2000—2020年甘肃省植被覆盖特征及其对气候变化和人类活动的响应北大核心CSCD

甘肃省生态环境脆弱,是中国最早开展退耕还林工程的省份之一。厘清退耕还林工程时期的甘肃省植被覆盖时空变化特征及其对气候变化和人类活动的响应,对促进生态文明建设和实现可持续发展的战略具有重要意义。基于MODIS-NDVI数据,采用时间地区双向固定效应的广义相加模型定量研究植被覆盖变化对气候变化与人类活动的响应,辅以趋势分析、偏相关分析,对2000—2020年甘肃省NDVI时空变化特征进行分析。结果表明:(1)2000—2020年,甘肃省植被NDVI整体呈显著增加趋势,年平均增长速率为0.004。全省81.43%的地区植被呈显著改善趋势,1.08%地区呈显著退化,其余地区无显著变化。(2)甘肃省植被NDVI与降水的相关性大于气温;气温对植被NDVI起抑制作用,而降水对植被NDVI起非线性促进作用。(3)人类活动使植被NDVI增加的区域主要分布于陇中黄土高原和陇东黄土高原,贡献度为15.4%~48.6%;使植被NDVI下降的区域位于甘南、河西走廊及马鬃山地区。本研究结果可为评估退耕还林工程背景下甘肃省植被覆盖变化提供参考。     

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。     

2000~2008年长白山地区植被覆盖变化对气候的响应研究

利用2000~2008年MODIS/NDVI数据,结合谐波分析、影像处理和基于像元的空间统计方法,分析了不同时间尺度下长白山地区的植被覆盖年内和年际变化与气温、降水的空间相关性。结果表明,近10 a来长白山地区气温和降水都均呈增加趋势;年内和年际变化过程中,长白山地区植被覆盖受气温影响的程度要高于降水;长白山地区春季和秋季植被覆盖与气温呈正相关,夏季主要呈负相关;不同月份的相关统计与年统计和分季节统计相比,更能细致地反映植被覆盖与气候的响应关系。     

2000-2012年祁连山植被覆盖变化及其与气候因子的相关性

研究祁连山地区植被覆盖变化及其与气候因子的响应关系对这一地区土地利用总体特征以及对区域及全球气候和环境变化都将产生深远的意义。利用2000-2012年美国国家航空航天局提供的MODIS NDVI数据并结合相应的气候资料,通过对逐像元信息的提取和分析,运用均值法、斜率分析法、相关分析法,研究了2000-2012年不同季节祁连山植被覆盖的时空变化及其与气候因子的相关性。结果表明:13 a来祁连山植被覆盖整体上呈增加趋势,其中春季植被改善最为明显,秋季次之;植被覆盖变化在不同季节都存在明显的空间差异;不同季节植被与气温、降水的时滞效应不尽相同;祁连山春季大部分地区NDVI与气温呈显著正相关,夏季NDVI与降水呈显著正相关,秋、冬季NDVI与降水、气温的相关性不明显。     

2000—2019年中国西北地区植被覆盖变化及其影响因子

中国西北地区土地荒漠化问题严重,生态环境脆弱。厘清该地区植被覆盖时空变化特征及影响因子,对生态环境保护具有重要意义。基于MOD13A3数据,通过最大值合成法处理获得2000—2019年归一化差值植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）时序数据,采用趋势分析、Hurst指数法及地理探测器对研究区植被覆盖的时空变化特征及影响因子进行分析。结果表明：（1）2000—2019年,研究区植被覆盖整体呈增长趋势,NDVI年增长速率为0.0027（P<0.05）,均值为0.252。空间分区年增长速率有差异,黄河流域片区（0.0062）>半干旱草原片区（0.0026）>内陆干旱片区（0.0018）。（2）研究区植被覆盖呈增长趋势的面积占55.77%,退化区域占3.76%,增长的土地利用类型以耕、林、草地为主。植被覆盖变化趋势具有持续性的区域面积占总面积的31.87%,其中持续性改善面积（17.04%）大于持续性退化面积（1.27%）,黄河流域片区增长情况及持续性增长情况最优。（3）影响植被覆盖空间分布的主要因子按影响力依次为降水、气温、日照、相对湿度,但对各分区的影响程度略有差异。黄河流域片区、内陆干旱片区空间分布受降水影响最大,半干旱草原区受日照影响最大。（4）研究区植被覆盖变化以自然因子与人类活动共同驱动为主,自然因子对植被生长的促进作用大于人类活动,且自然因子对植被覆盖变化的贡献率更高。本研究结果可为评估气候变化背景下西北地区生态环境变化提供参考。     

2000年以来朝鲜植被覆盖变化及其与气候因子的相关性研究

生态环境的可持续与人类福祉和生态系统服务息息相关,研究植被覆盖变化及其与气候因子的相关性,探讨植被覆盖时空变化规律,探究气候因子对植被变化的驱动机制,对预见气候因子对生态系统影响、制定生态环境可持续保护策略具有深远意义。基于此,利用美国国家航空航天局发布的MODIS NDVI数据并结合相关的气候资料,通过对像元信息进行提取与分析,采用最大合成法、克里金插值法、相关分析法等方法,对2000-2016年朝鲜全境植被覆盖变化及其与气候因子的相关性进行了研究。结果表明：朝鲜全境植被覆盖空间分布不均,北部盖马高原、东北部咸镜山区,中、东部山地丘陵区为高值区;西、南部平原地区,东部沿海地带为低值区。NDVI值整体上增加,局部减少,空间差异明显。植被生长受气温和降水双重驱动,其中,气温对植被年内生长变化比降水作用更大;而气温因素中,年平均气温对植被生长的影响程度略大,NDVI对降水的响应存在明显滞后效应;NDVI对温度和降水的响应程度与空间地理位置、高程有关。区域植被NDVI年际变化主要受年最低气温和人类活动的影响。     

人类活动和气候变化对红碱淖植被覆盖变化的影响

利用GIMMS NDVI、SPOT VGT两种归一化植被指数(NDVI)数据和气候资料对红碱淖地区植被覆盖变化、气候变化进行了研究, 从气候变化和人类活动的角度分析了植被覆盖变化的原因。结果表明,1957—2007年期间红碱淖地区温度上升趋势显著,降水经历了由少许的增加转向减少的过程,进入了一个相对干旱气候态。1982—2007年期间红碱淖地区植被覆盖变化趋势是在波动中逐渐增加,大致经历了4个阶段：①1982—1988年植被覆盖持续增加;②1989—1998年小幅波动,相对稳定;③1999年植被覆盖迅速下降,1999—2001年维持较低值;④2002年快速增加到较高水平,2007年达最大值。气候变暖使春季生长季节提前、秋季生长期延长。春季的降水量对春季的植被覆盖影响明显,春夏之交降水量对NDVI的影响存在一个月的滞后现象。生长季的降水量变化趋势与植被覆盖的变化趋势相一致。夏季温度上升加速了地表蒸散发过程,同时降水具有减少的趋势,干旱对植被生长有抑制作用,夏季的植被覆盖却在显著增加。     

亚洲内陆干旱区NDVI与树木生长的气候响应及其影响因素

基于亚洲内陆干旱区的树木年轮宽度指数（RWI）、归一化差异植被指数（NDVI）和气候数据,采用空间统计方法和相关分析法分析了NDVI和RWI变化的一致性,探讨了NDVI和RWI对气候的响应,揭示了影响NDVI和RWI气候响应的相关因素。结果表明：1982—2000年亚洲内陆干旱区的树木生长和NDVI均呈增加趋势,生长季NDVI与RWI大多具有同步性变化特征,大多数地区5、6月NDVI受同期气温的影响,而4、5月NDVI主要受同期降水的影响;RWI主要受6—7月气温和4、6月和7月降水或帕默尔干旱指数（PDSI）的影响;大部分地区的NDVI和RWI对气温的响应具有一致性,但它们对降水或PDSI的响应存在很大差异;海拔和水热条件对不同地区的NDVI和RWI的气候响应有较大的影响。本研究对于认识亚洲内陆干旱区植被与树木生长的气候响应及其影响因素具有一定的科学意义。     

近30 年来呼伦贝尔地区草地植被变化对气候变化的响应

基于1981-2006 年的GIMMS NDVI数据和2000-2009 年的MODIS NDVI数据反演呼伦贝尔地区草地变化,结合1981-2009 年该地区7 个气象站点的气温和降水数据,分别从年际变化、季节变化和月变化角度分析该地区草地变化对气候变化的响应。结果表明,从年际变化来看,降水是驱动草地植被年际变化的主要因素;从季节变化来看,草地植被生长在不同季节对水热条件变化的敏感性不同,春季草地植被生长对气温变化的敏感性较降水变化高,夏季和秋季草地植被的生长对降水变化的敏感性则高于对气温变化的敏感性,其中以夏季最为显著;从月变化来看,4 月和5 月草地植被变化受气温变化影响较明显;5-8 月与前一月降水变化关系密切,说明植被生长对降水变化具有一定的滞后性;4 月正值草本植物萌芽期,而4 月份草地生长与年气温变化关系最为密切,一定程度上说明4 月份表征植被生长的NDVI值增加可能是由于气候变暖引起的草地植被生长季提前产生的。综上所述,通过植被与气候要素月变化的关系可以具体地揭示气温和降水对草地植被生长的季节韵律控制。     

中国西北地区植被覆盖变化驱动因子分析

利用GIMMS/NDVI数据分析了中国西北地区1982-2006年植被覆盖时空变化特征及其驱动因子。近25 a来,中国西北地区年均植被NDVI增速为0.5%/10 a,并存在明显的空间差异。天山、阿尔泰山、祁连山、青海的中东部等地区植被NDVI显著增加;青海南部地区、陕西和宁夏交界地区、甘肃的部分地区以及新疆的塔里木盆地、吐鲁番、塔里木河、托里等地区植被NDVI下降。从不同植被类型来看:林地、草地和耕地的年均NDVI都在提高。研究表明:中国西北地区植被NDVI变化是各种自然和人为影响因素综合作用的结果。自然植被(林地等)变化更大程度上反映了气候变化对植被的影响,而人工植被(耕地等)变化更多体现的是人类活动的作用。不同高程、坡度、坡向上的植被NDVI变化存在较大差异,当海拔超过4 000 m时,植被NDVI增加趋势很小;坡度低于25°的坡地植被NDVI增加主要是由于近年来的植被建设;阳坡植被变化比阴坡活跃,植被改善趋势较强。植被NDVI与气温、降水的年际变化整体上都呈弱的正相关,温度上升使蒸发量增大,促进了土壤的干化,不利于植被生长,并且灌溉农业区的河水灌溉会降低农业植被NDVI和降水的相关程度。农业生产水平和植被生态建设等人类活动对西北地区植被NDVI增加起重要作用。     

植被NDVI对城市扩展及气候变化的响应——以西安及其附近区域为例

植被 NDVI 对城市扩展及气候变化响应研究,对于科学评估区域生态环境变化及调整与约束人类活动具有重要理论和现实意义。以西安及其附近区域为例,基于区域土地利用、MODIS NDVI、气温和降水数据,分析了植被 NDVI 对城市扩展及气候变化的响应,结果表明：（1）2000-2014 年研究区植被 NDVI 变化过程划分为2000-2007 年的显著增加阶段和2007-2014 年的显著减少阶段,前者主要分布于区域北部黄土高原、南部秦岭北坡,后者主要分布于区域中部关中平原尤其是西安及其附近区域。（2）2000-2015 年研究区建设用地增加1 428.27 km² ,建设用地增加区域植被 NDVI 呈显著减少趋势。（3）研究区植被 NDVI 与年降水量的相关性高于年平均气温,同时西安及其以南区域植被 NDVI 与年平均气温、年降水量均呈负相关关系,反映出城市扩展等人类活动对植被 NDVI 变化的影响超过了气候变化的影响。研究结果表明植被 NDVI 总体受气候变化控制,但局部受人类活动影响更为严重,并且植被 NDVI 对气候变化的响应表现出波动性,而对城市扩展表现出线性减少趋势性,为通过植被 NDVI 变化区分自然因素与人为因素对环境影响提供了可能。     

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.     

近20年来黄河流域植被覆盖变化分析

利用1982～1999年AVHRR-NDVI数据和对应年份黄河流域气象观测数据，通过计算、分析春季、夏汛及伏秋黄河流域NDVI距平值和湿润指数距平值的年际变化，得出了20世纪80年代至90年代初黄河流域气候相对湿润，90年代中后期相对干旱，植被覆盖状况总体一直处于上升趋势的结论，并评估了黄河流域近20年来生态保护和建设工作成效。     

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。     

2000~2010年陕北地区植被NDVI时空变化及其与区域气候的关系

采用相关关系分析、空间统计分析和叠置分析,研究陕北地区2000~2010年植被NDVI的时空变化特征,并从温度和降水2个方面分析植被NDVI变化与区域气候的关系。研究表明,该地区植被NDVI经历了从相对快速增长到小幅波动,再到平稳增长3个阶段。其中,陕北中东部区域植被覆盖增加显著,北部变化不大,南部略微下降。同期该区域气候干热化趋势有所改善,植被覆盖变化与区域气候相关性不高,气候对植被覆盖的影响主要表现为对植被生长期年内韵律的控制方面。     

近10 a青藏高原干湿状况及其与植被变化的关系研究

植被是陆地生态系统中最重要、同时也是气候变化最敏感的组分,而高原植被系统行为往往比其他地区能更早、更明显地预兆全球变化。探讨青藏高原区域干湿状况及其与植被变化的关系有助于更好地认识和理解陆地生态系统对气候变化的响应和适应机理,对高原生态安全屏障计划的实施以及全球生态建设有重要意义。基于地面气象台站观测数据和MODIS EVI数据集,2001-2010年生长季干湿状况和植被覆盖的时空变化格局,对青藏高原干湿状况与植被覆盖变化的关系进行了分析与探讨。结果表明：（1）高原整体上呈现由东南向西北渐干的趋势,干旱及半干旱区占高原总面积的67%。10 a间高原有25%的区域在逐渐变干,且南北差异明显;（2）高原生长季EVI的空间格局与干湿格局相近,且东西部界线分明。10 a间高原植被活动由东南向西北整体上呈现“退化-增强-变化不大”的规律;（3）区域干湿程度对EVI空间格局差异有显著影响,特别是在占高原面积44%的半干旱区,两者相关性最大。人为干扰对高原EVI变化的作用不明显,但EVI与干湿程度相关性相对偏小的区域人为干扰程度往往较大;（4）从高原96个气象站点生长季[EVI]对干燥度指数变化的敏感性来看,敏感程度较大的气象站点主要集中在高原东北部、高原中部及雅鲁藏布江中上游区域,60%以上的气象站点随着干旱程度的加深植被呈退化趋势。     

近半个世纪中国西北干湿演变及持续性特征分析

 利用1960-2007年中国西北地区248个气象台站的逐日降水、温度资料,通过降水和潜在蒸发均一化干湿指数,从年际演变、季节内变化以及持续性特征等方面较系统地揭示了近半个世纪来西北地区的区域性干湿演变事实,结果表明:在温度与降水双重因子驱动下西北地区的干湿演变特征同降水单一要素驱动下的干旱特征存在明显的差异,说明气候变暖对西北干旱化趋势的贡献程度比较显著;自20世纪90年代后期以来,西北各分区每年异常干旱月份发生概率呈增多趋势,而异常湿润月份发生概率除了北疆地区外,其它分区近10 a异常偏少,这种现象在西北东南部表现得尤为突出。从四季干湿变化来看,冬季表现为湿润化趋势,而春、夏、秋三季呈现出了干旱化趋势。另外西北东南部、青海高原东侧以及南疆地区自20世纪90年代以来,很少出现过持续性湿润事件,而持续性干旱事件却明显多于90年代以前,而且持续性干旱的最长持续时间长,强度大,北疆地区和青海高原48 a来持续性干湿事件发生频次、强度以及持续时间没有明显的趋势变化,而青海高原地区相比其它区域持续性干湿事件偏少,强度偏弱,最长持续时间也偏短。     

黄河流域植被覆盖度动态变化与降水的关系

利用8km分辨率Pathfinder NOAA-NDVI数据，对黄河流域1982－1999年地表植被覆盖的空间分布及时间序列变化进行了分析，并通过计算不同时段降水量与年最大NDVI之间的相关系数分析了降水对流域植被覆盖的影响。结果发现近20年来黄河流域平均植被覆盖度有增加趋势，但青藏高原上有所减小；汛期降水量的多少对地表植被覆盖度的年际变化起主要作用，其中草原地区影响最显著，而在森林植被区及部分灌溉农作区，降水的年际变化对地表覆盖的影响比较小。     

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。     

基于时间序列遥感数据的西藏山南地区植被覆盖变化特征分析

基于2002-2013年长时间序列MODIS-NDVI遥感数据,采用Mann-Kendall检验、多元回归分析、GIS空间分析等方法,分析了西藏山南地区植被覆盖的时空变化特征,并结合地表温度和降雨量数据,采用植被-气候时空关系模型,定量分析了气候变化和人类活动对植被覆盖变化的相对贡献率。结果表明:(1)2002-2013年山南地区年均植被覆盖度在60.16%～63.26%波动,山南地区的高、中高、中等、中低、低植被覆盖度区域占比分别为40.96%、14.07%、14.93%、14.16%、15.88%。(2)近12年来,西藏山南地区植被覆盖的变化趋势大体处于平稳状态,植被覆盖度下降区域占总面积的11.8%,植被覆盖度上升区域占3.18%。(3)气候变化是影响植被生长的决定性因素,但人类活动可在短期内加快植被变化速率。在植被覆盖度下降区域,气候变化和人类活动的贡献分别为93.75%和6.25%;在植被覆盖度上升区域,气候变化和人类活动的贡献分别为76.57%和23.43%。