基于气候信息的河池市植被NDVI模拟

以河池市10个县(区)植被为研究对象,对2000～2016年MOD13Q1遥感数据进行预处理得到NDVI数据集,采用线性趋势分析、反距离加权插值等方法分析植被NDVI值年际变化规律、空间分布特征,探讨石漠化演变过程中多种气候因子与植被指数的相关性及作用机制,采用逐步回归分析法建立基于气候因子的植被NDVI拟合模型。结果表明:(1)2000～2016年河池市的NDVI值呈现逐年上升的趋势,倾向率约为48.15·a-1;在空间上,NDVI值呈现较为显著的经向分布特征,沿市中部地区向两边地区逐渐递增。(2)对植被NDVI起直接作用的主要是温度类气候因子,水分类气候因子对植被NDVI的直接作用不明显,且植被NDVI对降水、水汽压和相对湿度的响应存在一定的滞后,但对日照时数、平均气温、月极端最高气温和极端最低气温的响应滞后不明显。(3)选入植被NDVI拟合模型的气候因子为同期的平均气温和日照时数,模型的拟合R2为0.81,拟合精度较高。     

地球系统模式中植被净初级生产力百年尺度时空变化及其与气候的关系

利用6个地球系统模式模拟的植被净初级生产力（NPP）对1901～2005年NPP时空变化进行了研究,并结合气候因子分析了NPP的变化与气温和降水的关系。结果表明:（1）近百年来全球NPP呈现上升趋势,模式集合平均的趋势系数为0.88,通过了99.9%的信度检验;北半球的趋势比南半球明显。（3）近百年来800 g(C) m-2 a-1以上的NPP高值区主要分布在南美洲赤道地区、非洲赤道地区、中南半岛和印度尼西亚一带的热带雨林区;低值区主要分布在北半球高纬度地区、非洲北部地区、亚洲大陆干旱半干旱区以及青藏高原西北部地区。（3）全球NPP与气温百年演变在大部分地区主要为正相关关系,仅在赤道附近的南美洲、非洲以及印度地区为负相关关系,主要由于这些地区辐射是NPP的限制因子。全球NPP与降水的百年变化在大部分地区也主要是正相关关系,在非洲北部到西亚中亚的干旱半干旱地区为负相关关系。（4）6个地球系统模式在全球21个区域的大部分地区的NPP和气温降水的变化关系较为一致,西非地区不同模式变化不一致,NPP模拟的不确定性较大,其次是地中海地区。（5）东亚地区NPP与气候的百年演变同步并且相关性高,反映了强烈的植被大气相互作用过程。     

1961-2009年东北地区日照时数变化特征

根据1961-2009年东北地区104个气象站的日照时数、气温、降水、风速和相对湿度资料,利用趋势分析、Mann-Kendall分析和相关分析等方法,研究东北地区日照时数月、季、年的时空变化特征,同时还对可能影响日照时数的气候因子进行分析。结果表明：东北地区5月日照时数最高,12月日照时数最低。年日照时数呈显著减少趋势,平均每10 a减少40.5 h;除秋季日照时数变化不显著外,其他季节日照时数均显著减少。在20世纪80年代初期存在明显的突变,日照时数开始减少。东北地区日照时数大致呈西高东低的经向分布;除黑龙江北部地区外,其余大部地区日照时数均呈减少的趋势,其中吉林北部地区减少最为明显。东北地区日照时数与气温呈负相关关系,相关系数为-0.40;与降水呈负相关关系,相关系数为-0.37;与风速呈正相关关系,相关系数为0.53;与相对湿度呈负相关关系,相关系数为-0.32。前三者均通过了99.9 %的信度检验,相对湿度通过了99.5 %的信度检验。     

喀斯特石漠化区植被生态质量变化及其驱动因素分析—以贵州为例

基于构建的能够同时反映植被覆盖和生产能力的植被综合生态质量指数,采用趋势分析、相关分析和残差分析等方法,对贵州喀斯特石漠化区植被生态质量变化及其驱动因素进行研究。结果表明：（1）2000-2021年喀斯特石漠化区植被综合生态质量指数呈上升趋势,增速为0.7a-1,石漠化区内除省的西南部、中部和北部局地显著降低外,占94.59%的区域植被生态质量均呈显著上升;（2）植被综合生态质量指数与降水、气温的偏相关系数均以正相关性为主,其中显著正相关区分别占17.48%、68.79%,与气候因子的复相关系数以正相关分布为主,显著正相关区占到81.79%,石漠化区内气候变化的综合作用有利于植被生态质量的提高;（3）喀斯特石漠化区植被生态质量变化受气候变化和人类活动共同驱动,两者的贡献比例分布为18.84%、81.16%,人类活动起主导作用,近年来全省实施的生态建设工程对喀斯特石漠化区植被改善具有明显的促进作用。     

2005—2015年广东省森林生态系统净初级生产力时空变化特征

基于MODIS的森林植被净初级生产力(NPP)数据,辅以气候和土地利用数据,利用GIS和统计分析方法,探讨了2005—2015年广东省森林植被NPP的时空特征。结果表明:1)时间趋势上,2005—2015年广东省森林植被年NPP均值以及年NPP总量总体上均呈现波动上升的趋势。2)空间分布上,2005—2015年广东省森林植被NPP存在空间异质性。年NPP均值最大值为潮州市,最低的地区是中山市和湛江市。3)空间趋势上,广东省森林植被NPP有15.93%为无显著变化区域,显著上升和显著下降区域分别为63.45%和20.62%;2005—2015年广东省森林植被NPP呈显著下降的区域主要分布广东省北部地区的清远市、韶关市、河源市、梅州市以及零星分布在南部的湛江市,NPP呈显著上升的区域主要分布在广东省的中南部地区茂名市、阳江市、云浮市等。4)气温和降水对森林植被NPP均值的影响呈现明显的空间分异特征。     

辽宁省净初级生产力时空演变及其对地形因子的响应

植被净初级生产力（NPP）是评估生态环境质量的重要指标之一,为了探明辽宁省生态环境变化,利用MODIS-NDVI数据及CASA模型,对辽宁省2000—2018年NPP进行估算,并在此基础上分析了近19 a辽宁省NPP时空变化特征及其对地形因子的响应。结果表明：2000—2018年辽宁省植被NPP呈波动上升趋势,空间分布特征为东部高西部低;NPP变化趋势率为2.89 gC·m^-2·a^-1,其中,87.4%的地区呈增加趋势,且辽西北地区波动变化最为显著;高程和坡度对NPP变化的影响明显高于坡向;随着高程增加,NPP表现为先增加后平稳的趋势,高程500 m左右出现NPP最大值;随着坡度增加,NPP表现为先增加后略有减小的趋势,坡度35°左右出现NPP最大值;在高程为500 m以上、坡度为15°—35°范围内,NPP值最大。     

呼伦贝尔市NPP时空变化及其对气候的响应

利用2000—2015年MOD17A3数据和气象站点资料,分析呼伦贝尔市NPP的时空变化特征及其对气候变化的响应情况。研究表明,呼伦贝尔市平均植被NPP为261.02 gC/(m~2·a),总体呈自西向东依次递增的分布格局。NPP的年际变化呈波动增长趋势,平均变化率为5.51gC/(m~2·a),线性增长达到显著的区域主要位于呼伦贝尔草原、大兴安岭南部林地和大兴安岭与松嫩平原过渡的耕地。16个气象站周边的NPP与各站年降水量均呈正相关,且除莫力达瓦达斡尔族自治旗(简称莫旗)外均通过了0.01水平的显著性检验,NPP与年平均气温均呈负相关,但除海拉尔区外均未通过显著性检验,NPP与日照时数正、负相关的台站同时存在。由此可知,降水是影响呼伦贝尔市NPP变化的主要因素。     

近55a新疆植被净初级生产力的时空变化

利用大气植被相互作用模型AVIM2分析了时间长度为55 a、空间分辨率为0.05°×0.05°的新疆植被净初级生产力(NPP),分析了气候变化下NPP的时空演变特征,并研究了其与气温和降水量的关系。结果表明,(1)近55 a新疆NPP平均值为92.4 gC·m~(-2),其中1993年最高为107.1 gC·m~(-2);2014年最小为79.0 gC·m~(-2)。近55 a新疆NPP总量的时间动态变化呈缓慢增加趋势,每10 a的递增速率约为1.8 gC·m~(-2)。(2)夏季是NPP最大的季节,其次是秋季,春季列第三位。山区NPP值较平原高。(3)新疆NPP对降水量变化呈显著正相关,气温的变化对NPP的影响不显著,说明降水的增加相对气温的升高,对新疆植被净初级生产力的变化有着更加积极的影响。     

东亚地区陆地植被净初级生产力与夏季气候的模拟

利用中国科学院大气物理研究所(IAP)一个海洋-大气-动态植被耦合模式(GOALS-AVIM),进行了100年模拟积分.基于模拟结果,对东亚地区的植被净初级生产力(NPP)、降水、地面气温和短波辐射的季节变化进行了标准化对比,分析了NPP的时空格局与气候因子(气温、短波辐射和降水)的关系;利用奇异值分解(SVD)对东亚夏季降水场和NPP的关系进行分解.结果表明,夏季东亚地区植被NPP及相关气候因子的时空变化规律明显,耦合模式可以很好地模拟出观测存在的降水及NPP、LAI(叶面积指数)大值区随季节北移南退的形态;由于耦合模式中AVIM的双向特点,模式模拟的NPP与其他物理场的季节变化有很强的对应关系,而且在不同时间和地区,NPP与降水、地面气温、短波辐射表现出不同的对应关系,其中植被NPP时间变化与气温和降水的相关性都较高;从NPP场和降水场夏季逐月标准化距平奇异值分解的空间分布模态来看.NPP与降水在时空场上表现出很强的耦合性,NPP的空间格局与降水存在较好的相关性,不同地理位置的相关性强弱不同,分解出的降水场异常相关模态也再现了东亚夏季降水移动的时空特征,同时东亚雨带随季节变化与NPP的气候变率表现出不同的对应模态.     

辽宁省植被覆盖度时空演变及其对气候因子的响应

基于MODIS-NDVI数据及像元二分模型,对辽宁省植被覆盖度进行估算,并在此基础上探讨了辽宁植被覆盖度时空演变特征及其对气候因子的响应,结果表明：2000-2018年辽宁省植被覆盖度整体呈波动增加趋势,年平均增长速率为0.38%,呈增加趋势的面积占总面积的92.3%;2000年以来,裸地及低覆盖区域占比逐年减小,中低覆盖、中覆盖及高覆盖区域占比分别增加11.35%、11.00%和9.22%;辽宁省植被覆盖度与气候因子的关系表现出明显的空间差异性,其中,西部易旱地区覆盖度与气温呈显著负相关,与降水呈正相关,东部地区覆盖度与气温呈正相关,与降水呈负相关;辽宁植被覆盖度对降水的响应存在一个月的滞后期,对气温的响应无滞后效应。     

黄河流域蒸散发与气温和降水以及风速的相关性分析

黄河流经我国干旱半干旱地区,其流域蒸散发变化对当地的生态安全和经济发展尤其重要。本文利用欧洲中期天气预报中心第五代再分析产品（ERA5）定量分析了1979-2020年黄河流域蒸散发的时空变化特征,并结合气温、降水和风速数据,对黄河流域蒸散发与3种气候因子进行了相关性分析。结果表明：黄河流域蒸散发在1979-2020年呈波动下降趋势,空间分布差异明显,源区附近蒸散发上升,上游的干旱区附近蒸散发基本不变,而中游和下游地区主要呈现下降趋势。1979-2020年黄河流域气温持续上升,降水呈波动下降趋势,风速呈上升趋势。对黄河流域蒸散发与气候因子的相关性分析表明,蒸散发与气候因子的相关性空间差异较为明显,蒸散发与气温、风速呈负相关,与降水呈正相关的区域占流域的较大部分;而在复相关性方面,黄河流域大部分地区蒸散发与气候因子的相关性较强,其中以流域上游的干旱区附近复相关性最强。研究黄河流域不同地区蒸散发与气候因子的相关性可为黄河流域水资源的开发管理和区域气候调节提供科学参考。     

1961～2013年中国蒸发皿蒸发量时空分布特征及其影响因素

分析了1961～2013年中国1302个台站的蒸发皿蒸发量（Pan Evaporation,PE）的时空分布特征并探讨了影响PE变化的主要气候因子。结果表明:站点平均PE在全年和四季都呈明显下降趋势,且在1978年发生了突变。PE在华北平原、新疆、广东、广西及海南等地呈现出显著的下降趋势,而在福建、浙江和贵州等地为显著上升的趋势。用年平均PE距平场经验正交函数做经验正交函数（EOF）分解得到:在第一模态（EOF1）中,1981年时间系数由负转正,EOF1的空间模态与PE的变化有较好的一致性;第二模态（EOF2）中PE距平呈南北反向分布,2002年以后PE在北方减小,在南方增大。通过计算PE与近地面5个气象因子（降水、气温、风速、湿度、日照时数）的偏相关系数后发现:除了降水外,其余4个因子都和PE有很好的相关性。风速与PE为显著正相关,且相关系数最大的区域与EOF1中PE变率最大的区域吻合;相对湿度与PE为显著负相关;PE与气温的相关系数都为正值,且相关系数最大的区域对应于PE显著增加的地区,而与日照时数的相关系数在除春季以外的其他季节都大于0.6。进一步分析发现,风速和日照时数与PE的关系受两个气象因子的线性趋势影响较大,以此推断出PE的下降趋势应该很大程度是受风速和日照时数减小的影响。此外,干旱发生时,PE明显偏大,降水、气温、湿度和日照时数的变化也都对PE增大有明显的贡献,PE对干旱有很好的指示作用。     

西南地区植被变化与气温及降水关系的初步分析

利用卫星遥感植被归一化指数(NDVI)资料和西南地区96个实测台站的月平均气温以及降水资料,初步分析了西南地区植被变化与气温及降水的关系。结果表明:近20年来西南地区植被覆盖状况较好,其中夏季植被覆盖最好,冬季植被分布空间差异最大;西南地区植被整体呈增加趋势,同时也存在较明显的季节和区域差异:春季西南大部分地区植被以增加为主,夏季、秋季全区以减少为主,冬季则以增加为主且存在明显的东西反向特征,东部减少西部增加。时滞互相关分析表明:西南地区11~2月份的植被对超前其1~2个月的气温以及夏季的植被对春季气温的敏感性比较大,3~4月的植被生长对上年夏季的降水敏感性比较大;同期时,1~3月植被和气温为正相关关系,6~9月的植被生长和降水为明显的负相关关系;在植被超前气候的条件下,1~2月的植被和滞后1~2个月的气温呈正相关关系,与滞后1个月的降水有明显的负相关关系。      

西南地区植被变化与气温及降水关系的初步分析

利用卫星遥感植被归一化指数（NDVI）资料和西南地区96个实测台站的月平均气温以及降水资料,初步分析了西南地区植被变化与气温及降水的关系。结果表明：近20年来西南地区植被覆盖状况较好,其中夏季植被覆盖最好,冬季植被分布空间差异最大;西南地区植被整体呈增加趋势,同时也存在较明显的季节和区域差异：春季西南大部分地区植被以增加为主,夏季、秋季全区以减少为主,冬季则以增加为主且存在明显的东西反向特征,东部减少西部增加。时滞互相关分析表明：西南地区11～2月份的植被对超前其1～2个月的气温以及夏季的植被对春季气温的敏感性比较大,3～4月的植被生长对上年夏季的降水敏感性比较大;同期时,1～3月植被和气温为正相关关系,6～9月的植被生长和降水为明显的负相关关系;在植被超前气候的条件下,1～2月的植被和滞后1～2个月的气温呈正相关关系,与滞后1个月的降水有明显的负相关关系。     

西藏藏北高原典型植被生长对气候要素变化的响应

选取西藏藏北高原西部高寒草原植被、中部高寒草甸植被及东南部高寒灌丛草甸植被 3 种藏北地区最典型的植被类型, 结合临近 3 个气象观测站的资料, 分析这 3 种典型植被类型地区 1999—2001 年旬平均气温、旬总降水量和 SPOT VEGETATION 卫星 10 d 最大值合成归一化植被指数 (NDVI) 变化特征以及 3 种典型植被基于 SPOT VEGETATION NDVI 的生长变化对旬平均气温和旬总降水量两个主要气候要素变化的响应关系。 结果表明: 藏北地区降水资源的空间分布特点是东南部向西北部逐渐减少, 气温则由南向北逐渐递减, 与降水资源分布相反, 蒸发量西部高, 东部低; SPOT VEGETATION NDVI 能够较为准确地反映 3 种典型植被生长变化特征, 所反映的植被返青期和枯黄期等重要植被生长阶段与由积温计算的植被生长特征基本一致; 藏北地区基于 SPOT VEGETATION NDVI 的植被生长变化与气温的相关系数明显高于与降水的相关系数 , 其中以那曲为代表的高寒草甸植被的 NDVI 与旬气温和旬降水总量的相关系数最大, 分别为 0.81 和 0.68 , 表明藏北地区由于海拔高, 气候寒冷, 气温对该地区植被生长的影响明显高于降水的影响, 即该地区植被生长变化对气温的响应程度明显高于对降水的响应程度 , 是植被生长的限制性因素; 不同植被类型对气温和降水两个要素的响应程度大小依次是高寒草甸、高寒灌丛草甸和高寒草原。     

1981-2008年中国陆地植被NPP对气候变化响应的敏感性试验

在验证CENTURY模型对中国陆地植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)模拟能力的基础上,利用该模型探讨了1981-2008年中国陆地植被NPP的年际变异和变化趋势对CO₂浓度、温度和降水变化的响应。结果表明,中国陆地植被NPP对不同气候因子的响应程度存在明显不同。其中,CO₂浓度变化对植被NPP年际变异的影响不显著,但能够引起中国大部分地区植被NPP趋势系数增大;温度对中国中高纬度地区植被NPP的年际变化影响显著,但就全国范围而言,植被NPP年际变异对温度变化的响应程度总体低于对降水变化的响应程度;降水变化是对中国植被NPP变化趋势起主导作用的气候因子。此外,综合考虑温度和降水变化的影响发现,植被NPP变化趋势的响应特征类似于降水单独变化时植被NPP变化趋势的响应特征。     

通辽市植被生态质量变化分析

为研究通辽市植被生态质量变化特征,文章利用MODIS归一化植被指数(NDVI)和气象监测资料,分析了通辽市2000—2019年生长季植被覆盖度、净初级生产力(NPP)以及植被生态质量指数变化特征,并分析了三者与气候因子的相关关系,以期为建设“生态通辽”提供决策依据。结果表明:(1)研究区生长季植被覆盖度平均值从2000年的36.26%上升至2019年的49.57%,平均每年增加0.54%;(2)研究区植被NPP平均值从2000年的198.04 gC·m-2增加到2019年的404.54 gC·m-2,平均每年增加8.63 gC·m-2;(3)研究区植被生态质量指数平均值由2000年40.28增加到2019年的70.87,平均每年增加1.25,2019年植被生态质量达到2000年以来最好;(4)研究区生长季植被覆盖度、植被NPP、植被生态质量指数与生长季平均气温呈不显著的负相关,与降水量呈极显著的正相关,表明降水量是研究区植被生态质量显著正向因子。     

2000-2017年甘南牧区植被变化特征及其影响因子

基于MOD13A3数据，建立2000-2017年甘南牧区植被覆盖时空数据集，分析了甘南牧区植被的时空分布及其变化特征，并利用同期气象数据探讨气象因子对其影响。结果表明，甘南牧区植被水平上呈南多北少的分布格局,与降水量分布基本一致；垂直分布上南部随海拔升高植被减少，北部随海拔升高植被增加。总体上，甘南牧区植被覆盖有增加趋势。气温、降水与日照时数是影响甘南牧区植被变化的重要因子，但2011年以后气温、降水及日照时数对植被变化的影响有所降低，其中5-6月降水量对亚高山草甸区植被变化的影响由显著正相关转为负相关。     

气候变化对石羊河流域生态环境的影响分析

利用石羊河流域1959—2018年气象、水文和卫星遥感资料,采用线性倾向率、滑动t检验和相关系数(Pearson)等方法,分析石羊河流域内生态环境因素的变化事实及相互关系,得到气候变化对流域生态环境的影响程度。结果表明：石羊河流域气温呈显著上升趋势,增温速度为下游0.42℃·(10 a)^-1>中游0.36℃·(10 a)^-1>上游0.35℃·(10 a)^-1,近10 a增温最显著,较20世纪60年升高了1.67℃。四季气温均呈显著上升趋势,增温速度为冬季>秋季>春季>夏季。降水呈缓慢增加趋势,增幅为上游8.3 mm·(10 a)^-1>中游7.0 mm·(10 a)^-1>下游4.1 mm·(10 a)^-1,近10 a增加最显著,较20世纪60年代增加了17%。四季降水呈弱增加趋势,增加幅度为夏季>春季>秋季>冬季。河流流量基本持平,植被覆盖面积和归一化植被指数(NDVI)显著增大。近20 a流域气候...     

湖北省气温日较差与气象因子的相关分析

利用湖北省10个气象站1961～1995年气温日较差及同期7个气象要素资料,计算了气温日较差与7个要素的年、季、月值相关系数.结果表明:气温日较差与日照时数显著正相关,与总云量、低云量、相对湿度、水汽压显著负相关,与平均风速、降水量几乎不相关.60年代以来,湖北省气温日较差减小主要是由于日照时数减少、云量增多引起的.