2000—2020年呼伦贝尔地区归一化植被指数时空变化及其对气候的响应

利用2000—2020年MOD13Q1和气象观测数据,结合Sen趋势分析、M-K显著性检验、变异系数、Hurst指数、相关系数等对呼伦贝尔地区归一化植被指数(NDVI)时空变化及气候响应进行分析。结果表明：呼伦贝尔地区多年生长季平均NDVI为0.63,平均年变化倾向率为0.028/10 a,大部分地区呈增加趋势,其中大兴安岭森林大部及岭西耕地增加显著。呼伦贝尔地区生长季NDVI的平均变异系数为0.08,其中呼伦贝尔草原西部的波动较大。Hurst指数表明,呼伦贝尔地区生长季NDVI整体变化呈反持续性趋势,结合现有NDVI变化趋势,未来将呈下降趋势,对生态环境的保护工作较为不利。大兴安岭森林生长季NDVI与气温呈正相关,耕地与草原区呈负相关,而呼伦贝尔大部分地区的生长季NDVI与降水普遍呈正相关,其中呼伦贝尔草原和大兴安岭两麓耕地的生长季NDVI与降水相关显著,说明气温是制约北部大兴安岭森林生长的主要因素,而降水是制约呼伦贝尔草原生态平衡和农牧业发展的主要因素。     

呼伦贝尔草原NDVI时空变化及其对气候变化的响应

利用2001—2016年MODIS NDVI数据和气象站点资料,分析呼伦贝尔草原NDVI的时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明,呼伦贝尔草原NDVI整体呈上升趋势,平均倾向率为0.041·(10 a)-1,其中新巴尔虎右旗西北部、新巴尔虎左旗中部和陈巴尔虎旗西部等地增加显著;NDVI的年变化主要受降水驱动,两者呈极显著的正相关;生长季内,5月气温和5、6月总辐射与NDVI普遍呈正相关,北部草原达到显著或极显著水平,但之后逐渐转为负相关。NDVI与降水普遍呈正相关,5月下半月开始有台站达到显著或极显著水平,7月达到显著或极显著的台站数量最多,并存在明显滞后。生长季内,典型草原NDVI与降水显著或极显著正相关的台站次数明显多于草甸草原。     

大兴安岭植被NDVI变化及其对气候的响应

利用S-G(Savitsky-Golay)滤波对2000—2016年呼伦贝尔市境内的大兴安岭植被NDVI序列进行逐栅格重构并剔除突变点,结合大兴安岭海拔、坡向、坡度等地理因子和气温、降水等气象因子,分析大兴安岭植被生长季NDVI的变化及其对气候的响应。结果表明:大兴安岭植被NDVI生长季均值呈上升趋势,平均增速为0. 029/10 a。植被NDVI随海拔的增加呈现先缓慢减小后迅速增加的趋势,随坡向变化不大,随坡度的增加而增加。植被NDVI的生长季均值与1 a前和2 a年前的降水呈现显著的正相关,具有明显的滞后性。在每年植被恢复生长初期各海拔植被均与气温呈现极显著的正相关,年内植被NDVI与降水的相关性在垂直方向上存在较大差异。     

西藏那曲县NDVI变化及与气象因子、畜牧量相关分析

利用NASA提供的16天合成MODIS数据,以归一化植被指数(NDVI)作为植被覆盖特征指标,研究了2001~2008年那曲县NDVI变化特征,分析了温度、降水等气象因子与NDVI关系。结果显示:近年来那曲县最大NDVI、年均NDVI呈减小趋势;NDVI月变化与温度、降水显著正相关;年平均NDVI、植被生长季平均NDVI与气象因子相关性不明显;畜牧总量与植被生长季NDVI显著负相关。      

基于SPEI的甘南高原气象干旱变化特征

干旱灾害是甘南高原发生最频繁的气象灾害之一,严重影响该地区农牧业生产和生态环境安全。利用1973—2022年甘南高原及周边31个气象观测站逐月降水和气温观测数据,选取标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）表征气象干旱,采用Mann-Kendall检验和Sen’s slope估计方法,研究甘南高原年、季尺度的干旱时空分布及变化特征。结果表明：近50 a来,甘南高原年SPEI呈显著减小趋势,全域整体趋向干旱化,1986年为突变年。干旱变化趋势存在季节差异,夏、秋季呈干旱加剧趋势,春、冬季则相反。年和季SPEI变化趋势存在空间差异性,年和秋季全域呈干旱化趋势;夏季甘南高原中东部呈干旱加剧趋势,春季与夏季相似,但春季干旱加重区域和干旱化程度明显小于夏季;冬季整体呈干旱减轻趋势。甘南高原年和季节尺度不同等级干旱发生频率有明显的空间差异,高原中东部轻旱频发,高原南部中旱和重旱高发,特旱各区域发生频率均较低;高原西部干旱发生频率总体小于高原中东部。     

利用条件植被指数评价西藏植被对气象干旱的响应

基于2000—2014年4—10月西藏气象站遥感干旱指数 (条件植被指数,VCI) 和气象干旱指数 (标准降水指数,SPI) 之间的相关性,评估植被对气象干旱的响应特征,通过分析气候环境要素对响应特征的影响并归纳相应规则,获取西藏地区植被对气象干旱有明显响应的区域分布。结果显示:VCI与12周时间尺度的SPI具有较强相关性,说明西藏地区植被生长对降水的响应大约滞后12周;植被对气象干旱响应不敏感的原因主要包括气候极度干燥或极度湿润、土地覆盖类型为森林、年平均归一化植被指数 (NDVI) 值过小、多年NDVI变化标准差过小、有降水之外的其他水源补给等;基于对区域气候环境要素特征的分析,可以得出西藏中部偏南地区植被对气象干旱有明显响应,主要包括拉萨地区、山南地区北部、日喀则地区东部、那曲地区中部和西南部、阿里地区的东南部。     

基于逐月标准化降水蒸散指数的多尺度方法分析气候变化对澜沧江流域归一化植被指数的影响

基于澜沧江流域10个气象站点1951~2012年的日降水资料的逐月标准化降水蒸散指数(SPEI)值、各站1998~2012年流域的归一化植被指数(NDVI)值,利用SPEI以及趋势分析法,多尺度分析了澜沧江流域干旱发生的时间和强度演变特征以及上中下游NDVI时间变化特征,探讨了气候变化对植被变化的影响,并对NDVI与SPEI的变化进行了相关性分析。结果表明,不同站点和不同时间尺度的SPEI值均呈现出干旱化逐年加强的线性趋势,上游相对于中下游干旱态势较轻,且时间尺度越大,干旱波动趋势越明显;在季节尺度上,夏、秋、冬的SPEI值均呈下降趋势,其中冬季干旱最为严重;15年来澜沧江流域各区域年平均NDVI总体表现为先降低后增加,总体植被状况得到改善,其中下游较明显。从年际变化看,对于流域的不同区域,NDVI与不同尺度的SPEI的相关性和滞后性有较大差异,年代际之间的响应规律也不同,中下游的SPEI对同年NDVI的响应比较敏感,而上游则表现出明显的滞后性。说明NDVI对SPEI的响应比较敏感,干旱程度的变化在一定程度上影响着流域的植被状况,SPEI是影响NDVI的因素之一。     

伊犁地区不同草地类型植被指数与气候因子的关系

基于2006—2012年主要生长季(5—9月)MODIS旬最大值合成NDVI数据,结合同期气温、降水插值栅格资料,采用均值法、线性回归法、相关系数法分析了伊犁河谷地区七大不同草地类型NDVI的时空变化规律及其对气象因子响应的敏感性及滞后性。结果表明:(1)伊犁河谷草地植被NDVI整体呈微弱增加趋势,其中,温性荒漠类草地的增加趋势略高于其他几种类型。(2)温性草甸草原、温性草原、温性荒漠草原、高寒草原、低平地草甸的NDVI主要受降水影响,即NDVI与生长季平均降水量呈极显著正相关,且平均降水量每增加1 mm,其NDVI分别增加0.005、0.006、0.007、0.004、0.003。(3)不同草地类型与气温、降水存在不同的滞后响应,多数草地类型5月气温、降水与7月NDVI表现出显著相关性。其中,温性草甸草原、温性草原、温性荒漠草原NDVI受气温和降水共同影响,气温每升高1℃,NDVI分别减少0.020、0.028、0.027,降水每增加1 mm,NDVI分别增加0.002、0.003、0.003;高寒草原主要受降水影响,降水每增加1 mm,NDVI增加0.003;低平地草甸主要受气温影响,气温每升高1℃,NDVI减少0.016;温性荒漠、沼泽与气温、降水没有明显相关性。不同草地类型对水热因子的需求不同,是产生这种结果的主要原因。     

西辽河流域归一化植被指数与气象因子相关性分析

为了解西辽河流域归一化植被指数(NDVI)的分布规律、变化趋势及对气候变化的响应,利用2000—2018年西辽河流域11个气象站逐日气象资料和MODIS归一化植被指数数据集,通过线性回归和相关分析,探讨了生长季各月NDVI与气象因子的时滞性,以及气象站周围10 km缓冲区内不同植被类型NDVI与气象因子的相关性.结果表...     

四种气象干旱指数在新疆区域适用性研究

利用降水量距平百分率(PA)、标准化降水蒸散指数(SPEI)、自适应帕默尔干旱指数(scPDSI)和气象干旱综合指数(MCI)四种气象干旱指数，进行变化趋势、相关性和干旱频率的分析，并与历史灾情进行对比，来研究1961—2020年新疆不同区域干旱指数适用性。结果表明，scPDSI和MCI指数显著上升，干旱程度呈减轻趋势，其干旱监测结果一致率高。PA指数变化趋势均平稳，但与其他三种干旱指数在全频域和高频域干旱监测结果一致率较好。SPEI指数在东疆和南疆东部区域显著下降，干旱程度呈加重趋势，与其它三种指数低频域干旱监测结果存在显著负相关。干旱频率分析结果显示，PA指数的特旱等级判定存在异常情况，特别是南疆和东疆。与历史灾情对比结果显示，MCI指数是对干旱灾害反映最好的。总体上，MCI指数在新疆地区的适用性要优于其它三种干旱指数。近60年来，全疆不同区域的MCI指数均呈上升趋势，各区域的干旱程度均有所减轻。空间上，新疆西北部发生干旱显著比南疆和东疆区域概率大。全疆不同区域在1962—1967年、1974—1977年、1989—1991年、1997年、2020年均发生干旱，并且主要集中在春夏两季较多，其中北疆西部和伊犁河谷区域易出现干旱灾情。     

陕北地区退耕还林近20年三种类型人工林对干旱的响应——以吴起县为例

基于2000-2020年归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI),分析近20年来陕西省吴起县退耕还林后人工林的生长状态及...     

那曲地区植被NDVI时空变化及成因分析

利用GIS和遥感技术方法分析了2000—2014年那曲地区植被归一化指数(NDVI)的时空分布特征和变化趋势,探讨了NDVI与几种气象因子的关系。结果表明:空间上,研究区植被NDVI在空间上呈自西向东、自南向北逐步增大,高海拔地区小于低海拔地区的分布特点;时间上,近15a的NDVI总体上呈不显著性下降趋势,NDVI变化可以分为3个阶段,分别为2000—2005年较好,2006—2008年略差,2009—2014年好转。植被面积变化趋势表现为西北部植被处于稳定状态的面积居多,变化较明显的区域集中在中部和东南部地区的人口密集区,改善和退化区域呈现交错出现的特点。那曲地区植被变化的主要影响因素为降水量和热量因素引起的,人类活动在较短时间尺度上对植被也有较大影响。     

黑龙江省大豆生长季旱涝时空分布特征

基于黑龙江省62个气象台站1961—2019年逐日气象资料,利用联合国粮农组织(FAO)推荐的方法计算大豆需水量,应用美国农业部土壤保持局推荐的方法计算有效降水,采用M-K检验、GIS反距离加权插值等方法分析黑龙江省大豆各生育阶段水分盈亏指数及干旱与洪涝演变特征。结果表明：黑龙江省大豆生长季内有效降水在开花以前主要呈增加趋势,开花及以后主要呈减少趋势;大豆需水量在第三真叶期以前主要呈增加趋势,第三真叶期及以后呈减少趋势,结荚—鼓粒期和鼓粒—成熟期减少趋势最为显著。大豆生长季内水分盈亏指数(Crop water surplus deficit index, CWSDI)中部偏东地区和最北部地区最高,东部高于西部;开花—结荚期和结荚—鼓粒期CWSDI最低,鼓粒—成熟期最高。洪涝多发于偏北部地区,东部多于西部,出苗—第三真叶期洪涝发生站次最多。干旱发生频次高于洪涝,西部或西南部干旱发生频率高于东部,中部和北部最低,干旱多发生于开花—鼓粒期。     

陇东黄土高原气象干旱特征分析及其对农业的影响

为了深入了解陇东黄土高原气象干旱时空分布特征,以提高干旱灾害的监测、预报、预警及防治能力,减少经济损失,利用庆阳市8个县(区)30a(1989~2018年)降水资料,计算了各县(区)月、季、年降水距平百分率,按降水距平百分率干旱指标选取干旱事件,从月、季、年不同时间尺度统计分析了陇东黄土高原气象干旱时空特征,并对该地区2011~2018年的灾情进行了分析。结果表明：30a来气象干旱发生的频次存在自西北向东南逐渐减少的特点。气象干旱发生的月频次呈波动状,其中12月最多,7月份最少；气象干旱主要发生在春季,以轻旱为主,中旱次之,重旱及特旱发生概率较小。从19世纪90年代到现在气象干旱事件发生的年频次逐渐减少,其造成的农作物成灾面积有逐年减少的趋势,这是因为我国提出了建设社会主义生态文明的思想,人们保护环境的意识增强,合理的利用了空间水资源,调整产业结构,种植防旱植被,加强水利工程建设,改善生态环境所致。     

基于SPEI干旱指数的凉山州干旱特征分析

本文采用凉山州17个国家气象站1971~2017年的气象资料,利用基于Penman-Monteith模型的标准化降水蒸散指数SPEI,分析月、季、年不同时间尺度下凉山州SPEI干旱指数的时空分布状况,并以西昌气象站为代表进行了SPEI干旱指数的突变性M-K检验。结果表明:(1)标准化降水蒸散指数能较好地反映凉山州干旱发生程度;(2)凉山州干旱的年代际变化明显,20世纪70年代、80年代和21世纪10年代总体偏旱,20世纪90年代和21世纪00年代则相对较为湿润;(3)凉山州干旱发生频率空间分布不均,中部干旱发生频率高于北部和南部地区;(4)西昌市近30年来干旱总体偏轻,最近一次干湿突变发生于1987年;⑤各季节最近一次由干转湿的突变点,冬季在1999年、春季在1996年、夏季在1994年、秋季在1991年,呈逐季提前的趋势。      

2017年春夏呼伦贝尔草原干旱过程多种监测指数对比分析

以2017年春夏季呼伦贝尔草原干旱过程为研究对象,利用呼伦贝尔草原范围内6个气象站的气温、降水数据和MODIS NDVI数据,分析对比2017年4—9月多种气象干旱指数（Pa30、SPI30、SPEI30、CI、MCI）与植被状态指数（VCI）的监测情况。结果表明：只考虑单一降水的气象干旱指数（Pa30、SPI30）在4月波动较大,且此类指数无法反映出高温等其他气象条件对干旱发展的影响。综合气象干旱指数(CI、MCI)由于引入多时间尺度干旱进行计算,旱情缓解时轻旱等级持续的时间过长,且草原植被在降水增加后的恢复速度较快,造成干旱缓解期间植被与监测结果差异较大。MCI与同期和前1期VCI的相关性最好,CI和SPEI30与前1期和前2期VCI的相关性较好,而只考虑单一降水的气象干旱指数与VCI的相关性普遍偏差。植被对SPEI30的响应时间更长,更适宜草原生态干旱的早期预警使用。     

基于SPEI的广东省近50 a干旱时空特征

了解广东省干旱特征对于减少旱灾损失具有重要意义。基于1971—2020年广东省86个国家气象观测站逐月降水量和气温资料,计算不同时间尺度的标准降水蒸散指数（standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI）,利用Mann-Kendall趋势检验、经验正交函数（empirical orthogonal function,EOF）以及极点对称模态分解（extreme-point symmetric mode decomposition,ESMD）等方法,分析近50 a广东省干旱时空变化特征。结果表明：广东省年尺度SPEI整体呈较明显下降趋势,即干旱化趋势,四季也呈干旱化趋势,但并不明显。广东省干旱发生频率较高,但强度较低。EOF第一模态反映广东省存在一致变旱或变涝特征,其与赤道太平洋中东部海表温度关系更为密切,时间系数反映出广东省整体呈干旱化趋势;第二模态与西太平洋副热带高压关系较为密切;第三模态则与海陆差异有明显关联。ESMD分析表明广东省平均年尺度SPEI在年际上以3.1 a周期振荡为主,在年代际上以12.5 a周期振荡为...     

基于SPEI的中国西南地区1961-2012年干旱变化特征分析

利用1961—2012年中国西南地区86个气象站逐月降水量和平均气温资料,引入一个新的干旱指数——标准化降水蒸散指数(SPEI)作为干旱等级划分指标,研究了1961—2012年该地区不同时间尺度干旱的变化特征。结果表明:该地区12个月尺度干旱频率在云贵交界区呈显著增加趋势,其他区域变化不显著且不一致;少雨期(11—4月)6个月尺度干旱频率在全区显著增加,而在多雨期(5—10月)大部分区域干旱频率呈缓慢减少趋势,减少最明显的区域在四川南部;3个月尺度干旱频率在春季变化不明显,在秋季和冬季显著增加,其中2000—2012年的增加趋势尤为显著,干旱化趋势严重。     

长江上游近120年来气象干旱和水文干旱时空变化关系及其传递特征

气象干旱是水文干旱的前兆,探明气象干旱向水文干旱的传递特征及规律,对水文干旱早期预警和防灾减灾具有重要意义。基于长江上游1901—2020年长系列气象水文数据,采用标准化降雨蒸散发指数（SPEI）和标准化径流指数（SRI）分别表征气象干旱和水文干旱情势,采用Spearman相关分析法和滑动窗口法计算不同月份气象干旱向水文干旱的传递时间并分析其时空变化特征,引入湿润指数（HI）和水库指数（RI),探究气候变化和人类活动对干旱传递的影响。结果表明：120年来气象干旱和水文干旱均有加重趋势,且随时间尺度增大,干旱历时增长;气象干旱向水文干旱传递时间整体呈现明显时空异质性,即冬季长、其他季节短,西北部长、东南部短;干旱传递在春、夏季整体呈加快趋势,在秋、冬季整体呈减慢趋势,干旱传递时间变化与长江上游整体干湿状况和密集水电开发有关。     

基于SPEI的华北平原夏玉米生长季干旱时空变化特征

基于标准化降水蒸散指数(SPEI),从不同时间尺度对华北平原夏玉米生长季1961—2015年不同等级干旱发生频率、时空分布和变化特征进行了研究。结果表明,华北平原夏玉米生长季干旱频发,频率超过50.0%,主要以轻旱为主,河南东南部和河北中北部地区干旱频率高于其他地区,6月和10月轻旱频率相对较高,8—10月更容易发生中旱,重旱主要出现在6月和7月。近55 a年华北平原夏玉米生长季干旱不断增加,10月干旱频率增加趋势最显著。与1961—1980年相比,研究区近15 a干旱发生频率增加百分率为37.3%,其中河北中北部、北京、天津和河南西北部干旱发生频率在60.0%以上。不同月份的干旱对夏玉米生长影响不同,需要加强对8月和9月干旱事件的预报,以便及时采取防灾减灾措施。