东西伯利亚苔原—泰加林过渡带植被遥感物候时空特征及其对气温变化的响应

物候变化是气候变化的重要指示器,通过对植被物候时空变化的研究可以为进一步分析全球气候变化提供依据。基于2000—2017年MODIS-NDVI时间序列数据,利用不对称高斯函数和动态阈值法,提取、分析了东西伯利亚苔原—泰加林过渡带植被生长季起始期（SOS）、结束期（EOS）、中期（MOS）和长度（LOS）4种植被遥感物候参数的时空变化格局。同时结合同期CRU（Climate Research Unit）气温观测数据,分析了4种物候参数对气温变化的响应关系。结果表明：遥感物候参数可以直接、有效地反映气温的变化：研究区64°N以南区域4—5月气温升高,对应区域SOS提前5~15 d;64°N~72°N之间5—6月气温升高,对应区域SOS提前10~25 d;最北端北冰洋沿岸6月气温升高幅度较小且7月气温降低,对应区域SOS推后15~25 d;西北部8月、西南部9月气温降低,对应地区EOS提前15~30 d;67°N以南区域9—10月气温升高,对应区域EOS推后5~30 d;EOS的变化对气温变化较SOS更为敏感,较小的气温波动即引起EOS较大的变动;研究区内植被生长季整体呈前移趋势,且西北部LOS缩短,中部、南部LOS延长。     

2001-2010年秦岭森林物候时空变化遥感监测

植被物候是陆地生态系统对全球气候变化响应的最佳指示器,研究其时空变化对深入理解陆面水热过程、碳循环过程及预测陆地生态系统的时空变化具有重要意义。本文采用2001-2010年MODIS MOD09A1产品,通过引入MOD09A1的时间控制层DOY(Day of Year)提高EVI的时间精度;采用最大变化速率法和阈值法相结合提取秦岭森林物候期。结果表明,随着水热条件变化,由低海拔至高海拔,东南向西北,生长季始期(Start of Growth Season, SOG)逐渐推迟,集中在第81~120 d(即从3月下旬-4月末);生长季末期(End of Growth Season, EOG)逐渐提前,集中在第270~311 d(10月初-11月上旬);生长季长度(Length of Growth Season, LOG)逐渐缩短,集中在150~230 d。秦岭森林物候期与海拔关系密切,海拔每升高100 m,SOG推迟2 d,EOG提前1.9 d,LOG缩短3.9 d。2001-2010年,森林SOG提前、EOG延后和LOG延长主要分布于秦岭中高海拔区;SOG延后、EOG提前和LOG缩短主要分布在海拔1000 m以下部分区域。高海拔区物候的年际变化要比低海拔区复杂,2000 m以上区域SOG提前、EOG提前、LOG缩短。上述研究结果量化了不同海拔梯度森林的物候差异,揭示了近10年秦岭森林物候的时空格局,可为秦岭地区生态环境评价和保护提供科学依据。     

Quantitative response of vegetation phenology to temperature and precipitation changes in Eastern Siberia

Significant changes to the world’s climate over the past few decades have had an impact on the development of plants. Vegetation in high latitude regions, where the ecosystems are fragile, is susceptible to climate change. It is possible to better understand vegetation’s phenological response to climate change by examining these areas. Traditional studies have mainly investigated how a single meteorological factor affects changes in vegetation phenology through linear correlation analysis, which...     

气候变化背景下1981-2010年中国玉米物候变化时空分异

基于中国玉米种植区内114个农气站1981-2010年的长序列物候观测数据,量化分析了玉米8个连续物候期的时空分异特征和相应的生长阶段长度变化规律。结果表明：1981-2010年间,玉米生育期内平均温度和有效积温(GDD）呈现增加趋势,降水量和日照时数呈现减少趋势。气候变化背景下,玉米物候期发生了显著变化。春玉米物候期以提前趋势为主,包括西北内陆玉米区春玉米、西南山地丘陵玉米区春玉米;夏玉米和春夏播玉米各物候期在不同区域均呈现推迟的趋势,西北内陆玉米区夏玉米各物候期推迟的幅度大于黄淮平原夏玉米各物候期推迟的幅度。玉米物候期的变化改变了相应生长阶段的长度,中国春/夏/春夏播玉米营养生长期（播种期—抽雄期）呈现不同程度的缩短趋势,而对应的生殖生长期（抽雄期—成熟期）呈现不同程度的延长趋势;春玉米生育期（播种期—成熟期）延长,夏/春夏播玉米生育期缩短。     

Holocene aquatic ecosystem change in the boreal vegetation zone of northern Finland

We studied multiple variables in a sediment core from Lake Kipojärvi, northern Finland, to investigate Holocene ecosystem changes in relation to catchment characteristics and known climate variations. We focused on a forested catchment because previous paleolimnological studies conducted in Fennoscandia focused mainly on subarctic lakes within a range of shifting treeline(s). Data on aquatic macrophytes, diatoms, Cladocera, C:N ratio, organic matter (LOI) and regional vegetation (pollen), revealed a three-phase limnological development. The early Holocene, species-rich, mesotrophic lake was transformed into an oligotrophic, species-poor aquatic ecosystem by the early middle Holocene, ca. 7,500 cal years BP, earlier than has generally been reported. The transition involved considerable changes in aquatic macrophytes. Changes in the Cladocera and diatom communities appear to have been linked to aquatic macrophyte development, which in turn, was probably regulated by catchment development and hydrology, and a consequent decrease in nutrient input from the catchment. During the more humid late Holocene, surface flow from the catchment probably increased, but the lake??s nutrient status remained oligotrophic. Possible reasons for low nutrient concentration in the late Holocene include: 1) slower biogeochemical cycling due to cooler climate, 2) a new hydrologic outlet and associated shorter water-retention times, and 3) accelerated peatland development in the catchment that affected water flow patterns and nutrient cycling.     

中国第二、三级阶梯地形过渡带山前植被物候时空变化探析

基于1982—2015年GIMMS NDVI 3g V1.0数据、3小时温度、逐日降水和日太阳辐射数据集、数字高程模型、中国植被区划数据及实测物候验证数据,利用季节性植被物候提取法、Theil-Sen median趋势分析法和偏最小二乘回归分析等方法,研究中国第二、三级阶梯地形过渡带植被物候的时空变化规律,探讨植被物候对海拔、经纬度和气候变化的响应。结果表明：① 34 a间过渡带山前植被物候时空变化显著。时间上,植被物候呈返青期（Start Of Season, SOS）提前（-0.3187 d/a, p<0.01）、枯黄期（End Of Season, EOS）推迟（0.1171 d/a, p>0.1）和生长季长度（Length Of Growing Season, LOS）延长（0.4358 d/a, p<0.01）趋势;空间上,按SOS像元的86.24%提前、EOS像元的69.66%推迟和LOS像元的84.42%延长分布。② 34 a间过渡带山前植被物候地带性特征明显。垂直地带性方面,在中低纬度地区的物候始末期受以400 m等高线为界的海拔梯度影响,由平原到山地产生SOS平均提前8d,EOS提前25~36 d的分段式变化;水平地带性方面,低纬度和中高纬度地区的植被物候以35°N（秦岭-淮河一线,中国南北方的分界线）、43.5°N（暖温带落叶阔叶林区与温带草原区的分界）为转折点,由南向北SOS以-0.78 d/°、4.89 d/°和-1.56 d/°分段变化,EOS以-3.96 d/°、-1.85 d/°和0.89 d/°分段变化。③ 34 a间过渡带植被物候受气象因素驱动。对于植被返青期,气温对中纬度地区SOS的影响最大,降水的贡献随着纬度的降低而增大,太阳辐射在中纬度地区的贡献力大于低纬度地区;对于植被枯黄期,中纬度地区对EOS的多因素贡献力为太阳辐射>气温>降水（太阳辐射对草原区无贡献力）,低纬度地区贡献力排序与之相反;本研究对宏观地理带中不同植被区划的物候变化认知有学术意义,也为地理因素与气候因素共同影响的植被物候变化提供了新的认识。     

伏牛山地森林植被物候及其对气候变化的响应

研究植被物候是理解植被与气候关系的重要途径。在植被对气候变化响应的敏感地区,开展植被物候研究有助于揭示气候变化对植被的影响机制。基于2000-2015年MODIS EVI时间序列影像数据,利用Savitzky-Golay （S-G）滤波方法和动态阈值法提取伏牛山地2000-2015年森林植被物候参数,结合气温、降水数据,运用Man-Kendall趋势检验、Sen斜率、ANUSPLIN插值和相关性分析等方法,研究伏牛山地森林植被物候对气候要素（气温、降水）变化的响应。结果表明：① 伏牛山地森林植被生长季始期主要集中在第105~120 d,生长季末期主要集中在第285~315 d,生长季长度主要集中在165~195 d。从海拔梯度看,随海拔升高,生长季始期、末期和长度整体上分别呈显著推迟、提前及缩短趋势。② 生长季始期和生长季末期整体上呈推迟趋势,推迟的像元分别占森林植被的76.57%和83.81%。生长季长度整体呈延长趋势,延长的像元占比为61.21%。生长季始期变化特征主要是由该地区的春季气温降低所导致的。③ 研究区森林植被生长季始期与3月平均气温呈显著偏相关,且呈负相关的区域最多,即3月平均气温降低,导致生长季始期推迟;生长季末期与9月降水呈显著偏相关区域最多,且两者主要呈正相关,即9月降水增加,使生长季末期推迟。植被生长季长度由整个生长期的气温和降水来共同作用,对大多数的区域而言,8月的平均气温和降水与生长季长度的关系最为密切。     

荒漠-草原生态交错区植物对温度变化的动态响应--以美国新墨西哥州Sevilleta生态交错区为例

美国新墨西哥州中部的Sevilleta荒漠-草原生态交错区是监测全球气候变化和人类活动对生物影响的重要区域之一。本文以Sevilleta荒漠-草原生态交错区为例,利用气象资料和物候观测数据,通过回归和相关分析,研究在当前全球气候变暖的条件下,温度变化对交错群落的影响。研究结果表明,最近10年（1989¹998）该区域的温度变化具有反向不对称性:夏秋季节最高气温升高很明显,冬春季节最低气温降低较明显,而年平均最高气温升高较明显,平均最低气温和平均气温变化不明显。本区荒漠/草原过渡群落的两种优势物种Bouteloua eripoda和Bouteloua gracili对温度的变化表现出不同的动态响应。第二优势种Bouteloua gracilis的盖度随着冬春最低气温的降低呈现明显的下降趋势。第一优势种Boutel-oua eripoda的盖度与冬春最低气温之间没有明显的相关性。温度的变化对群落的结构目前还没有产生明显的影响。     

基于垂直带谱的南北过渡带1:5万植被类型图遥感制图研究——以太白山为例

The compilation of 1:250,000 vegetation type map in the North-South transitional zone and 1:50,000 vegetation type maps in typical mountainous areas is one of the main tasks of Integrated Scientific Investigation of the North-South Transitional Zone of China.In the past,vegetation type maps were compiled by a large number of ground field surveys.Although the field survey method is accurate,it is not only time-consuming,but also only covers a small area due to the limitations of physical environment conditions.Remote sensing data can make up for the limitation of field survey because of its full coverage.However,there are still some difficulties and bottlenecks in the extraction of remote sensing information of vegetation types,especially in the automatic extraction.As an example of the compilation of 1:50,000 vegetation type map,this paper explores and studies the remote sensing extraction and mapping methods of vegetation type with medium and large scales based on mountain altitudinal belts of Taibai Mountain,using multi-temporal high resolution remote sensing data,ground survey data,previous vegetation type map and forest survey data.The results show that:1)mountain altitudinal belts can effectively support remote sensing classification and mapping of 1:50,000 vegetation type map in mountain areas.Terrain constraint factors with mountain altitudinal belt information can be generated by mountain altitudinal belts and 1:10,000 Digital Surface Model(DSM)data of Taibai Mountain.Combining the terrain constraint factors with multi-temporal and high-resolution remote sensing data,ground survey data and previous small-scale vegetation type map data,the vegetation types at all levels can be extracted effectively.2)The basic remote sensing interpretation and mapping process for typical mountains is interpretation of vegetation type-groups→interpretation of vegetation formation groups,formations and subformations→interpretation and classification of vegetation types&subtypes,which is a combination method of top-down method and bottom-up method,not the top-down or the bottom-up classification according to the level of mapping units.The results of this study provide a demonstration and scientific basis for the compilation of large and medium scale vegetation type maps.     

Spatiotemporal variations of eco-environment in the Guangxi Beibu Gulf Economic Zone based on remote sensing ecological index and granular computing

Journal of Geographical Sciences - Accurate and rapid evaluation of the regional eco-environment is critical to policy formulation. The remote sensing ecological index (RSEI) model of the Guangxi...     

艾比湖流域植被时空变化及驱动力分析

植被是反映陆地生态系统变化的敏感因子之一,对维持和调节生态系统稳定具有重要作用.以生态脆弱区艾比湖流域为研究区,采用地理探测器模型,研究艾比湖流域自然、人文因子及其交互作用对植被时空覆盖变化的影响,分析各影响因子促进植被生长的适宜范围(类别).结果表明:(1)2000—2020年艾比湖流域归一化植被指数(NDVI)呈现...     

中国北方农牧交错带春季风速的年际变化与冬季海温的关系

利用中国北方农牧交错带1979—2016年64个气象台站的逐日风速资料、ERSST海温数据以及ERA-Interim再分析资料,探讨了前期冬季海温与北方农牧交错带春季风速年际变化的关系。研究表明,北方农牧交错带春季的风速存在强烈的逐年波动,年际方差占总方差的比例为36%。影响农牧交错带春季风速年际变化的前期冬季海温在北大西洋20°N~65°N区域呈现“负、正、负”的异常分布,在北太平洋10°N~55°N、130°W~180°区域呈现“负、正”的异常分布。冬季的海温异常与研究区春季风速年际变化联系的桥梁是北半球大尺度大气环流的异常。当北大西洋海温从高纬至低纬呈现“负、正、负”的异常分布时,从北大西洋至东亚位势高度呈明显的“正、负、正、负”的波列特征;当北太平洋海温从高纬至低纬呈现“负、正”的异常分布时,从北太平洋至东亚位势高度呈“负、正、负、正、负、正”的三波型分布。二者均能影响东亚地区春季大气环流的变化,导致东亚地区上空产生一个异常的气旋性环流,该气旋性环流在对流层中层与低层均存在,是造成研究区风速变化的直接原因。冬季海温与研究区春季风速的显著相关,说明冬季海温对农牧交错带春季风速的年际变化具有超前指示意义。利用北大西洋和北太平洋海温异常中心区的冬季海温作为预报因子,建立春季风速预报模型,可以解释风速年际变化的32%,回报交叉验证结果表明,海温与风速的时间滞后关系是显著和稳健的。     

龙口市海岸带土地利用动态变化分析

利用多期遥感数据,采用目视解译和人机交互计算机分类技术提取1984至2004年间龙口市海岸带土地利用信息,从土地利用总量变化、土地利用变化速度、土地利用类型之间的相互转化、土地利用类型变化的海岸区位效应等方面分析龙口市海岸带动态变化特点。研究结果表明,20年间龙口市海岸带一半以上的土地类型发生了变化,变化速度逐年增加,后期明显大于前期;转化方向上主要表现在耕地向园地的转化,其次是耕地、园地、林地向建设用地的转化;变化的区位特征是距海越近,海岸带特征地类的变化越明显,反之,距海越远,内陆土地利用变化的特点表现得越突出。     

甘肃中东部植被生长季NDVI时空变化及其对气候因子的响应

为分析研究生态保护与修复工程实施背景下甘肃中东部植被生长季NDVI时空变化及其对气候因子的响应,采用MODIS数据产品MOD09Q1,运用最大值合成法、趋势分析法与相关分析法,对该区域2008—2016年NDVI的时空变化特征及其对气候因子的响应进行了分析研究。结果表明：（1） 时间层面上,2008—2016年植被生长季NDVI呈现出增加的趋势,增加速率为0.001 4 a^-1,2012年增幅最大;空间层面上,2008—2016年研究区内的低山丘陵区和平原区的植被生长季增加明显;部分中起伏山地植被活动减弱。（2） 生长季NDVI对不同气候因子的响应程度不同,在P<0.05的显著性水平下,生长季NDVI对气温的变化最敏感,区域内大部分面积上二者呈现出强相关与极强相关;降水次之,以中等相关与强相关为主;太阳辐射最小,以弱相关甚至不相关为主。研究结果可为针对区域差异性并有所侧重的生态工程的实施提供相应的参考与依据,从而加强区域生态安全,进而促进国家生态安全屏障的加快建设。     

Evaluation of forest cover change using remote sensing techniques and landscape metrics in Moncayo Natural Park (Spain)

Monitoring the change in land cover in natural places, such as ecotones, has become an important tool for forest management, especially in protected areas. The present work analyses the spatial and temporal changes in forest cover in Moncayo Natural Park (Spain) from 1987 to 2010 using remote sensing techniques, geographical information systems (GIS) and quantitative indices of landscape ecology. Four Landsat images were used to map nine representative land cover categories in this preserved area in both years. The overall classification accuracies in land cover cartographies in 1987 and 2010 were 87.65% and 84.56%, respectively. Landscape metrics obtained at the landscape level show an increase in fragmentation and, as a result, an increase in landscape spatial diversity. Focusing on the class level, the results show a forest expansion of sessile oaks (Quercus petraea) and beech forest (Fagus sylvatica), two important bioclimatic indicators in this natural park, because they are the southernmost locations for these species in Europe. The decrease of mainly introduced pine forest and the transformation of mixed shrub areas into natural forested areas explain the aforementioned increase in fragmentation. These results are in agreement with the strategies for nature conservation designed by forest managers during the period evaluated.     

卫星遥感检测高原湖泊水面变化及与气候变化分析

对西藏西部的玛旁雍错、中部的纳木错和南部的普莫雍错三大湖泊地区,采用中巴资源卫星自1999年至2007年长时间序列的影像数据,通过最佳波段组合和时相的选取,高精度几何配准和镶嵌以及进行边缘信息提取等处理,绘制湖面变化解译图。并用一景同期ETM 图像作为辅助数据计算湖区地物光谱反射率曲线以辅助分类。为避免个别年份湖面变化出现偶然性,采用几个相邻年份湖面求取平均值的方法统计近年湖面面积。其结果与1984年中国科学院青藏高原综合科学考察队的数字对比表明,西藏南部的普莫雍错和中部的纳木错湖面有明显扩张,分别扩张了大约4.01%和4.55%;而西部的玛旁雍错近年间变化不大,甚至略有萎缩趋势,相比1984年也仅增长了1.31%。为研究西部地区和中东部地区出现不同变化的主要原因,通过对水位数据和气象特征因子的相关性分析,及对三地区近34年的气象资料,包括年均温度、年均降雨量、年均蒸发量等进行距平均值曲线拟合,发现中东部年均温和降雨量均呈显著增加趋势,而西部降雨量则呈微弱减少趋势。这说明近期湖面的扩张与气象资料分析的变化情况具有很好的一致性,反映遥感方法在湖泊水域变化检测方面具有较高的可用性。     

基于卫星遥感的北京城乡植物物候差异

利用2002-2009 年1 km分辨率的MODIS NDVI数据,通过提取春季NDVI上升最快的日期和秋季NDVI下降最快的日期,对比分析了北京地区城市与乡村植物物候的差异。从空间格局和时间演变两个角度,分别对比分析了核心城区、边缘城区和乡村3 个区域的生长季开始日(SOG)、结束日(EOG)以及总日数(TD)3 个物候指标。结果表明,城区的SOG早于乡村,其中核心城区最早,比乡村提前约20 天;城区的EOG晚于乡村,其中核心城区最晚,比乡村推迟约15 天;由此导致城区的TD多于乡村,其中核心城区最多,大约比乡村多35 天。2002-2009 年,城区的SOG呈现推迟的趋势,EOG呈现提前的趋势,而乡村的SOG呈现提前的趋势,EOG呈现推迟的趋势;由此导致城区TD呈现减少的趋势,乡村则呈现增加的趋势。上述结果量化了北京地区城市与乡村植物物候的差异,揭示了城市环境对植物物候的影响,为研究人类活动的生态环境效应提供了实证。     

基于RS和GIS的城市化进程中河道时空演变分析——以深圳市布吉河为例

为研究城市化对城市河道的影响,论文选择处于粤港澳大湾区的典型高度城市化流域布吉河流域为研究区,基于1988-2015年10期Landsat系列遥感影像、2003-2017年9期Google Earth高分辨率遥感影像、2019年深圳市水系图以及1980年以来的河道整治相关文献,应用RS和GIS技术,构建城市河道演变特征...     

基于遥感的安顺夜郎湖植被干旱响应特征

根据多年的气象资料和K干旱指数,分析了夜郎湖区域气候变化特征及其干旱背景,运用干旱年份（2009年11月—2010年3月）的4景Landsat卫星遥感数据计算了区域的归一化植被指数（NDVI）和修正的归一化水体指数（MNDWI）,重点分析了夜郎湖植被对干旱事件的响应特征,并探讨了极端干旱事件对湖泊生态系统的影响。结果表明：（1）夜郎湖水库及其周边地区表现出变冷变干的气候特征,1995—2012年间气温呈显著变冷的趋势（R²=0.54,P<0.05）,而年降水量表现出波动下降的趋势（R²=0.42,P<0.05）。2009年是夜郎湖自1995年以来降水相对稀少,同时也是干旱最为严重的年份（K<0.6）。（2）当水库的K干旱指数小于0.4（特旱）时,NDVI和植被面积呈显著下降的趋势即表现出大范围的缺水性死亡,干旱开始时水库对周边植被具有一定的调节作用,基本维持原有水平,之后水库调节能力下降,植被生长受到极度抑制,出现大范围的死亡。而水库水面因受到蒸发量增大与降水量减少的影响,水分逐渐丧失,面积呈逐渐递减的特征。（3）湖泊生态系统在面对特大干旱时植被的应对能力相对较差,地表水极其缺乏,植物根系无法获得维持其生存的水分,随着干旱程度的加深而大面积死亡。     

Tropical forest monitoring and remote sensing: A new era of transparency in forest governance?

The extent of tropical deforestation is now being tracked by actors in the nongovernmental, academic, private and government sectors using several different sources of satellite imagery. This paper presents an overview of the satellite systems that can be used for operational forest monitoring in the tropics and examines some recent trends in their use. It also reviews various satellite-based studies to map moist tropical forests and draws upon lessons learned from land cover mapping projects in several countries and regions. The case of Indonesia, examined as a nation undergoing rapid conversion of forest to other land uses, is contrasted with Brazil where satellite-based deforestation monitoring is fully operational. In Indonesia, the paper argues, the creation of a national monitoring system for tropical forest conversion is needed to create a source of transparent, reliable information on forest cover and condition. Such a system is likely to succeed if based on multitemporal, moderate-resolution optical data such as imagery provided by MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer). When MODIS images are complemented by radar and fine-resolution imagery from sensors such as IKONOS and QuickBird, areas of abrupt change can be identified and the causes potentially discerned. Thus, satellite imagery at multiple temporal and spatial resolutions can effectively increase transparency in the forestry sector by revealing the rate and extent of deforestation on an annual basis and identifying potential areas of illegal logging.