青藏高原植被覆盖变化及其与气候变化的关系

近几十年来,全球气候变化对青藏高原植被覆盖产生了重要影响。基于青藏高原1981—2005年遥感影像及同期气象数据,结合生态学模型,分析了青藏高原植被覆盖度变化趋势及其与气候变化的关系。结果显示,25 a间,青藏高原温度升高、降水量增加,植被覆盖度呈"整体升高、局部退化"趋势;地表植被改善区主要位于植被低覆盖区,退化区主要位于高覆盖区;从不同植被类型看,除针叶林、阔叶林受采伐影响覆盖度下降外,其他植被覆盖度均不同程度的上升;植被覆盖度变化与同期降水量变化、温度变化均呈正相关,且具有明显的区域差异。     

Vegetation greenness modeling in response to climate change for Northeast Thailand

In Northeast Thailand, the climate change has resulted in erratic rainfall and tem- perature patterns. The region has experienced both periods of drought and seasonal floods with the increasing severity. This study investigated the seasonal variation of vegetation greenness based on the Normalized Difference Vegetation Index （NDVI） in major land cover types in the region. An assessment of the relationship between climate patterns and vegeta- tion conditions observed from NDVI was made. NDVI data were collected from year 2001 to 2009 using multi-temporal Terra MODIS Vegetation Indices Product （MOD13Q1）. NDVI pro- files were developed to measure vegetation dynamics and variation according to land cover types. Meteorological information, i.e. rainfall and temperature, for a 30 year time span from 1980 to 2009 was analyzed for their patterns. Furthermore, the data taken from the period of 2001-2009, were digitally encoded into GIS database and the spatial patterns of monthly rainfall and temperature maps were generated based on kriging technique. The results showed a decreasing trend in NDVI values for both deciduous and evergreen forests. The highest productivity and biomass were observed in dry evergreen forests and the lowest in paddy fields. Temperature was found to be increasing slightly from 1980 to 2009 while no significant trends in rainfall amounts were observed. In dry evergreen forest, NDVI was not correlated with rainfall but was significant negatively correlated with temperature. These re- sults indicated that the overall productivity in dry evergreen forest was affected by increasing temperatures. A vegetation greenness model was developed from correlations between NDVI and meteorological data using linear regression. The model could be used to observe the change in vegetation greenness and dynamics affected by temperature and rainfall.     

基于30m归一化植被指数的近30年三江源高寒草地植被时空变化及气候影响研究（英文）

植被长期变化及其对气候变化的响应一直是生态学研究的热点。本研究应用前期基于Landsat数据融合得到的青藏高原三江源区1990–2018年近30年30 m空间分辨率归一化植被指数(NDVI),以Theil-Sen中值法和线性回归,分析了近30年高寒草地时空变化及气候变化影响。结果表明：(1)研究区NDVI呈从东南到西北逐渐降低的空间格局,全区平均NDVI为0.39,其中澜沧江源NDVI最高(0.43),其次是黄河源(0.38)和长江源(0.23)。(2)研究期间,全区NDVI以0.0031yr^–1的速率呈上升趋势(R²=0.62,P<0.01),后期(2005–2018年)增长速度为0.00649 yr^–1(R²=0.71,P<0.01),是前期(1990–2005年间)速率0.00284 yr^–1(R²=0.31,P<0.01)的近2.3倍,说明后期(2005–2018年)植被变绿加速,且不同流域间增速在2.3至63倍间。(3)NDVI...     

藏西南高原植被覆盖时空变化及其与气候因素和人类活动的关系

研究基于MODIS-NDVI数据和气象数据,利用趋势分析、相关分析及残差分析等方法,分析了2000―2020年藏西南高原植被NDVI在不同时段的时空变化特征及气候因素和人类活动对植被NDVI的影响,结果表明：近20 a来藏西南高原植被NDVI呈增加趋势,不同时段植被NDVI增长速率存在显著差异,主要表现为秋季>生长季>夏季>全年>春季>冬季;不同时段植被NDVI的分布格局虽存在差异,但高原东部植被覆盖度明显高于西部地区;高原大部分区域植被状态基本稳定,局部明显改善,部分区域有所退化;年际尺度上,气温和降水的增加导致植被NDVI升高,季节尺度上,春季、秋季和冬季气温升高导致植被NDVI升高,降水的增加导致植被NDVI下降,夏季和生长季气温升高导致植被NDVI下降,降水升高导致植被NDVI增加;人类活动对高原大部分区域呈正面影响,局部地区呈负面影响,集中分布在半农半牧和纯牧业县区。     

不同取样单元对干旱区绿洲小麦地上生物量光谱估算模型的影响

为了更好地了解小麦高光谱特征与其地上生物量的关系,采用美国ASD公司手持便携式野外光谱仪（ASD Fieldspec HandHeld）在甘肃河西绿洲进行了小麦高光谱遥感地面观测。运用单变量线性和非线性回归分析方法,以不同绿洲为取样单元,建立4种NDVI-小麦地上生物量（ANPP）的地面光谱模型。研究结果表明,各模型均达到极显著检验水平（小样区:α=0.01,n=20;大样区:α=0.01,n=34）,通过对各个模型进行误差分析,确定基于同一绿洲和不同绿洲单元构建的最优光谱模型均为指数函数模型。其中,张掖绿洲、酒泉绿洲和河西绿洲模型分别为ANPP=0.1567e12.568NDVI(R2=0.8123)、ANPP=0.4082e11.108NDVI(R2=0.8321) 和ANPP=17.255e5.4326NDVI(R2=0.7369)。基于同一绿洲（小样区）构建的小麦光谱生物量预测模型在不同绿洲之间可以通用,但不能用于河西绿洲小麦估产;河西绿洲小麦估产要借助不同绿洲小样区构建的小麦光谱生物量模型进行预测。     

黄土高原不同生态类型NDVI时空变化及其对气候变化响应

了解植被的时空变化及其气候主控因子可为植被保护和恢复提供重要的理论依据。基于MOD13A1和气象数据,分析了黄土高原Normalized Difference Vegetation Index （NDVI）时空变化特征,探讨了NDVI对水热条件在不同时间尺度的响应特征。结果表明：黄土高原植被覆盖状态正在不断的改善,气候呈暖湿的发展趋势;83.77%的植被退化区（退化区面积占研究区总面积的5.79%）海拔<2000 m且退化类型以不显著减少为主,不同覆被类型的退化区海拔分布及退化比例差异明显,湿地的退化面积比最高（23.91%）、其次耕地（11.88%）。年尺度上,NDVI与降水呈正相关的面积高于气温,约75.06%的区域受水分条件控制;灌木地（海拔分布<2200 m）、耕地（<3000 m）、草地（<3000 m）和裸地（600~3700 m）等植被生长受水分条件影响;森林（<1000 m、1700~3700 m）和湿地（>2500 m）的植被生长受热量影响。月尺度上,黄土高原植被NDVI对热量响应以滞后1个月为主,不同植被对水热响应的滞后性差异明显,草地、湿地、耕地和裸地对热量响应以滞后1个月为主;森林和灌木地则表现水热同期的特征。伴随滞后时间的推移,水分主控面积逐渐降低,热量成为影响植被生长的主要因素,水热主控及响应滞后性分布受海拔影响明显。     

基于改进线性光谱解混和 SCS-CN 模型的广州主城区降雨产流模拟

城市降雨产流特征的定量研究对于城市雨水资源开发利用、科学规划和管理具有十分重要的意义。以广州市主城区为研究对象,提出一种改进的线性光谱解混方法提取遥感影像的不透水面、植被和土壤盖度,并结合SCS-CN 产流模型进行城区降雨径流模拟。首先利用线性光谱解混方法提取 2015-10-18 Landsat 8 OLI 遥感影像的不透水面、植被和土壤盖度;然后利用归一化建筑物指数和归一化植被指数进一步优化解混结果;最后结合优化的不透水面、植被和土壤盖度计算合成的 CN 值,并应用 SCS-CN 产流模型分析研究区在不同降雨重现期的降雨产流分布特征。结果表明：改进的线性光谱解混方法能较好地提高不透水面、植被和土壤盖度的提取精度;不透水面盖度越高的区域,CN 值越高;CN 值对地表径流深模拟有显著的影响;在不同重现期降雨条件下,研究区地表径流深空间分布格局差异显著;总体上,降雨量越大,不透水面盖度越高,形成的地表径流深越深,内涝发生的可能性越大。     

分层信息提取法在县域土地 利用/覆被遥感中的应用

高精度地获取县(或县级市)域土地利用/覆被的定性、定量信息对于维护生态环境和保障我国农村经济的可持续发展具有重要意义。针对2003年冬季所获得的江苏省新沂市的TM图像特点,选择分层信息提取法提取土地利用/覆被信息。首先对图像进行基于最大似然法的监督分类,观察分类结果,提取误分、错分比例最小的未利用地类型,然后采用光谱分析法提取出水体范围、监督分类和目视解译相结合法提取出城镇建设用地和农村居民点、归一化植被指数提取出林地,最后提取出耕地。信息提取结果与同期土地利用图相比较,整个新沂市域范围内土地利用/覆被类型分类的面积精度达到96.17%,空间精度达到88.38%,表明这种方法提取遥感图像土地利用/覆被信息是可行的。     

Satellite Monitoring of the Biomass Production in Southern Greenland

Birger Ulf Hansen: Satellite Monitoring of the Biomass Production in Southern Greenland. Geografisk Tidsskrift 88:94–99. Copenhagen, 1988.

Based on satellite data from Southern Greenland the application of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) for monitoring biomass production has been evaluated. Field measurements of spectral reflectance data are quantitatively correlated with clipped samples of total above-ground biomass production. The relation between NDVI measured on the ground and biomass production is discussed. The seasonal and geographical variation in NDVI is correlated with the climate and water balance. The potential production is estimated as the product of mean NDVI and the length of the growing season. The results suggest that operational satellite monitoring of NDVI provides valuable assistance in agricultural management and forward planning of the potential breeding capacity in an arctic/subarctic environment.     

Analysis of Spatio-temporal Land Surface Temperature and Normalized Difference Vegetation Index Changes in the Andassa Watershed,Blue Nile Basin,Ethiopia

Analysis of the nexus between vegetation dynamics and climatic parameters like surface temperature is essential in environmental and ecological studies and for monitoring of the natural resources. This study explored the spatio-temporal distribution of land surface temperature (LST) and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and the relationship between them in the Andassa watershed from 1986 to 2016 periods using Landsat data. Monthly average air temperature data of three meteorological sites were used for validating the results. The findings of the study showed that the LST of the Andassa watershed has increased during the study periods. Overall, average LST has been rising with an increasing rate of 0.081°C per year. Other results of this study also showed that there has been a dynamic change in vegetation cover of the watershed in all seasons. There was also a negative correlation between LST and NDVI in all the studied years. From this study we can understand that there has been degradation of vegetation and intensification of LST from 1986 to 2016.     

利用MODIS/EVI数据分析干旱对西南地区植被的影响(英文)

2009年9月至2010年3月我国西南地区出现了有气象记录以来最严重的干旱,给当地的自然环境和生产、生活带来严重影响。本文利用多年MODIS/EVI数据求取距平植被指数来反映干旱对西南地区植被的影响。在此基础上,分析了西南地区植被受旱的时空格局及其可能影响因素。结果表明,我国西南地区植被受干旱影响的范围很大,超过地区总面积的50%,植被受旱程度时空差异显著。这种显著的差异除了受降水等气象因素影响外,还与不同植被类型对干旱的响应差异有很大关系。在西南地区三种主要的植被类型中,作物是最易受干旱影响的植被类型,草地次之,林地的抗旱能力最强。此外,植被干旱的空间分布与气象干旱也存在很大的差异,进一步证明了降水以外的其他因素对干旱程度的调节作用。研究证明与气象干旱指数相比,植被指数更能反映干旱的实际情况。但在使用植被指数衡量干旱影响时也要考虑到植被指数本身的局限性。     

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。     

广州市土地利用时空变化研究

土地利用变化包括土地数量变化、质量变化和空间变化.土地利用空间变化作为土地利用变化研究的重要内容,对了解一个地区土地利用变化规律有着深刻意义.广州市属于我国发达地区,研究广州市土地利用空间变化有助于加深对我国发达地区的土地利用变化情况的了解.利用1990,2000年广州市土地利用数据,并结合ArcGis 的分析功能,分析了广州市10年间的土地利用空间变化状况,发现广州市土地利用变化有一定方向性,并且不同辖区的土地利用变化类型不同.10年间全市和各辖区的土地利用程度和信息熵都有所增加.但除了番禺,各辖区的土地利用类型组合却保持不变.     

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。     

气候和土地利用变化对塔里木河干流区植被覆盖变化的影响

基于遥感和地理信息系统技术,利用1998—2008年SPOT-VEGETATION归一化植被指数（NDVI）数据对塔里木河干流区1998—2007年植被覆盖的时空变化进行了监测,并从气候变化和土地利用变化双重角度分析了植被覆盖变化的原因。研究表明,塔里木河干流区植被覆盖变化经历了两个阶段:1998—2001年植被覆盖严重退化时期;2002—2007年植被覆盖度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。塔里木河干流区植被覆盖变化存在显著的空间差异,绿洲农业灌溉区和退耕还林还草生态恢复区的植被覆盖度显著提高,天然草地植被区的植被退化严重。塔里木河干流区植被覆盖变化是气候和土地利用变化共同作用的结果。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秋季植被生长期的延长,年降水量的波动式上升是导致塔里木河干流区植被覆盖变化两个阶段呈现差异的主导因素。     

2007-2016年四川省土壤干旱时空动态分析

四川作为农业大省,旱灾是导致农业减产最主要的因素。通过遥感和GIS手段进行四川省土壤干旱程度的时空分析,提高干旱的空间可视化程度,加强干旱监测的时效性尤为重要。本研究基于四川省2007—2016年逐季度的MODIS数据和1961—2011年40个气象站的月降水资料,采用温度植被干旱指数(TVDI)计算得到四川省干旱等级分布情况,辅以标准化降雨指数(SPI)进行相关性分析,并通过线性回归、反距离权重空间插值、GIS空间分析模型重建等方法,分析近十年来四川省地区以季度为时间尺度的土壤干旱时空变化特征,制作各时相土壤干旱分布图展示其微变化。结果表明:(1)在月时间尺度上,SPI-1与TVDI呈中等至强负相关关系,即TVDI值越小,SPI值越大,干旱程度越轻;验证结果表明TVDI都能够较好地对四川省的干旱空间分布状况进行反映。(2)四川省各区域、各季节干旱分布不均:空间上,干旱频发的区域集中在四川盆地及攀西南部区域。时间上,在春季,四川盆地区域的土壤干旱程度大致呈现加剧—持续—减缓的趋势;夏季,四川盆地的干旱变化趋势是加剧—减缓—加剧;秋季,四川盆地的干旱变化趋势是加剧—减缓—持续减缓;冬季,全川干旱程度变化不明显。本文的研究结果对四川省开展农业防灾减灾,引导农业灌溉具有指导意义。     

1982-2003年内蒙古植被带和植被覆盖度的时空变化

利用内蒙古地区1982-2003年遥感归一化差值植被指数(NDVI)数据,对植被带进行了分时段的划分,并以典型草原植被带为例,分析植被覆盖度时空变化及其与水热因子的关系.结果表明:在整个研究期间,典型草原带的面积呈增加的趋势,荒漠草原带的面积呈减少的趋势,森林带、森林草原带和荒漠带的面积趋势变化不明显.总体上看,从时段1(1982-1987年)到时段2(1988-1992年)植被带进化演变的面积占优势,从时段2(1988-1992年)到时段3(1993-1998年)进化和退化演变的面积相当,从时段3(1993-1998年)到时段4(1999-2003年)退化演变的面积占优势.在典型草原带内,多年平均植被覆盖度具有明显的季节变化,从5月上半月返青开始到8月下半月达到年最大值,其空间演进以大兴安岭两翼为中心,逐渐向东南的西辽河平原和向西的乌兰察布高原扩展.前期降水量与覆盖度季节增量年际变化之间呈正相关,显著正相关的区域位于锡林郭勒高原西部和乌兰察布高原,而气温与覆盖度季节增量年际变化的相关一般不显著.典型草原年最大覆盖度线性趋势降低与升高的面积分别占52.6%和47.4%,其中,呼伦贝尔高原西部边缘以及大兴安岭山麓两侧的年最大覆盖度呈显著降低的趋势,而西辽河平原西南部和努鲁儿虎山东段的年最大覆盖度呈显著升高的趋势.年降水量是影响年最大覆盖度的主要因子,而年均温对年最大覆盖度的影响不明显.     

祁连山东延余脉——兴隆山树木径向生长记录的公元1845年来夏季NDVI变化

NDVI能够反映地表覆盖和生态环境变化。在祁连山东延余脉采集树轮样本,分析树木径向生长与植被NDVI的相关关系,并重建历史时期植被NDVI变化。结果表明：树木径向生长与夏季NDVI受到水热条件变化的显著影响,且树轮宽度与夏季NDVI显著正相关,采用简单线性回归方法建立二者的拟合方程,方差解释量达0.600（R²_adj=0.582,F=34.472,P<0.0001）;公元1845年以来,重建的NDVI序列显示植被覆盖相对较低时期有19世纪60年代,80年代初期,20世纪初期和20-30年代,其中20世纪20-30年代NDVI低值期与中国北方大范围旱灾一致;重建的NDVI与旱涝指数显著负相关,证实重建NDVI序列的可靠,且显示该区旱涝演化趋势;周期分析表明公元1845年以来,NDVI序列存在2-3年、5年左右、13年左右和15年左右的振荡。     

Desertification Reversion in Relation to Land Use Change and Climate in Naiman County, Inner-Mongolia, China

Analyses of desertified land and land use change in Naiman County of Inner-Mongolia showed that there was a fluctuated in-crease of rain-fed cropland in the period from 1951 to 1960, then decreased until the middle of the 1990＇s, then increased again, while irrigated cropland consistently increased. The woodland and build-up land consistently increased while grassland area de-creased. The area of water body increased from 1975 to 1995 and then decreased while river beach decreased. Wetland change fluctuated with a maximum of 303.53km2 in 1995 and a minimum of 62.08 km2 in 2002. Invasion of cropland into river beach does not only change land coverage on the beach, but also the hydrological process of the river systems and deeply influence wa-ter availability. The correlation between cropland and underground water table is negative and significant. Increase of irrigated cropland is the primary cause of water availability reduction. Water table reduction is negatively correlated to cropland. The total desertified land has decreased since 1975. A rapid increase occurred before 1959, but it is difficult to assess the change of deserti-fication due to lack of data from 1959 to 1975. Changes of different types of desertified lands were different. There is no signifi-cant correlation between land use and different types of desertified land, but there is a significant negative correlation between woodland and total desertified land. The correlation between grassland and total desertified land is positive and significant. There is a significant correlation between different land cover and key factors such as water body and annual precipitation, river beach and runoff, area of shifting dune and annual precipitation, and cropland and underground water table. Desertification reversion in Naiman County is fragile and will be even much more fragile due to population growth, rapid land use and climate change. This will lead to continued invasion of irrigated cropland into more fragile ecosystems and reduction of water availability.     

内蒙古西鄂尔多斯国家自然保护区植被的遥感分布特征及变化探测

西鄂尔多斯自然保护区位于荒漠、半荒漠地带的中国北方生态环境脆弱带上,保护区内的植物从第三纪演化至今仍带有荒漠特有种群标记,对研究环境演化、生物多样性、全球变化等都具有重大的学术价值和诊断意义,受到国内外生物学、生态学、地理学等学科研究者的极大的关注。利用传统的研究方法和样方统计方法不仅费时、费工,而且进展缓慢,另外,很难实现对保护区植物分布规律与生境的全面了解与监测。我们利用Landsat-5、7卫星提供的1987年9月的TM和1999年8月的ETM数据,两景不同时相的数据间隔12年,分辨率为30m;1∶25万的DEM数据;地面样方统计数据等。用遥感技术对西鄂尔多斯珍稀濒危植物群落进行分布规律和变化探测的研究,可以快速、大范围、准确、实时获取资源环境状况及其变化数据,建立三维立体景观虚拟现实图,再结合野外实地考察样方统计数据的综合分析,揭示了间隔12年植被分布规律和植被覆盖动态变化情况。为合理利用这些植被资源,对受损荒漠生态系统的恢复提供了依据,同时,对于保护和改善我国荒漠地区的生活环境和探索荒漠地区可持续发展也具有重要的意义。