三峡库区气候变化特征及其植被响应

为了解三峡库区气候与植被变化现状,利用克里金插值、滑动平均、线性回归分析、MK检验及地学统计方法分析气象数据和MODIS卫星数据.结果表明:库区1961—2014年年均气温显著上升趋势,为0.015?C/a,春、秋、冬3季也呈显著上升,降水量变化不显著. 2001—2014年,库区植被指数(NDVI、EVI)年均值均呈上升趋势,EVI显著上升,四季中NDVI仅秋季为显著上升,EVI春、秋、冬3季均显著上升.年均NDVI、EVI分别有29.74%和45.19%的区域显著增加,重庆主城区植被指数显著降低.春季NDVI、EVI与同季及年均气温为显著正相关,秋季EVI与同季气温为显著负相关,其余相关性不显著.(可见)气温对植被指数的影响大于降水,气候变暖对小区域生态环境具有一定程度的影响,库区实行的相关政策已取得一定成效.     

基于Landsat遥感影像的围场县植被覆盖时空格局变化

基于Google Earth Engine遥感云平台收集1987—2016年Landsat系列遥感卫星影像,采用像元二分模型对承德市围场满族蒙古族自治县植被覆盖度进行估算,结合气象数据和地形信息,分析近30年来研究区植被覆盖动态变化规律。结果表明:围场县1987—2016年的归一化植被指数（NDVI）值总体上呈上升趋势,全县NDVI平均值从0.63提高到了0.78,植被覆盖状况不断改善。研究区植被改善情况中,1987—2016年NDVI大于0.15的面积比例占到全县植被面积的49.28%,占比最大。1987—2016年NDVI小于等于-0.15的植被面积比例仅为0.82%。1987—2016年,各级植被覆盖度的转移矩阵体现出2016年的植被状况明显好于1987年,极高覆盖度植被转入面积高达7 991.84 km2。1987—2016年植被覆盖景观破碎程度不断降低,平均斑块面积指数从13.147 8扩大到31.703 4,植被覆盖类型趋于集中分布,连通性好。研究区总体气候变化趋势对植被生长具有不利影响,不同坡度和坡向的植被覆盖状况不同,人类活动和社会经济因素的影响为研究区植被改善情况发挥着重要作用。     

关岭-贞丰石漠化治理示范区植被覆盖变化及其对气候因子的响应

为揭示喀斯特石漠化治理示范区植被覆盖变化以及气候因子对植被覆盖变化的影响,利用2006—2015年Landsat 30 m/16 d分辨率影像数据,采用最大合成法、NDVI差值指数和相关、偏相关分析法,系统分析示范区归一化植被指数的时空变化特征及其与气候因子的关系。结果表明:(1)2006—2015年最大NDVI平均值为0.39,NDVI较高覆盖区域在示范区南北边界,而较低覆区域以花江南岸为主;(2)2006年以来示范区极低(-1.210)、低(-0.669)和中等(-0.729)植被覆盖度呈减少趋势,高(1.359)和极高(1.247)植被覆盖度增加,整体上呈显著增加趋势;(3)本月NDVI与本月、上月、上上月降雨量和气温的相关性均通过显著水平0.05检验,且本月NDVI与本月降雨量相关性高于本月气温(RNDVI降雨 =0.782),本月NDVI与上月气温相关性高于上月降雨量(RNDVI气温 =0.771);(4)在月尺度上,示范区植被生长对降雨量无滞后期,而对气温存在1个月的滞后期。      

基于时间序列植被指数资料的承德市植被覆盖时空演变分析

承德是京津冀地区重要的水源涵养区和防风固沙区,是京津冀生态环境支撑区的重要组成部分,其植被状况将直接影响着区域生态环境质量的改善。基于MOD13Q1时间序列NDVI资料,利用线性回归分析法、像元二分法、稳定性分析法等测度承德市全域2000—2018年植被覆盖时空演变特征,并分析气候、地形等因素对植被覆盖的影响。结果表明:（1）承德市全域植被状况年际变化总体发生了改善,植被生长季夏季的NDVI值最高,月度变化中7月份NDVI值最大,多年均值达到0.775 2。（2）植被年际变化趋势显著性存在空间差异,植被指数极显著增加区域面积最大,占比59.08%,而极显著减少和显著减少的区域面积较小,分别占全域的0.76%和0.58%,主要分布在承德市中部、南部等地区。（3）承德市各区县植被覆盖状况均以较高覆盖度为主,面积达到45 585.69 km2。在多年植被覆盖度稳定性格局中,西北部波动较大,其余大部分地区稳定性好,波动较低。（4）承德市NDVI受5—7月份降水量和月均温的影响较大,植被的长势可能受到了前期气象条件的滞后效应影响。地形特征对承德全域植被覆盖状况也有一定的影响,总体来看承德市地势低平地区的NDVI值相对较低。研究结果可为承德市加强重要区域生态保护、优化国土空间开发格局和科学制定生态修复措施提供参考。     

1982～2015年渭河流域植被变化特征及气候因素影响

基于GIMMS NDVI3g（the third generation of Global Inventory Modeling and Mapping Studies Normalized Difference Vegetation Index）数据,结合趋势分析、Mann-Kendall检验和Pearson相关分析等方法,识别了渭河流域19822015年不同时间尺度（年、月及季节）植被NDVI的动态变化特征及气候因素影响。结果表明,近34年渭河流域NDVI呈现增长趋势,且20002015年NDVI较19821999年显著增长,趋势线斜率分别为0.003和0.001,退耕还林后植被覆盖状况明显改善;年均NDVI与气温呈显著正相关,与降水的正相关性较弱;月均NDVI与气温和降水都表现为显著正相关,相关系数分别为0.926,0.743;春秋季NDVI与气温呈现显著正相关,夏季NDVI与气温、降水的相关性不明显,冬季NDVI与前期气温存在滞后相关。     

1990—2019年黑河流域植被覆盖度动态变化及气温对其影响

植被覆盖度的变化特征是流域生态监测的重要内容,能为流域综合管理决策提供基础信息。黑河流域是中国西北干旱-半干旱地区第二大的内陆河流域。为研究我国西北干旱-半干旱地区的生态状况,以黑河流域为研究区,根据1990—2019年Landsat NDVI数据,综合应用像元二分模型和一元线性回归方法,分析黑河流域植被覆盖度的动态变化并探讨气温对其影响。结果表明: 黑河流域植被覆盖度呈现由南向北递减的空间分布特征; 近30 a来,植被覆盖面积总体呈上升趋势,中高植被覆盖度增长速度最快; 流域大部分地区植被覆盖度保持不变,植被覆盖度增加的区域多于退化区域; 受全球变暖影响,整个流域气温呈升高趋势,中游气温上升最快,上游最慢,流域上游和中游气温的升高对植被覆盖度起到促进作用,下游气温的升高则抑制了植被生长。     

气候因子影响天山北坡植被指数时空分布研究

利用2000—2004年逐月的MODIS归一化植被指数(NDVI)数字影像,计算了天山北坡NDVI动态变化与气温、降水变化的相关关系。在此基础上,分析了NDVI变化的区域分布规律,探讨气温、降水对NDVI动态变化的驱动作用,研究了NDVI变化的气候因子驱动的区域分布规律,并据此对天山北坡植被NDVI变化的气候因子驱动进行了分区。结果表明,研究区的植被状况主要受气温和降水的复合影响,气温主导影响区域主要分布在天山中高覆盖度林区和绿洲农区过渡带以及NDVI≤0.25的荒漠区区域内。      

京津风沙源区2000—2015年植被覆盖状况的区域差异研究

植被覆盖状况是监测与表征区域生态建设成效的重要指标。以往研究注重区域植被覆盖状况的整体变化分析,对长时期区域内部植被覆盖变化及其差异研究较少。文中基于京津风沙源区遥感影像数据,采用GIS空间分析技术,重点评估了2000—2015年植被覆盖度的年际变化及其区域差异。研究结果表明,2000—2015年京津风沙源区植被覆盖度变化为35%~45%,且随年份变化呈波动增加趋势,年均增速为0.4%(P<0.05),生态治理取得明显植被恢复成效。8个治理分区植被覆盖均有所增加,但区域差异明显,晋北山地丘陵亚区和燕山丘陵山地水源保护亚区植被覆盖度年均增速超过0.6%,浑善达克沙地亚区与荒漠草原亚区植被覆盖度年均增速不及0.2%,这与区域地表组成和气候背景有关。从地市来看,北京、天津和承德植被覆盖度较高,但朔州和张家口植被覆盖度增速明显,而乌兰察布和包头植被覆盖度年均增速低于0.1%。相比2000年,2015年京津风沙源区有51%的区域植被覆盖度增加,49%区域植被覆盖度未变或降低,主要集中在京津风沙源区的中部和西部县市(旗),未来生态治理过程中应加以重点关注。     

基于EVI和MNDWI指数的石羊河流域水体、植被时空变化特征

水体和植被是生态环境的重要自然要素,水体和植被的动态研究对认识干旱区生态环境的变化过程及保护和恢复具有重要的理论和实践意义。基于2001-2016年96期MODIS遥感数据和1992、1998、2004、2010、2016年5年Landsat遥感数据,提取EVI植被指数和改进的归一化水体指数（MNDWI）,结合一元线性回归趋势分析方法对石羊河流域的水体和植被的时空变化特征进行了分析。结果表明,近16年来,流域植被EVI整体呈增加趋势,植被覆盖度上升,但随着季节变化,上、中、下游植被覆盖度变化分异明显;EVI植被指数年际变化倾向率与之一致。植被覆盖小幅增加地区占21.5%（春）、14.9%（夏）、8.8%（秋）,保持不变区域占流域总面积的52.5%（春）、40.2%（夏）、35.0%（秋）;此外,仍有轻度退化区和严重退化区。近25年来,研究区水域面积总体呈增大-减小-增大的波动变化趋势,1998年水域面积增大至725.92 km²,此后水域面积2010年减小至710.11 km²;但2010年以后水域面积又呈稳定增加趋势,水域面积2016年增加至723.00 km²。自然因素和人为因素是研究区水体和植被时空变化的驱动因素。     

粤北岩溶山区连江流域植被覆盖度动态变化研究

基于多时相MODIS数据和归一化植被指数的像元二分模型以及GIS技术,分析了2001—2010年连江流域植被覆盖度的时空变化特征。结果表明:连江及其子流域、岩溶区与非岩溶区的植被覆盖度空间分布差异性明显;近10年来连江流域的植被覆盖度总体上呈下降趋势,高植被覆盖度与中度植被覆盖度的面积数量变化剧烈,较高植被覆盖度与较低植被覆盖度的面积相对稳定;岩溶区植被分布以较高植被覆盖度、中植被覆盖度和高植被覆盖度为主,其分布面积分别占整个流域面积的53.84%、25.59%、18.54%,而非岩溶区则以高植被覆盖度、较高植被覆盖度和中植被覆盖度为主,分别占整个流域面积的48.12%、34.10%、15.05%;近10年来流域的植被覆盖度下降明显,且空间分布范围广,植被覆盖度相对稳定的区域占整个流域面积的65%以上,植被覆盖度下降区的面积比上升区增加近20%。      

Assessing vegetation dynamics impacted by climate change in the southwestern karst region of China with AVHRR NDVI and AVHRR NPP time-series

The relationship between climate change and vegetation dynamics in the southwestern karst region of China has been identified by recent studies. Based on previous researches and AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) GIMMS (Global Inventory Monitoring and Modeling Studies) NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) (1982–2003) and AVHRR GloPEM (Global Production Efficiency Model) NPP (Net Primary Production) (1981–2000) datasets, vegetation dynamics impacted by climate change in the southwestern karst region of China were assessed. The results show that: (1) since the early 1980s, both vegetation cover density and net primary production have insignificant ascending tendencies. However, the inter-annual variation rates of vegetation indexes have apparent spatial differentiations; (2) the correlation coefficients between the inter-annual variations of vegetation indexes and the inter-annual variations of climate factors vary geographically; (3) as indicated by NDVI and NPP, various vegetation types have different responses to climate change, and the annual mean temperature variation has more significant impact on vegetation dynamics than the annual precipitation variation in the study area; (4) distribution laws of correlation coefficients between the inter-annual variations of vegetation indexes and the inter-annual variations of climate factors in different climate conditions are apparent. All these findings will enrich our knowledge of the natural forces which impact the stability of the karst ecosystems and provide scientific basis for the management of the karst ecosystems.     

1998—2007年新疆植被覆盖变化及驱动因素分析

利用1998-2007年SPOT VGT归一化植被指数(NDVI)数据对新疆植被覆盖的年际和空间变化进行了动态监测,并从气候变化和人类活动双重角度分析了植被覆盖演变的原因.1998-2007年新疆植被覆盖变化经历了2个阶段:1998-2001年植被覆盖严重退化时期;2002-2007年植被覆盖由急剧上升到缓慢下降再到持续升高时期,NDVI明显高于20世纪末期水平.新疆植被覆盖变化存在显著的空间差异,阿尔泰山地森林、巴音布鲁克草原等自然植被NDVI明显退化,农业灌溉区和生态建设地区的植被覆盖明显提高.从不同的土地利用类型来看,沙地和耕地的NDVI上升趋势显著,林地和草地植被的NDVI退化严重.研究表明,新疆植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果.温度对植被覆盖变化的影响表现为对植被生长年内韵律的控制和春季植被生长期的延长,年降水量的波动式下降是导致新疆植被覆盖变化呈现2个阶段的主导冈素.农业生产水平的提高是新疆农业灌溉区NDVI不断上升的重要原因,同时,近年来大规模实施的生态建设工程所带来的生态效应正在呈现.     

基于MODIS NDVI的贵州省植被退化及归因

为了解森林退化的原因,利用2000-2015年的MODIS NDVI数据,在分析贵州省植被变化趋势的基础上识别了归一化植被指数（NDVI)显著下降的区域,并在NDVI显著下降区选取面积大于10 km2的森林图斑为兴趣区,分析其内气候变化趋势及对森林NDVI值的影响。研究表明:197个兴趣区主要分布在贵州省西北部的赤水—习水、东北部的梵净山和东南部的非喀斯特区域;区内春、夏季NDVI变化趋势与年NDVI值变化趋势一致,下降速率达到-0.01·yr-1,冬季与其他季节变化趋势相反,呈不显著升高趋势;区内春季和夏季气温升高显著,降水和日照时间无明显变化,整体气候变化呈暖干趋势;夏季温度升高是NDVI降低的主要驱动因素。      

山东半岛2000～2014年蒸散发时空分异特征

蒸散发的时空格局分析对于合理利用水资源、水资源短缺问题的解决以及旱涝灾害预警和监测具有重要意义。基于山东半岛区域气象资料、MOD16遥感影像数据集及GIS背景信息,分析了山东半岛20002014年地表蒸散量的时空变化特征及趋势,并在年时间尺度上通过基于像元的相关分析法分析了蒸散量与降水和气温的相关性。研究结果表明:在研究时段内平均蒸散量年际波动较大,波动范围为397.9479.8mm,多年蒸散平均值为440.78mm;其中2003年和2008年蒸散量最大,分别超出平均值77.3mm和81.9mm。除水体、滨海湿地外,ET年平均值有明显的由东南向西北递减的特征,降水量和地表植被覆盖度的差异是其空间变异的主要因素。蒸散量与气象因素的相关分析表明,年平均降水量与蒸散量变化呈现明显的正相关关系（0.663）,温度与蒸散量呈显著负相关关系（-0.143）,NDVI与蒸散量相关性较弱（0.33）。     

基于遥感数据的内蒙古近三十年植被指数的时空分析

利用时间序列分析方法,选取归一化植被覆盖指数为评价指标,对比分析内蒙古地区1982—2012年的荒漠化发展趋势,并对荒漠化问题的原因及解决方法进行了初步探讨。结果表明:植被指数(NDVI)与荒漠化水平有一定的关联,荒漠化程度越高,植被指数越低;从时间变化来看,年内植被指数满足单峰型变化,年均值变化有轻微下降趋势;从空间变化来看,植被指数具有明显的空间分异规律,表现出一定的地域性。通过降水、气温等自然因素以及人为活动等的相关分析,认为植被指数的变化规律与自然及人为活动都有一定的关联性。     

Analysis of NVDI variability in response to precipitation and air temperature in different regions of Iraq,using MODIS vegetation indices

Iraq, the land of two rivers, has a history that extends back millennia and is the subject of much archaeological research. However, little environmental research has been carried out, and as such relatively little is known about the interaction between Iraq’s vegetation and climate. This research serves to fill this knowledge gap by investigating the relationship between the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and two climatic factors (precipitation and air temperature) over the last decade. The precipitation and air temperature datasets are from the Water and Global Change Forcing Data ERA-Interim (WFDEI), and the NDVI dataset was extracted from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) at 250 m spatial resolution and 16 day temporal resolution. Three different climatic regions in Iraq, Sulaymaniyah, Wasit, and Basrah, were selected for the period of 2001–2015. This is the first study to compare these regions in Iraq, and one of only a few investigating vegetation’s relationship with multiple climatic factors, including precipitation and air temperature, particularly in a semi-arid region. The interannual, intra-annual and seasonal variability for each region is analysed to compare the different responses of vegetation growth to climatic factors. Correlations between NDVI and climatic factors are also included. Plotting annual cycles of NDVI and precipitation reveals a coherent onset, fluctuation (peak and decline), with a time lag of 4 months for Sulaymaniyah and Wasit (while for the Basrah region, high temperatures and a short rainy season was observed). The correlation coefficients between NDVI and precipitation are relatively high, especially in Sulaymaniyah, and the largest positive correlation was (0.8635) with a time lag of 4 months. The phenological transition points range between 3 and 4 month time lag; this corresponds to the duration of maturity of the vegetation. However, when correlated with air temperature, NDVI experiences an inverse relationship, although not as strong as that of NDVI and precipitation; the highest negative correlation was observed in Wasit with a time lag of 2 months (? 0.7562). The results showed that there is a similarity between temporal patterns of NDVI and precipitation. This similarity is stronger than that of NDVI and air temperature, so it can be concluded that NDVI is a sensitive indicator of the inter-annual variability of precipitation and that precipitation constitutes the primary factor in germination while the air temperature acts with a lesser effect.     

Modelling of longterm surface moisture and monitoring vegetation response by satellite in semi-arid Botswana

A daily surface soil moisture model described and tested previously with data from the Phoenix, AR (USA) area, has been applied now to climate data collected in semi-arid Botswana over a multi-year period. The physically based model was calibrated with observed surface moisture data from one growing season and validated with data from another. Good overall agreement (r² = .89) was found between the observed and modelled data. The seasonal variability of precipitation in this region is reflected in the simulated daily surface moisture. The response of the natural savanna vegetation as observed from monthly composites of satellite-derived Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) is also monitored for the same period. It is seen that the NDVI peaks at different times during the rainy season from one year to the next, according not only to the total seasonal precipitation, but its temporal distribution as well. It is also seen that there is a delay in intraseasonal vegetation response. While the NDVI is poorly correlated with the current month's average soil moisture, a distinct relationship with the previous month's average soil moisture was found.     

格尔木河流域植被指数时空分布及其影响因素研究

格尔木河流域气候干旱少雨,生态环境较脆弱,植被动态对其生态环境保护具有重要意义。基于连续序列的MODIS NDVI数据,分析了格尔木河流域植被指数时空分布及其影响因素。结果表明:研究区NDVI平均值总体较小,主要在0.10～0.12间波动,但呈增大趋势。区内植被改善区分布在格尔木市东、西两侧,基本不变区为荒漠地区,植被退化区分布在北部盐湖区。区内裸土的面积逐渐减小,低覆盖率和高覆盖率植被的面积逐渐增加。研究区植被生长与气象、土壤水分和地下水位埋深都有关系。气温与植被指数相关关系较好,相关系数为0.822,而降水对植被的生长也有一定的作用。植被指数与表观热惯量是正相关关系,相关系数为0.979。区内植被的地下水位埋深范围为0～12 m,在水位埋深约为6.5 m的地方,植被长势最好。     

2000-2014年蒙古高原植被覆盖时空变化特征及其对地表水热因子的响应

利用MODIS NDVI数据、同期地表水热组合数据和植被类型数据,对2000-2014年蒙古高原生长季和三季（春、夏、秋季）植被覆盖时空演变特征及其对地表水热因子响应模式进行分析。研究表明：这15 a来,蒙古高原生长季及三季归一化植被指数NDVI均呈增加趋势,且呈显著增加趋势区域主要集中在内蒙古地区,一定程度上反映了该地区生态恢复工程的有效性。研究区植被覆盖变化与地表水分指数LSWI有密切的关系,因此证明研究区植被覆盖的增加归因于自然和人为因素的共同作用。不同类型植被NDVI均呈增加趋势,其中荒漠植被NDVI增加最明显,森林植被增加平缓,且存在季节性差异。此外,不同类型植被NDVI受水热因子影响也存在季节性差异。