甘肃中部地区景观生态格局与土地利用变化研究

采用1986~2000年TM和ETM+影像数据,计算景观生态指数得出整个地区景观生态空间格局,通过对土地利用/覆盖变化的时空变化分析,实现空间格局和地理时间变化过程的小尺度区域有机结合,对干旱半干旱脆弱生态环境下城镇较为密集地区的人地关系研究具有典型意义。研究表明：低、中覆盖度草地构成本地区基质,沟谷河谷与交通通道是联系乡村和城市的主要廊道,本地区属于人类影响渐强区,在干旱半干旱自然条件下,城镇用地扩张是整个地区土地利用变化主要因素,农业结构调整在空间上改变着空间格局。     

半干旱区土壤湿度遥感监测方法研究

针对西北半干旱地区缺水问题,探讨了一种适合半干旱地区简便、易行的土壤湿度提取方法。该研究借鉴植被供水指数法(VSWI)和温度植被干旱指数法(TVDI)的研究思想,同时考虑到半干旱地区植被覆盖度较低,采用改进型土壤调整植被指数(MSAVI)代替NDVI,以降低土壤背景对植被指数的影响,从而对两种方法进行修正。利用改进前后的指数提取土壤湿度,对比分析表明,用修正后的指数研究该区的土壤湿度效果更好。     

科尔沁沙地生态环境特征分析

科尔沁沙地典型地区生态环境特征的分析表明,40年来科尔沁沙地的年均气温呈逐渐增加的趋势,与全球气温升高变化一致。年降水量的变化呈波动式增加,特别是从20世纪70年代中期到90年代中期年降水量的波动幅度增大。气候类型年际间呈半干旱、半湿润和湿润交替出现,其中半干旱气候出现频率为47．5％,半湿润气候为45％,湿润气候为7．5％。沙尘暴的发生日数从1961年以来呈下降趋势,到1984年以后低于平均水平。科尔沁沙地的土壤和植被的异质性决定了该区域的农牧交错特征,特定的风沙环境促进了农牧交错特征的变化。     

中国北方典型沙漠化地区沙漠化的对比研究

选择了中国北方极端干旱、干旱和半干旱三个地带的沙漠化典型地区, 即, 新疆塔里木河下游阿拉干、内蒙阿拉善盟吉兰泰和河北省丰宁县坝上等地区进行对比研究, 以阐明不同地带沙漠化过程的成因、发展趋势及其防治措施, 并探索建立预测沙漠化发展趋势的数学模式。     

流域土壤有效厚度水平衡验证及其对陆面水碳通量模拟的影响

由于土壤特性和植被分布具有区域性,不同流域土壤有效厚度存在差异,进而影响土壤蓄水容量和陆面水碳等通量的时空分布。以湿润地区的东江流域,湿润、半湿润地区的淮河流域以及半湿润、半干旱地区的泾河流域为研究对象,采用LPJ动态植被模型,以水量平衡为目标率定土壤有效厚度,分析不同气候区典型流域土壤有效厚度以及土壤蓄水容量和陆面水碳通量（径流量R,实际蒸散发量ET和净初级生产力NPP）变化。结果表明：东江、淮河、泾河流域的土壤有效厚度分别为70 cm、90 cm和140 cm,土壤有效厚度和蓄水容量随着气候干旱程度增加而增加;土壤有效厚度的修正有效减低该模型水平衡误差,对陆面水碳通量模拟结果的影响程度与区域气候条件有关,湿润地区多年平均径流深和实际蒸散发修正前后变化显著,半湿润、半干旱地区NPP变化显著。研究成果为提高LPJ模型在不同气候区应用可靠性提供参考依据。     

内蒙西部古居延—黑城地区历史时期环境的变化与沙漠化过程

沙漠系指第四纪时期由于自然因素所形成, 而沙漠化乃是在具有沙漠化发生潜在自然因素的基础上, 于历史时期内由于人为活动破坏脆弱生态平衡, 使原非沙漠的地区出现了类似沙漠景观的环境变化。换言之, 也就是人为活动对干旱及半干旱生态系统的过度干予所造成不平衡的环境退化, 生产力下降的一种方式。因此研究干旱及半干旱地区历史时期沙漠化过程、发展和演变趋势, 对于合理开发利用自然资源有着重要的意义。     

内蒙古半干旱草原下垫面地表辐射特征

中纬度半干旱草原是全球陆地生态系统的重要类型之一,也是我国北方主要的地表类型,为深入了解我国半干旱草原区陆面对大气的辐射强迫,选取锡林浩特国家气候观象台2010年的辐射观测资料,分析了内蒙古半干旱草原下垫面地表辐射平衡各分量、地表吸收辐射和有效辐射以及地表反照率的日变化和季节变化规律,并与西北典型干旱区作了对比分析。结果表明：半干旱草原区太阳总辐射季节变化特征非常明显,季节平均日积分值由大到小依次为夏季、春季、秋季、冬季,年总量为6 036.64 MJ/m²,与黑河地区绿洲接近,明显小于戈壁和沙漠下垫面的值;半干旱草原地表反射辐射年变化趋势较为复杂,在4～10月由于下垫面植被和土壤类型、湿度等的差异,半干旱草原地表反射辐射月平均值低于黑河地区草地和荒漠的值,但高于农田的值;地表吸收辐射季节变化规律与总辐射保持一致;大气长波辐射年总量为8 155.23 MJ/m²,低于黑河地区草地、荒漠和农田下垫面的值,主要是由于半干旱草原区地理纬度较高,全年平均气温较低造成的;在植被覆盖较好的6～9月,半干旱草原区地表长波辐射月总量为4 532.14 MJ/m²,低于黑河流域的荒漠区,而高于草地和农田的值;半干旱草原区地表有效辐射年总量为2 398.75 MJ/m²,小于黑河地区沙漠和戈壁下垫面而大于绿洲;半干旱草原区地表反照率年均值为0.35,均大于西北干旱区不同下垫面,主要由于半干旱草原区冬春季地表积雪覆盖时间明显长于干旱区,可见,地表积雪对反照率的影响非常大。     

21世纪初中国主要余粮区的空间格局特征

利用2000~2003年分县统计数据,以人均占有量为指标,重点研究21世纪初中国粮食主产区的空间格局及区域差异。研究结果表明：20世纪90年代后期以来,中国粮食生产重心进一步北移,同时出现“西扩”趋势。目前,20世纪90年代后期国家确立的粮食生产大县中近1/3人均粮食占有量已不足400kg,多分布在南方。全国3/4左右的余粮集中出产在东北地区、华北平原中南部地区、西部干旱、半干旱地区;2/3的余粮地区位于环境变化敏感地区,粮食产量波动大。这些地区的粮食丰歉直接影响到全国粮食市场价格的波动,中国粮食安全自然风险增大。加强上述地区的环境变化及粮食安全的自然风险研究,提高适应环境变化能力势在必行。     

我国半干旱地区现代沙漠化驱动因素的定量辩识

现代沙漠化的成因是目前沙漠化研究中争论较大的问题之一,其根源在于对现代沙漠化驱动因素的辨识不清,难以确定现代沙漠化过程中的主要驱动因素。本文对位于我国半干旱地区的主要沙漠化地区科尔沁、浑善达克、乌盟后山、共和盆地、藏北高原和藏南河谷地区内各选择一个典型区,分别是白音他拉、那日图、西井子、共和盆地、那曲地区和扎囊县,利用主成分分析和相关分析等定量方法,分析了6个典型区现代沙漠化过程中多种影响因素的作用,找出了现代沙漠化过程中的主要驱动因素。研究结果,6个典型研究区现代沙漠化的驱动因素具有综合性、地域性和主导因素的差异性,说明在我国半干旱地区的现代沙漠化是一个自然与人为因素共同作用的综合过程,其驱动因素有着较大的地域性和差异性。推广之,对我国沙漠化驱动力或成因的认识也不能一概而论,现代沙漠化的成因应具有一定的地域性。     

黄土高塬沟壑区绿水变化趋势及驱动因素分析

绿水是维持黄土高原陆生生态系统用水的重要水源,它与植被的生长密切相关,分析绿水的变化特征并探讨影响其变化的因素有助于解决干旱半干旱地区水资源短缺以及生态环境安全问题.以黄土高塬沟壑区典型流域——砚瓦川流域为研究对象,采用傅抱璞模型评价了该流域1981—2016年的绿水资源量,利用Mann-Kendall统计检验和滑动F...     

基于Landsat-TM和MODIS的非洲水体分布格局研究

卫星遥感是进行洲际或者全球尺度内陆水体信息提取的最有效、最为切实可行的技术手段。作为全球水资源较为匮乏的大洲,以遥感技术进行非洲内陆水体信息提取研究具有重要的应用价值。文章以2010年Landsat TM/ETM+卫星遥感影像数据为基础,辅以MODIS遥感影像,基于面向对象的分类方法,选用归一化差值水体指数（Normalized Difference Water Index,NDWI）及波段组合（Band 4/Band 2）进行水体信息提取。并根据不同气候区,选取4个典型区,监测年内水体的变化情况。结果表明：1）非洲内陆水体面积为311 479.2 km2,其中湖泊总面积为209 018.5 km2,占水体总面积的67.1%;河渠总面积64 550.1 km2,占20.7%;水库坑塘总面积37 910.7 km2,占12.2%。非洲拥有水库211个,总面积13 438.7 km2。2）撒哈拉以南的非洲是水体主要的分布区,统计分析表明约97%的水体分布在该地区。3）热带沙漠气候区湖泊面积呈减少趋势,热带草原气候区湖泊受干湿季节影响上下波动较大,热带雨林气候区和地中海气候区湖泊面积变化较小,总体上4个典型区水体面积变差系数＜10%。     

Changing climate affects vegetation growth in the arid region of the northwestern China

The northwestern China is a typical dry-land region of Inner Asia, where significant climate change has been observed over the past several decades. How the regional vegetation, particularly the grassland-oasis-desert complex, responds to such climatic change is poorly understood. To address this question, we investigated spatio-temporal changes in vegetation growth and their responses to a changing climate by biome and bioregion, using satellite-sensed Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) data from 1982 to 2003, along with corresponding climate data. Over the past 22 years, about 30% of the total vegetated area showed an annual increase of 0.7% in growing season NDVI. This trend occurred in all biomes and all bioregions except Sawuer, a subregion of the study area with no significant climate change. Further analyses indicated that NDVI change was highly correlated with the current precipitation and evapotranspiration in growing season but was not associated with temperature. We also found that NDVI was positively correlated with the preceding winter precipitation. These findings suggest that precipitation may be the key cause of vegetation growth in this area, even for mountain forests and grasslands, whose growth are often regarded to be limited by low temperate in winter and early spring.     

Spatio-temporal Patterns of Vegetation Change in Kazakhstan from 1982 to 2015

The Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), as a key indicator of vegetation growth, effectively provides information regarding vegetation growth status. Based on the Global Inventory Monitoring and Modeling System (GIMMS) NDVI time series data for Kazakhstan from 1982 to 2015, we analyzed the spatial pattern and changes in the vegetation growth trend. Results indicated that the three main types of vegetation in Kazakhstan are cropland, grassland and shrubland, and these are distributed from north to south. While the regional distribution pattern is obvious, the vegetation index decreased from north to south. The average NDVI values of the three main vegetation types are in the order of cropland > grassland > shrubland. During the period from 1982 to 2015, the NDVI initially increased (1982-1992), then decreased (1993-2007), and then increased again (2008-2015). The areas where NDVI decreased significantly accounted for 24.0% of the total land area. These areas with vegetation degradation are mainly distributed in the northwest junction between cropland and grassland, and in the cropland along the southern border. The proportions of total grassland, cropland and shrubland areas that were degraded are 23.5%, 48.4% and 13.7%, respectively. Areas with improved vegetation, accounting for 11.8% of the total land area, were mainly distributed in the mid-east cropland area, and the junction between cropland and grassland in the mid-east region.     

青海湖地区植被覆盖及其与气温降水变化的关系

使用1981年到2003年月NDVI(归一化植被指数）资料,计算了青海湖地区植被覆盖度,分析了该地区植被覆盖度的历史演变,发现其值在增大,尤其是从1996到2003年,青海湖地区的植被覆盖度都为正距平,NDVI年平均增长率为1.07×10-3。四季的植被覆盖度均为增加趋势,夏季增加最多。月平均温度与月植被覆盖度、春夏季降水与夏秋季植被覆盖度显著正相关。因此,热量条件和春夏季降水是影响青海湖地区植被生长的关键性因素。     

博格达峰地区冰川和积雪变化遥感监测及影响因素分析

20世纪以来,随着全球气候变暖加剧,冰川和积雪普遍退缩,严重影响到人类的生存和社会经济的可持续发展,这一问题在我国西北干旱区的博格达峰地区及其周边地区尤为突出。以博格达峰地区为例,利用1990—2016年Landsat 5与Landsat 8遥感影像,对比分析归一化积雪指数（NDSI）、归一化冰雪指数（NDSII）、归一化主成分雪指数（NDPCSI）和缨帽转换湿度指数（WET）在博格达峰地区监测冰川和积雪的能力,同时结合研究区周边气温、降水数据和研究区地形数据,探讨博格达峰地区冰川和积雪面积变化与区域地形、气候间的响应关系。结果表明：（1） WET相对于NDSII、NDSI和NDPCSI精度值更高,可以替代NDSI、NDSII监测博格达峰地区冰川和积雪面积。（2） 博格达峰地区冰川和积雪面积呈持续退缩的趋势。1990—2016年,冰川和积雪面积减少率约20.07%,且年退缩率不断增加。（3） 高程、坡度和坡向对冰川和积雪面积变化的影响较显著,山地阴影对其影响较弱,气温的升高是冰雪面积减少的主要因素。     

基于无人机遥感的高寒草原沙化模型及等级划分

高寒草原是青藏高原草地生态系统的主要组成,在防风固沙、野生动物保育等方面具有重要作用。近年来,在全球气候变化和人为干扰加剧的背景下,高寒草原沙化加剧,基于时空尺度监测范围及程度是防治高寒草地沙化的前提。以青海三江源区玛多县的高寒草原为研究区,结合大疆“精灵3”和“经纬M100”旋翼无人机和地面调查,探讨基于无人机遥测的植被指数在草地沙化调查方面的适宜性,以此为基础制定了高寒草原沙化模型及等级划分标准。结果显示：（1）通过对VDVI（Visible-Band Difference Vegetation Index）、ENDVI（Enhanced Normalized Difference Vegetation Index）和NGRDI（Normalized Green-Red Difference Index）指数与草地沙化指数GDI（Grassland Desertification Index）的相关分析,选取出高寒草地沙化研究最优植被指数为VDVI（R=0.9055）;（2）GDI与VDVI的关系模型为VDVI=0.3024GDI²-0.0335GDI+0.0119（R²=0.9326）。模型相对误差为1.779%（RMSE=0.165,R²=0.7447）,拟合精度较高;（3）基于无人机遥感植被指数的聚类分析,将研究区高寒草原沙化划分为5个等级,即无明显沙化（VDVI>0.2247）、轻度沙化（0.1493 < VDVI < 0.2246）、中度沙化（0.0924 < VDVI < 0.1492）、重度沙化（0.0692 < VDVI < 0.0923）和极度沙化（VDVI<0.0692）。     

Vegetation change and its response to drought in Inner Mongolia of northern China from 1998 to 2013

Vegetation plays a significant role in global terrestrial ecosystems and in combating desertification. We analyzed vegetation change in Inner Mongolia of northern China using the Normalized Difference Vegetation Index(NDVI) from 1998 to 2013, which is an important composite of Chinese National Ecological Security Shelter. The correlation between vegetation growth and drought quantified using the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index(SPEI) was also explored. Results show that vegetation in most of the study area has been rehabilitated to various degrees, especially in regions such as most of the Horqin Sandy Land, eastern Ordos Plateau, Hetao Plain, as well as the middle-northern Da Hinggan Ling Mountains. Vegetation improvement in spring was significant in most of the study area. Vegetation degradation was centrally distributed in Xilingol grassland close to the Sino-Mongolia border and abandoned croplands in Ulanqab Meng. Vegetation change trends and seasonal differences varied among different vegetation types. The biggest vegetation variation in the growing season was the belt-like distribution along those grasslands close to the precipitation isoline of 200 mm and the Sino-Mongolia border, but also variation in summer and autumn exist in obvious spatial differences between grasslands and forests. Drought largely influenced vegetation change of Inner Mongolia at 6-month scale or 12-month scale, except for forests of eastern Hunlun Buir Meng and deserts or gobi deserts of western Alxa Meng. Moreover,drought in the previous winter and early spring seasons had a lag effect on growing-season vegetation. Desert grassland was the most easily affected by drought in the study area. Anthropogenic activities have made great progress in improving local vegetation under the lasting drought background.     

塔城地区西北部低山草甸植被指数变化及其驱动力

以新疆塔城地区西北部低山草甸植被为研究对象,利用2001—2020年归一化植被指数（NDVI）、气象数据（年均气温和降水量）及社会经济发展数据（年末牲畜存栏数、肉类总产量和农牧民人均纯收入）,运用ArcGIS 10.5软件、R语言和matlab等语言,运用相关分析法和趋势分析法,研究了不同时段低山草甸植被NDVI、气象因子和社会经济发展数据的时空变化特征,从气候变化和人类活动角度探讨了影响低山草甸植被NDVI变化的驱动力,揭示了以往采取的草地恢复措施的有效性和时效性。结果表明：2001—2008年低山草甸植被处于“绿化”状态,“绿化”现象主要分布在研究区的西南、南部和东部,但存在“褐化”趋势,NDVI的降幅在夏季最大;2009—2020年处于“褐化”状态,“褐化”现象分布在除了研究区西南部的其他区域,但存在微弱的“绿化”趋势,NDVI的增幅在夏季最大;2001—2020年生长季总体呈“暖干”趋势,但2009年以来“暖干”趋势有所减缓,低山草甸的南部经历了一个降水减少的暖化过程,而西北和东北部则表现出降水增加的冷却过程;过去20年年末牲畜存栏数和肉类总产量都呈现先急速增加后平缓增加而又急...     

藏东南三江并流核心区植被时空动态变化及其气候驱动力分析

植被生长状况及其分布对气候等影响因子的响应是当前生态学研究的热点之一。基于2000—2016年MODIS NDVI数据和气象数据,用Sen+Mann-Kendall等方法分析了藏东南三江并流核心区植被的时空变化及其与气候因子的关系。研究结果表明：① 该区植被覆盖整体趋于稳定,呈缓慢增加趋势,不同植被类型覆盖空间异质性明显。② 植被变化趋势结果显示植被覆盖变化以稳定不变和改善趋势为主,区域总体呈稳中向好态势。③ 相关分析表明植被NDVI增加主要与气候暖化有关,与降水量相关性较小。此外,人类活动对植被影响的双重性表现为：大多地区植被改善受生态工程和围栏禁牧政策影响,局部地区植被退化则与城镇化进程加快有关。研究结果揭示气温是影响植被格局的主要气候因子,了解影响植被变化及其驱动因素的空间变异性可为山地植被生态环境保护建设提供一定的科学依据。     

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。