化和人类活动）的相应贡献。结果表明：① 1982—2015年中国植被恢复明显,在选择的32个省级行政区中,山西、陕西和重庆的生长季NDVI增加最快,仅上海生长季NDVI呈减小趋势。② 气候变化和人类活动的共同作用是中国植被NDVI呈现整体快速增加和巨大空间差异的主要原因,其中气候变化对各省生长季NDVI变化的影响在-0.01×10 ^-3~1.05×10 ^-3 a ^-1之间,而人类活动的影响在-0.32×10 ^-3~1.77×10 ^-3 a ^-1之间。③ 气候变化和人类活动分别对中国近34年来植被NDVI的增加贡献了40%和60%;人类活动贡献率超过80%的区域主要集中在黄土高原中部、华北平原以及中国东北和西南等地;人类活动贡献率大于50%的省份有22个,其中贡献率最大的3个地区为上海、黑龙江和云南。研究结果建议应更加重视人类活动在植被恢复中的作用。     

1981—2001年中国西北干旱区NDVI变化分析

采用1981-2001年连续21年的NOAA/AVHRR的NDVI植被覆盖指数,空间分辨率为8km×8 km,时间分辨率是"准半月",分析了中国西北干旱区四个地区(新疆的南疆地区、北疆地区、甘肃内蒙古河西走廊地区和青海柴达木地区)1981-2001年连续21年的NDVI变化.结果显示:1981-2001年中国西北干旱区四个地区的NDVI虽然普遍不高(小于0.3),但是其在新疆的南、北疆处于增大的趋势,北疆1991-2001年的平均NDVI值比1981-1990年的平均值增加了2.48%,南疆的相应增幅较大为8.95%;甘肃内蒙古河西走廊地区的NDVI值年际变化不明显;青海的柴达木地区NDVI值则有减小的趋势,其1991-2001年的平均NDVI值比1981-1990年的平均值减少了2.76%.新疆植被覆盖的增加可能与大面积开荒等人为活动以及这一段时间新疆地区"增温"和"增湿"的自然气候变化有关,而青海柴达木地区植被覆盖的减少则可能存在更复杂的自然和人类活动等多方面的驱动因素.     

2001−2018年西北地区植被变化对气象干旱的响应

基于2001?2018年逐月的MODIS NDVI数据，以归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）和植被状态指数（Vegetation Condition Index, VCI）作为植被生长状况指标，结合2001?2018年的月降水和月均温数据计算的标准化降水蒸散指数值，分析西北地区植被状况和气象干旱指数的变化趋势及其空间分布特征，以及多时间尺度下植被对气象干旱的响应。结果表明：2001?2018年西北地区植被的生长状况整体呈好转趋势，但空间分布上差异明显，东部植被改善状况高于中西部地区。近18 a西北地区5种不同时间尺度标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index，SPEI）均值整体上均呈增加趋势，表明干旱程度降低；空间上，干旱化趋势整体上表现为中西部高，东部低。植被生长状况在大部分区域均与SPEI呈现不同程度的正相关，总体表现为，西北地区东部植被对气象干旱的响应程度最高，西部次之，中部最低；不同植被类型中，草地对SPEI-12的响应最强，耕地次之，而林地的响应最弱；各植被类型在生长季的多数月份中对SPEI-3和SPEI-12的响应普遍较高。     

黔桂喀斯特山区植被变化及其地形效应

为科学认识喀斯特山区植被变化及其地形效应,基于MODIS NDVI数据,采用统计学方法,系统分析2000-2016年喀斯特山区植被变化的时空特征及其与海拔、地形起伏度、坡度、坡向的关系。研究表明,黔桂喀斯特山区植被绿度中部高,西北及东南较低,年均NDVI随海拔和地形起伏度的增加呈单峰曲线变化,峰值位于400~600 m,NDVI随坡度和坡向的变化不明显;2000-2016年大部分地区NDVI呈增长趋势,其中超过20%的地区呈显著增长（P<0.05）,年均增长率约0.0018。西部和东南部绿化趋势最为显著,仅在东北和中东部,NDVI呈下降趋势;NDVI呈增长趋势的比例随海拔的增加而增加,说明该喀斯特山区近年来植被恢复向着良性化方向发展,高海拔植被恢复速率更快,低海拔缓坡处的植被生态建设需要进一步加强。     

秦岭山地植被NDVI对气候变化与人类活动的响应

秦岭山地是中国中东部重要的地理界线和山地生态系统最为丰富的区域之一,对气候变化和人类活动的影响较为敏感。基于秦岭山地MODIS NDVI、气温、降水和DEM数据,利用线性趋势法、相关系数、偏相关系数和缓冲区方法,分析了植被NDVI对气候变化与人类活动的响应,结果表明:(1)2000—2015年秦岭山地植被NDVI总体呈线性增加趋势,占总面积的84.84%。减少趋势主要分布在中西部区域(中、高海拔地区)以及河流谷地、盆地,如汉中市、安康市和商洛市等城市附近区域。(2)2000—2014年秦岭山地植被NDVI与气温之间以负相关为主,与降水之间以正相关为主,同时气温、降水对植被NDVI的影响具有交叉作用,其中降水的交叉作用(10.05%)高于气温的作用(9.64%)。(3)市级较县级范围人类活动强烈,植被NDVI在1 km范围变化速率为正(植被增加)、2~5 km范围变化速率为负(植被恶化,可能遭受人为破坏)、6~10 km范围变化速率为正(人类活动相对较弱)、11~15 km范围变化趋于平稳(基本不受人类活动影响)。该研究可为秦岭山地植被生态环境保护和人类活动调整与限制提供科学依据。     

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。     

2000~2014年黑龙江流域（中国）植被覆盖时空变化及其对气候变化的响应

采用MODIS/NDVI数据,利用Theil-Sen Median 趋势分析、Mann-Kendall 以及Hurst指数方法分析2000~2014年黑龙江流域（中国）植被的时空变化特征、植被变化发展趋势及可持续性特征;应用相关分析法研究了气候变化对植被生长的影响。结果表明,2000~2014年黑龙江流域（中国）植被NDVI指数呈缓慢增加趋势,山区植被覆盖增加显著,东北部平原区植被覆盖持续退化,总体上植被覆盖持续改善能力较弱。植被NDVI对气候响应的季节差异显著,且不同类型植被对气候因子的响应不一致：春季植被NDVI主要受温度影响,夏季植被NDVI主要受降水量影响,秋季林地NDVI与温度正相关、草地NDVI与降雨量正相关。     

2000-2012年祁连山植被覆盖变化及其与气候因子的相关性

研究祁连山地区植被覆盖变化及其与气候因子的响应关系对这一地区土地利用总体特征以及对区域及全球气候和环境变化都将产生深远的意义。利用2000-2012年美国国家航空航天局提供的MODIS NDVI数据并结合相应的气候资料,通过对逐像元信息的提取和分析,运用均值法、斜率分析法、相关分析法,研究了2000-2012年不同季节祁连山植被覆盖的时空变化及其与气候因子的相关性。结果表明:13 a来祁连山植被覆盖整体上呈增加趋势,其中春季植被改善最为明显,秋季次之;植被覆盖变化在不同季节都存在明显的空间差异;不同季节植被与气温、降水的时滞效应不尽相同;祁连山春季大部分地区NDVI与气温呈显著正相关,夏季NDVI与降水呈显著正相关,秋、冬季NDVI与降水、气温的相关性不明显。     

黄土高原植被恢复潜力研究

黄土高原从1999年开始大规模退耕还林（草）,植被覆盖发生了较大变化,对黄土高原植被恢复现状和恢复潜力进行评估具有重要意义。本文使用1999-2013年SPOT VEG NDVI数据,采用线性回归、Hurst指数分析法、统计学方法以及地理空间分析技术,对黄土高原植被恢复状况和潜力进行了探讨。结论主要为：① 1999年退耕还林（草）以来,黄土高原植被覆盖度呈显著上升趋势,黄土高原三分之二地区的植被将会持续改善;② 植被响应曲线分析表明,黄土区植被覆盖度和干旱指数呈显著的指数关系,且缓坡相关性大于陡坡。土石山区植被响应函数为线性函数,相关系数下降;③ 整个黄土高原地区平均植被恢复潜力为69.75%。植被恢复潜力值东南高而西北低,黄土高原东南地区植被恢复状况较好,其植被恢复潜力指数较小,而植被恢复潜力指数较高的地区主要为北方风沙区及西部丘陵沟壑区;④ 不同降水量条件下,植被恢复速度差别显著,其中降水量在375~575 mm之间的地区,植被恢复最快。植被恢复措施应该“因水制宜”,避免因造林带来的土壤干化加剧。研究结果以期为黄土高原生态文明建设提供科学支撑。     

气候变化和生态建设对秦岭—淮河南北植被动态的影响

论文基于2000—2019年秦岭—淮河南北MODIS-NDVI植被覆盖数据,对中国南北过渡带植被时空变化进行分析,并探讨植被动态变化驱动因素。结果表明：① 在趋势变化上,2000—2019年秦岭—淮河南北植被显著恢复。其中,秦巴山区植被恢复面积占比最高,其次是巫山山区和关中平原;植被退化区面积占比仅为6.4%,主要分布于长三角城市群。② 在气候因素上,NDVI变化与气温显著相关(P<0.05)面积占比为9.1%,低于降水(13.1%)和日照时数(14.5%)显著区域,无显著相关区域分布面积最广,说明在关键生长季(5—9月),区域水热条件较好,植被年际波动受气候变化影响区域较少。③ 在驱动因素上,受气候因素和生态建设驱动绿化占比分别为19.2%和30.0%,其中,生态建设驱动绿化区与秦巴山区、大别山生态修复工程,川东、长江中下游撂荒地空间格局一致,说明耕地转为生态用地是区域植被快速恢复的主要原因。研究结果对量化湿润—半湿润地区植被驱动因素,优化生态建设评估模型具有启示意义。     

祁连山区植被物候遥感监测与变化趋势

基于1982-2006年GIMMS NDVI时间序列数据,利用Double Logistic拟合方法提取了祁连山区植被的生长季始期、生长季末期和生长季长度参数,分析了植被物候期的时间变化趋势及空间分异特征。结果表明:祁连山植被从东南向西北逐渐变绿,而从西北到东南逐渐变黄,植被生长季呈现出东南地区比西北地区长、河谷地区比高山地区长的特征。25年内植被年生长季始期呈提前趋势,提前幅度为0.044 d·a^-1,年代趋势为延迟-提前-延迟;年生长季末期也呈提前趋势,提前幅度为0.059 d·a^-1,年代趋势为延迟-提前;生长季长度略有缩短,缩短幅度为0.015 d·a^-1,年代趋势为缩短-延长-缩短。25年内祁连山区植被生长季始期、末期提前不明显的区域主要为高山地区,分别占51.46%、42.77%;生长季始期、末期推迟不明显区域主要为河谷地区,分别占44.41%、52.91%;植被生长季高山地区延长不明显,河谷地区缩短不明显,总体上植被物候没有出现明显变化。     

黄河流域NDVI/土地利用对蒸散发时空变化的影响

基于蒸散发(ET)、归一化植被指数(NDVI)及土地利用数据利用M-K检验、Sen趋势分析等方法,研究2001-2015年黄河流域ET时空分布及不同植被覆盖/土地利用下的ET变化规律。结果表明:(1)黄河流域年均ET呈东南高西北低的空间分布格局,与植被覆盖和土地利用的关系具有较好的一致性;(2)黄河流域ET、NDVI均呈现波动式增长状态,土地利用除草地外其他类型面积均有增加,上中下游的变化具有明显差异;(3)流域大部分地区ET与植被呈正相关关系,植被变化是影响ET的主要因素之一;(4)黄河流域土地利用类型对ET的响应时空差异比较明显。     

北部湾海岸带植被覆盖时空动态特征及未来趋势

分析北部湾海岸带植被覆盖动态变化趋势,能为开展海岸带植被生态环境监测提供决策。以2000―2011年SPOT-VEGETATION逐旬NDVI数据为基础,采用MVC（最大值合成法）、标准差、线性趋势分析（SLOPE）和Hurst指数等数理统计方法对研究区植被覆盖时空变化特征及未来趋势进行定量分析。结果表明：1）研究区植被覆盖整体上处于变好的状态,在年尺度上呈现出“波动―明显改善”的趋势,且海岸带东岸与西岸的植被变化趋势快于丘陵地区;在季节尺度上NDVI的增长速率为：秋季＞夏季＞春季＞冬季;在月尺度上NDVI在6―11月植被生长迅速,而在1―4月则生长缓慢;2）NDVI均值的空间分布规律自东北―西南中心线呈现出“两头高、中心地带低”的趋势,且NDVI均值自西向东的变化规律为-0.026/1N°,具有经向地带性特点;3）NDVI的Hurst指数值为0.306 5~0.995 3,平均值为0.777 4,反持续性序列（15.78%）＜持续性序列（84.22%）,未来总体植被覆盖呈现出持续性改善趋势。未来需要重点进行保护的植被区域主要集中在十万大山的西南部、钦江流域的上游以及合浦县的西南部。