毛乌素沙地东南缘植被NDVI时空变化及其对气候因子的响应

了解植被生长对气候变化的响应是厘清生态系统动态关系的重点。基于1990—2018年气象数据和归一化植被指数（NDVI）,应用偏相关分析与地理探测器等方法,分析了在生长季,毛乌素沙地东南缘不同类型植被年均NDVI的变化趋势,探讨了年均气温与年总降水量对各类型植被的影响。结果表明：（1） 1990—2018年生长季研究区植被年均NDVI显著与极显著增加面积达97.9%,整体生态环境质量大幅度改善。2005年之前植被年均NDVI增速缓慢,此后以0.011·a^-1的速率发生了突变增加,其中灌丛类植被年均NDVI增长幅度最大。（2） 2000年为年总降水量与年均气温的趋势突变点,突变前年总降水量以-5.510 mm·a^-1的速率减少,此后以5.541 mm·a^-1的速率增加,且主要依赖于大雨雨量的增加;年均高温与年均低温在突变前上升速率分别为0.122 ℃·a^-1与0.230 ℃·a^-1,突变后,年均高温下降速率为-0.014 ℃·a^-1,而年均低温上升速率为0.022 ℃·a^-1。（3） 在植被年均NDVI缓慢增长阶段（1990—2005年）,年均低温对植被影响较大,与不同类型植被年均NDVI多呈显著正相关;在植被年均NDVI快速增长阶段（2006—2018年）,年总降水量与不同类型植被年均NDVI呈显著正相关,大降雨事件的频发使得降水量对于植被的生长起主导作用。年总降水量与年均气温尤其是年均低温的交互作用是促进植被生长的关键。     

西藏NPP时空格局与气候因子的关系

根据2000-2012年1 km MOD17A3 NPP遥感数据和气温、降水等气象资料,在GIS支撑下,结合多种统计计算方法,对西藏NPP时空格局与气候因子的关系进行研究。结果表明:2000-2012年间西藏陆地植被的NPP为119.3～148.4 g·m^-2·a^-1,平均为135.2 g·m^-2·a^-1;近年来西藏NPP呈不显著上升趋势,NPP总体上由东南向西北逐渐变小。13年来西藏NPP在总体不变(面积占61.11%)的基础上略有增加(面积占10.7%);不同植被类型中阔叶林的NPP最大,为1 185.2～1 430.2 g·m^-2·a^-1,其次是混交林,为535.1～741.2 g·m^-2·a^-1,其后依次是稀树草原、针叶林、农用地、草地和灌丛;西藏NPP与气温、降水因子分别有较好的正、负相关性。所有植被类型都与年均气温呈正相关,其中草地的NPP与年均气温的相关系数达0.88,其次是针叶林为0.76,相关性最差为热带稀树草原0.13;与年降水量的相关性,除了热带稀树草原正相关(0.26),其余都负相关,草地、针叶林的相关系数分别为-0.79、-0.73。     

内蒙古荒漠草原植被降水利用效率的时空特征

植被降水利用效率（PUE）是评价干旱、半干旱地区植被对降水响应的重要指标。利用1982—2015年GIMMS NDVI3g NDVI数据及同期气象数据反演内蒙古荒漠草原的PUE,研究荒漠草原不同植被类型、不同地区PUE时空变化,并分析了PUE 与气候因子的相关关系。结果表明：（1）1982—2015年间荒漠草原年均PUE为0.51 gC·m^-2·mm^-1,PUE的分布呈现出一定的空间异质性。荒漠草原PUE极显著增大和显著增大的面积分别占草原总面积的35.88%、55.41%,荒漠草原PUE极显著减小的面积占草原总面积的8.70%,荒漠草原PUE整体呈现增大趋势。（2）荒漠草原不同植被类型PUE均值范围0.34—0.56 gC·m^-2·mm^-1。各种植被类型中,东方针茅草原PUE最大,镰芒针茅草原PUE最小。除了镰芒针茅草原与其他植被类型差异显著以外,其他植被类型间差异不太显著。从PUE变化看,除了东方针茅草原PUE呈现下降趋势,其他植被类型PUE都呈现增大的趋势。（3）荒漠草原PUE与降水有很强的负相关性;草地年PUE与年均气温相关性不太明显;草地年PUE与年均太阳辐射呈正相关关系。     

青藏高原高寒草地净初级生产力(NPP)时空分异

基于1982-2009 年间的遥感数据和野外台站生态实测数据,利用遥感生产力模型(CASA模型) 估算青藏高原高寒草地植被净初级生产力(NPP),分别从地带属性(自然地带、海拔高程、经纬度)、流域、行政区域(县级) 等方面对其时空变化过程进行分析,阐述了1982 年以来青藏高原高寒草地植被NPP的时空格局与变化特征。结果表明:① 青藏高原高寒草地NPP多年均值的空间分布表现为由东南向西北逐渐递减;1982-2009 年间,青藏高原高寒草地的年均总NPP为177.2×10¹² gC·yr^-1,单位面积年均植被NPP为120.8 gC·m^-2yr^-1;② 研究时段内,青藏高原高寒草地年均NPP 在112.6~129.9 gC·m^-2yr^-1 间,呈波动上升的趋势,增幅为13.3%;NPP 增加的草地占草地总面积的32.56%、减少的占5.55%;③ 青藏高原多数自然地带内的NPP呈增加趋势,仅阿里山地半荒漠、荒漠地带NPP呈轻微减低趋势,其中高寒灌丛草甸地带和草原地带的NPP增长幅度明显大于高寒荒漠地带;年均NPP增加面积比随着海拔升高呈现"升高—稳定—降低"的特点,而降低面积比则呈现"降低—稳定—升高"的特征;④ 各主要流域草地年均植被NPP均呈现增长趋势,其中黄河流域增长趋势显著且增幅最大。植被NPP和盖度及生长季时空变化显示,青藏高原高寒草地生态系统健康状况总体改善局部恶化。     

21世纪以来青藏高寒草地的变化特征及其对气候的响应

利用遥感数据和气象观测资料探索气候因子对区域植被变化的驱动作用具有重要意义。以1980-2012年气象数据和2000-2012年MODIS-NDVI数据为数据源,借助线性回归和相关分析分别分析了青海和西藏两个地区21世纪以来气候变化对青藏高寒草地的影响机制。结果表明：（1）1980-2012年,青海和西藏地区均呈暖湿化的发展趋势。但21世纪以来,西藏地区降水呈不显著的减少趋势;整个青藏高原中部和西部地区增温趋势明显（>0.05 ℃·a-1）。（2）在年际尺度（2000- 2012年）上,青海地区NDVI呈显著增加的趋势,增长率为0.003·a-1（P<0.05）;西藏地区NDVI无变化趋势,区域尺度统计中植被退化与改善相互抵消。在空间上,青藏高原东北部地区NDVI呈良性趋势,部分区域增长斜率超过0.01·a-1。青藏高原南部地区NDVI呈变差趋势,变化斜率为0.008·a-1。（3）区域上的相关分析显示,在青海地区,降水量的增加和温度的升高共同促进了该区域植被的良性发展趋势;在西藏地区,降水量的减少和温度的升高可能是南部地区植被变差的重要原因。     

哈萨克斯坦1982–2015年植被时空变化（英文）

归一化植被指数(NDVI)作为表征植被生长状况的关键性指标,能够有效的提供植被生长状况的信息。本研究基于1982–2015年哈萨克斯坦时间序列的GIMMS/NDVI数据,分析植被)生长的空间格局及变化趋势,研究结果表明:哈萨克斯坦自北向南分布着农田、草地、灌丛这三类主要的植被类型,呈明晰的地带性分布特征;植被指数由北到南逐渐降低,农田、草地和灌丛三类主要植被类型的NDVI均值水平依次为农田草地灌丛;1982–2015年间,NDVI呈现出先增长(1982–1992年)、再降低(1993–2007年)、然后又增长(2008–2015年)的变化趋势。NDVI显著下降的区域占土地总面积的24.0%,主要分布在西北部的农田与草地交错地带以及南部边缘的农田,草地退化面积占草地总面积的23.5%、农田退化面积占农田总面积的48.4%、灌丛退化面积占灌丛总面积的13.7%,植被改善的区域分布在中东部的农田以及农田与草地的交错带,显著提升的面积占土地总面积的11.8%。     

气候变化和人类活动对干旱区植被生产力的影响

在全球变化的背景下,植被生产力发生了一系列的变化,如何定量的评估中国西北干旱区气候变化和人类活动对植被生产力的影响,对于应对气候变化,促进“一带一路”生态建设以及美丽中国建设具有重要的意义。以新疆为研究区,以植被净第一性生产力（NPP）作为评价指标,分析了2001—2016年气候变化和人类活动对植被恢复和退化的影响。结果表明：（1） 从2001—2016年,植被NPP有明显变化趋势的面积占植被覆盖区总面积的34.02%,其中30.58%的面积呈现恢复趋势,3.44%的面积呈现退化趋势,NPP平均每年增加634 Gg C·a^-1(Gg=10⁹ g)。（2） 由人类活动和气候变化引起植被恢复的面积占植被NPP变化总面积的42.03%和30.58%;在上述两个区域,NPP平均每年增加量分别为319 Gg C·a^-1和59 Gg C·a^-1。由人类活动和气候变化引起植被退化的面积占NPP变化总面积的57.63%和19.45%;其中,在上述两个退化区域,NPP平均每年分别减少68 Gg C·a^-1和7 Gg C·a^-1。（3） 不同植被类型中,人类活动对农作物、荒漠、草地、高山植被的恢复作用大于退化作用,对森林、灌丛、沼泽的退化作用大于恢复作用;气候变化对沼泽的退化作用大于恢复作用,对其他6种植被类型的恢复作用大于退化作用。总体上,人类活动是影响新疆植被恢复和退化的主要原因。     

艾比湖流域NDVI变化及其与降水、温度的关系

利用2000—2012年MODIS-NDVI数据,结合34个气象站同期的降水与温度数据,分析13年间艾比湖流域NDVI变化趋势及其对降水和平均温度变化的响应特征。结果表明:(1)13年间,艾比湖流域NDVI总体呈上升趋势,NDVI极显著(p0.01)增加区和显著(p0.05)增加区主要分布在核心绿洲及其边缘地区;NDVI变化不显著(p0.05)区域占研究区总面积的64.25%;(2)降水与NDVI的显著和极显著线性相关区域分别占研究区的33.27%和2.66%,主要分布在温泉县、博乐市及托里县南部;温度与NDVI的显著和极显著线性相关区域分别占研究区的11.35%和0.30%,主要分布在博乐市以东区域;(3)从年际变化水平来看,偏相关系数和线性相关分析结果均表明,NDVI总体上与年降水量呈正相关,而与平均温度呈负相关,降水对NDVI的影响明显高于平均温度;从月际变化水平来看,艾比湖流域NDVI变化对降水的滞后期为一个月,而对于平均温度滞后现象则不明显,可能是NDVI时间尺度选择过大造成的;NDVI与月序列平均温度的相关系数明显高于与降水的相关系数,说明在月际水平上温度对植被生长的作用大于降水。     

北方荒漠及荒漠化地区草地地上生物量空间分布特征

 北方典型荒漠及荒漠化地区草地地上生物量的空间分布特征对揭示中国陆地生态系统的碳储量具有重要意义,同时对于了解区域尺度上畜牧业发展潜力、生物多样性现状、以及生态系统稳定性具有一定的作用。利用北方典型荒漠及荒漠化地区144个草地样点的植被地上生物量数据,分析地上生物量的空间分布特征及其与多年平均降水量、多年平均温度、海拔高度等环境因素的相关关系。结果表明,北方典型荒漠及荒漠化地区草地单位面积地上生物量的空间分布高度异质,在5.5~371.2 g·m-2之间波动,平均地上生物量为83.3 g·m-2。北方典型荒漠及荒漠化地区草地地上生物量在经向和纬向上的分布均有明显的规律性。相关分析显示,植被地上生物量与纬度之间呈显著的负相关关系(P<0.05),与经度之间呈显著正相关关系(P<0.001)。草地地上生物量与年降水量之间存在显著的正相关关系(P<0.001),但和海拔高度、年平均温度之间无显著相关性,这意味着水分条件是导致北方典型荒漠及荒漠化地区草地地上生物量空间分异的重要因素。     

内蒙古典型草原与荒漠草原NDVI对气象因子的响应

分析了内蒙古典型草原与荒漠草原NDVI的变化,探讨了干旱对NDVI的影响,建立了NDVI与气象因子的回归模型。结果表明:2000-2016年内蒙古典型草原与荒漠草原NDVI呈现波动变化,变异较小。干旱对典型草原区的羊草(Leymus chinensis)群落与大针茅(Stipa grandis)群落NDVI影响显著(P<0.05);与正常年份相比,干旱导致羊草群落与大针茅群落NDVI降低约23%。5-8月降水量和干燥度指数影响内蒙古典型草原羊草群落与大针茅群落NDVI;荒漠草原区羊草+短花针茅(Stipa breviflora)群落与沙生针茅(Stipa plareosa)群落NDVI的主要影响因子分别为年均气温与5-8月平均气温;5-8月降水量和年均气温是影响典型草原和荒漠草原NDVI的重要因子。基于气象因子的NDVI回归模型能够较好地对区域NDVI进行估测。生长季降水是影响典型草原NDVI的关键因素,而气温显著影响荒漠草原NDVI。在未来气候变化的背景下,内蒙古典型草原NDVI对干旱的响应会更加敏感。     

Spatio-temporal Patterns of Vegetation Change in Kazakhstan from 1982 to 2015

The Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), as a key indicator of vegetation growth, effectively provides information regarding vegetation growth status. Based on the Global Inventory Monitoring and Modeling System (GIMMS) NDVI time series data for Kazakhstan from 1982 to 2015, we analyzed the spatial pattern and changes in the vegetation growth trend. Results indicated that the three main types of vegetation in Kazakhstan are cropland, grassland and shrubland, and these are distributed from north to south. While the regional distribution pattern is obvious, the vegetation index decreased from north to south. The average NDVI values of the three main vegetation types are in the order of cropland > grassland > shrubland. During the period from 1982 to 2015, the NDVI initially increased (1982-1992), then decreased (1993-2007), and then increased again (2008-2015). The areas where NDVI decreased significantly accounted for 24.0% of the total land area. These areas with vegetation degradation are mainly distributed in the northwest junction between cropland and grassland, and in the cropland along the southern border. The proportions of total grassland, cropland and shrubland areas that were degraded are 23.5%, 48.4% and 13.7%, respectively. Areas with improved vegetation, accounting for 11.8% of the total land area, were mainly distributed in the mid-east cropland area, and the junction between cropland and grassland in the mid-east region.     

中国草原区植被变化及其对气候变化的响应

利用1982~2006年GIMMS NDVI和气象数据,探究中国草原区植被变化及对气候的响应。结果表明,近25 a中国草原区植被覆盖总体呈上升趋势,但季节变化空间差异明显。春季温度对温带典型草原、高寒草甸草原和高寒典型草原植被生长有重要影响,而夏季和秋季温度同样对高寒草甸草原影响显著;夏季降水增多能明显促进夏季温带荒漠草原植被生长。除8月份以外,温带草原5~9月NDVI均与前一个月降水显著正相关;在生长季内,高寒草原NDVI与同期温度显著正相关,但8月份除外。此外高寒草原植被在生长最旺盛时期对降水变化存在1~3个月滞后期。     

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。     

2000~2014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。     

1981-2015年新疆生产建设兵团植被生长变化特征

新疆生产建设兵团的农垦事业为新疆的经济发展和社会稳定做出了重大贡献,研究其植被生长变化特征对于评价当地农垦发展和生态环境状况具有重要意义。采用1981-2015年GIMMS-NDVI和MODIS-NDVI数据对新疆生产建设兵团植被生长时空状况进行了研究,结果显示：（1）兵团植被在年内生长变化方面与气温变化趋势相一致;年际变化方面,NDVI在2007、2008、2010、2012年和2013年相对较高,1982-1986年和1989年相对较低;年代际变化方面,植被生长在20世纪80年代相对较差、90年代次之、2000-2009年相对较好、2010-2015年最好。（2）空间格局差异方面,植被生长状况呈变差趋势的面积占总面积的37.69%,主要分布在各团场驻地建筑区,植被生长状况趋于改善的面积占总面积的62.31%,主要分布在团场驻地周边地区;兵团植被生长状况以轻度、中度和特重度波动改善为主,分别占总面积的17.29%、15.55%和12.35%,重度和特重度波动退化面积最小,仅占总面积的5.12%和2.11%。     

中国北方风蚀区风速变化时空特征分析

利用北方风蚀区155个气象站点1971-2015年平均风速数据,采用气候趋势分析、空间插值和小波分析等方法分析北方风蚀区平均风速的时空变化趋势。结果表明：近45 a来,北方风蚀区年平均风速为2.70 m·s^-1,呈明显减小趋势,其递减速率为0.017 m·s^-1·a^-1（α=0.001）,1980s风速减小最快,1990s减小最缓慢,2010s风速出现增大趋势;我国北方风蚀区四季的平均风速均呈现下降趋势,下降速度春季>夏季>秋季>冬季（α=0.001）,不同年代不同季节风速变化存在较大差异,2010s除春季外其他季节风速均呈现增大趋势;空间分布上显示,风速变化幅度空间分布差异明显,北方风蚀区内的新疆西北部和东南部、青海、内蒙古中部和东北部、黑龙江以及吉林为风速降低较快的区域,甘肃东南部、宁夏、陕西和山西北部以及新疆的东北部和西部等地区是风速降低不明显的区域。春季和夏季风速降低较快的区域面积扩大,冬季和秋季风速降低较缓的区域扩大;平均风速存在多时间尺度的周期性结构特征,28 a时间尺度左右为风速变化的主周期,平均变化周期为18 a。     

2000—2016年中亚天山植被变化及气候分异研究

利用MODIS-NDVI产品生成中亚天山2000—2016年植被覆盖度,利用线性回归法和偏相关法分析了中亚天山植被时空变化特征及驱动因子。结果表明:中亚天山植被生长及变化趋势具有显著的区域分异性,纬度分区上,中天山和北天山西部植被覆盖度较高的草原、农田和森林在2000—2016年呈现退化趋势;南天山和北天山东部植被覆盖度较低的荒漠、草原和灌丛在同期表现出改善趋势,而中国境内的东天山与境外的西天山相比具有较低的植被覆盖度以及总体改善的变化趋势。中亚天山气候在2000—2016年显示出"暖湿化"特征,温度升高幅度(5. 9%)远大于降水增加幅度(1. 3%),温度、降水与植被覆盖度的显著相关比例为18. 0%和42. 6%,降水是中亚天山植被变化的主要气候驱动因素。以巴音布鲁克草原为代表的东天山部分草原受到过度放牧的影响而退化严重,建议加强植被退化区的生态修复与保护力度。     

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。     

近15a陕西省植被时空变化与影响因素分析

利用2000—2014年MODIS/NDVI时间序列数据,采用栅格像元趋势分析、稳定性评价的方法,研究了陕西省近15 a植被的时空变化特征和规律;利用Hurst指数对陕西省植被未来变化趋势进行了预测;并利用相关性分析法分析了NDVI与年均温度和降雨量的关系。结果表明,2000年、2015年陕西省NDVI均值分别为0.4273、0.4942, 15 a来增加了0.067,增长了16.0%,其中陕北地区NDVI增加明显,关中部分地区出现负增长,陕南地区NDVI总体依旧维持在较高水平。陕西省植被变化趋势具有明显的空间差异性,全省植被未变化的占52.0 %,改善部分占44.27 %,退化部分占3.73%,说明15 a间陕西省植被覆盖改善面积大于退化面积,植被状况有所改善;其中陕北地区植被呈明显改善区域面积较大,关中地区植被覆盖面积有所减少,陕南地区植被变化幅度较小。陕西省植被稳定区域占50%以上（0 0.2),说明15a间陕西省植被较为稳定,变化程度不大;其中陕西省植被最稳定地区主要集中在陕南、延安南部,榆林部分、西安、渭南少部地区变化幅度较大。Hurst指数分析表明陕西省44.54%面积的植被未来有可能面临退化,主要分布在陕北和关中地区的北部,植被未来有可能退化也有可能改善的面积占49.78%,主要分布在延安和陕南地区。陕西省近15 a气温和降水量总体呈增加趋势,增加速率分别为0.48 ℃·(10 a)-1和69.5 mm ( a)-1;相关性分析结果表明,年均降雨量是影响NDVI的主要气象因子,同时陕西省植被变化也受到了退耕还林还草、防沙治沙、生态政治等人为因素的影响。     

1981-2001年青藏公路和铁路沿线土地覆被变化

1 Introduction Land cover change may result in extremely profound influence on regional water circulation, environmental quality, bio-diversity, and the productivity and adaptive capacity of land ecosystem. Meanwhile, it is an important factor affecting r…