横断山区植被分区

横断山区位于青藏高原的东南部,即25°40′—32°30′N,97 00′—102°40′E。这里地势高亢,山川相间作南北向平行排列,高差2000—3000米。区内具有从亚热带至冰雪带的不同自然景观。植被的地域分异十分显著。植被分布呈现出山原植被垂直带规律。据此,将本区植被划分为2个植被区域,3个植被地带,11植被地区。     

基于MODIS数据的山西省六大煤田区植被覆盖度时空变化特征及其驱动力分析

为了分析山西省六大煤田区2000年之后植被覆盖度的时空分布及其驱动力因素,基于2001-2013年MODIS NDVI数据和像元二分方法对山西省六大煤田植被覆盖进行反演和动态监测,并利用以一元线性回归为基础的趋势分析法对研究区植被覆盖趋势变化进行研究分析。结果表明:(1)研究区在13 a里植被覆盖整体呈先减后增,波动中上升趋势。(2)空间上看,植被覆盖河东煤田和大同煤田增长最明显,整体表现南部好于北部,东部好于西部。(3)从季节变化看,春季植被有明显退化趋势,夏季植被改善明显,秋季植被增长趋势逐渐减弱。气候变化和人类活动造成的煤田区生态环境退化是煤田区植被覆盖度时空变化的主要驱动因素。     

1992—2020年横断山区植被分布与植被活动变化

横断山区位于青藏高原东缘和多条重要江河的上游,是全球生物多样性最丰富的地区和生态保护的优先区域之一,区域植被对维系区域生态安全和可持续发展起着十分重要的作用。20世纪90年代以来,中国在横断山区实施了多项重大生态恢复和建设工程,但囿于资料和调查不足,对于横断山区全域性、长时段的植被变化及其与海拔关系研究相对较少。鉴此,本文结合使用1992—2020年间多种基于卫星遥感资料生产的土地覆被数据和2000—2020年间MODIS的归一化植被指数（NDVI）数据,采用转移矩阵、Theil-Sen Median趋势分析与偏相关分析等方法研究不同植被类型转换、植被覆被面积与平均海拔变化关系以及植被活动的时空变化趋势,并分析时空变化的主要影响因素。结果表明：① 横断山区分布最广泛的植被类型是常绿针叶林与灌丛—草地镶嵌类型。植被发生变化的区域集中分布在河谷和南部低海拔区域,草地多向森林特别是常绿针叶林转换,植被覆被逐渐向好。这表明封山育林、植树造林、退耕还林等生态保护政策起到重要积极作用。时间序列数据显示,植被覆被面积变化剧烈的时期往往处在政策实施的起始阶段。② 植被活动整体呈现增强趋势。在植被类型未变化的区域中,75%以上区域植被活动增强,其中超20%的区域显著增强（P < 0.05）,且森林植被活动增强趋势大于草地。③ 对植被活动影响较大的环境因子主要是气候变化和地形条件。尽管大部分区域植被活动受气候变暖影响而增强,但在干热河谷的植被活动明显受到降水减少的限制。有近1/4面积的植被活动在减弱,主要分布在山地东坡或南坡,或与降水较多、山高坡陡而造成滑坡、泥石流等自然灾害有关。这些发现可为横断山区生态保护政策效益评估、自然灾害综合风险评估和未来气候变化影响下的植被变化预测提供参考。     

我国横断山区1960-2008年气温和降水时空变化特征

运用样条函数法、线性回归、最小二乘法和趋势分析等方法,对横断山区27个气象站1960-2008年日平均气温和降水资料分析表明,近50年来横断山区气温呈现统计意义上的变暖趋势,其中60和80年代气温相对较低,其他年代则较高,2000-2008时段年均温比多年均值高0.46^oC。横断山区年均气温、春季气温、夏季气温、秋季气温和冬季气温的倾向率分别为0.15^oC10a^-1、0.589^oC10a^-1、0.153^oC10a^-1、0.167^oC10a^-1和0.347^oC10a^-1,升温幅度表现出随纬度增高而加大的趋势,整个横断山区以沙鲁里山和大雪山南缘区域及梅里雪山地区为中心,春季升温幅度最大,冬季次之。横断山区年降水在60和70年代偏低,80年代以后相对偏高,特别是90年代比多年均值高29.84mm,进入2000年后相较90年代明显下降。横断山区年降水、春季降水、夏季降水、秋季降水和冬季降水倾向率分别为9.09mm10a^-1、8.62mm10a^-1、-1.5mm10a^-1、1.53mm10a^-1和1.47mm10a^-1,只有春季倾向率通过了显著水平检验;除夏季降水外,其他季节降水均表现出由西南向东北和由南向北递减的趋势,这是纵向岭谷对流经该区的东亚季风和南亚季风同时起着东西向阻隔作用和南北向通道作用的体现。横断山区季风期气温和降水的倾向率分别为0.117^oC10a^-1和6.01mm10a^-1,最为明显的是2000年后季风期降水明显降低;横断山区非季风期气温和降水的倾向率分别为0.25^oC10a^-1和7.47mm10a^-1,均高于季风期。     

横断山区干旱河谷植被类型

横断山区干旱河谷植被,按植物群落的生态外貌、种类组成与结构特点,可分为4个类型(即:稀树灌木草丛,肉质刺灌丛,扭曲云南松疏林,小叶刺灌丛)15个群落。按干旱河谷的区域分异、水热状况、山地植被垂直带和利用方向,将本区干旱河谷分为4个类型(即:干热、干暖、干温、干凉)7个区。     

2001-2010 年内蒙古植被覆盖度时空变化特征

基于MODIS-NDVI 遥感数据反演了内蒙古地区2001-2010 年植被覆盖度的空间格局和变化规律, 并结合该地区同期降雨量和温度数据, 分别从不同空间和时间尺度上分析了森林生态区、草原生态区和荒漠生态区植被的年际变化和月际变化对气候变化的响应。结果表明:(1) 内蒙古植被覆盖度在空间上呈现东高西低的分布特征, 自西向东的变化速率为0.2/10°N, 10 年间森林、草原和荒漠生态区的年均植被覆盖度分别为0.57、0.4 和0.16;(2) 2001-2010年, 内蒙古植被覆盖度总体上呈上升趋势, 研究区内植被覆盖度极显著增加和显著增加的面积分别占总面积的11.25%和29.13%, 二者之和大于植被覆盖度极显著减少和显著减少的面积比例之和, 后者分别为7.65%和26.61%;(3) 在年际水平上, 内蒙古植被生长总体上与降雨量的关系更加密切, 而在月际水平上, 降雨量和温度对植被生长的影响作用相当, 说明年内植被生长更依赖于水热组合的共同作用, 而与单一气候因子的相关性降低;(4) 森林生态区植被覆盖度在年/月际水平上均与温度的相关性较强, 荒漠生态区植被覆盖度在年/月际水平上均与降雨量相关性较强, 而草原生态区植被覆盖度在年际水平上主要受降雨影响, 在月际水平上与二者相关性相当;(5) 草原区月植被覆盖度对降雨量的响应存在时滞效应。     

横断山区土壤相对湿度时空分异

以1992～2010年横断山区16个观测站土壤相对湿度资料为基础,通过Kriging插值法分析土壤相对湿度季节分异和空间分异特征。结果表明:横断山区年土壤相对湿度自1992年以来整体呈波动增加趋势,年际变化倾向率为0.51%/a;横断山区土壤相对湿度表现为西南和东北部较高,东南和西北部较低,中部土壤相对湿度增加趋势强于边缘,深层土壤的相对湿度整体大于浅层土壤。春、夏季土壤相对湿度增加趋势比秋、冬季明显。     

1960-2009年横断山区潜在蒸发量时空变化

以横断山区20 个气象站1960-2009 年逐日气象数据为基础,应用1998 年FAO 修正的Penman-Monteith 模型分析了横断山区潜在蒸发量的变化,在ArcGIS 环境下通过样条插值法分析了潜在蒸发量变化的时空分异,并对影响潜在蒸发量变化的气象因素进行了讨论,结果表明：年潜在蒸发量自20 世纪60 年代中期以来呈波动减小趋势,20 世纪80 年代中期之后减小趋势更加明显,2000-2009 年呈增加趋势。潜在蒸发量的年际变化倾向率为-0.17 mm a^-1,从空间分布来看,北部、中部、南部都呈减少趋势,倾向率由北向南逐渐减小。从季节来看,秋季和冬季潜在蒸发量呈增加趋势,春季和夏季呈减小趋势,春季减小趋势大于夏季,秋季增加趋势大于冬季。气温上升、风速和日照时数的降低是横断山区潜在蒸发量减少的主导因素,风速和日照时数的下降导致春季和夏季潜在蒸发量减小,气温上升导致秋季和冬季潜在蒸发量增加。     

2000-2011 年三江源区植被覆盖时空变化特征

基于MODIS-NDVI 数据,辅以线性趋势分析、Hurst 指数及偏相关系数等方法,本文从三个尺度分析了近12 年三江源区植被覆盖时空变化特征、未来趋势及其驱动因素。结果表明:(1) 近12 年三江源区植被覆盖呈现增加趋势,增速为1.2%/10a,其中长江源区、黄河源区植被均呈增加趋势,而澜沧江源区植被呈下降趋势。(2) 三江源区植被覆盖具有显著的区域差异,且NDVI频度呈现“双峰”结构。(3) 近12 年三江源区植被覆盖呈增加趋势和减少趋势的面积分别占64.06%和35.94%,且表现为源区北部增加、南部减少的空间格局。(4) 三江源区植被变化的反向特征显著,植被变化由改善趋势转为退化趋势的区域主要分布在长江源区和黄河源区的北部,而由退化趋势转为改善趋势的区域主要分布在澜沧江源区。(5) 三江源区植被对降水和潜在蒸散的响应存在时滞现象,而对气温的响应不存在时滞现象。(6) 三江源区植被覆盖的增加主要归因于气候暖湿化以及生态保护工程的实施。     

近10 年陕甘宁黄土高原区植被覆盖时空变化特征

基于2000-2009 年MODIS-NDVI 植被覆盖指数, 采用线性趋势分析、Hurst 指数和偏相关系数等数理分析方法, 对陕甘宁地区“退耕还林还草”实施10a 来植被覆盖时空变化特征、影响因素及其未来变化趋势进行分析。结果表明:① 2000-2009 年陕甘宁地区植被覆盖呈现明显增加趋势0.032/10a, 远快于三北防护林工程区1982-2006 年植被覆盖平均增速0.007/10a;② 陕甘宁地区植被恢复具有阶段性, 整体呈“S”型增长, 具有两次明显的植被高恢复期;③ 陕甘宁地区植被恢复以轻微改善为主, 中度改善次之, 呈退化趋势区域比重较小(2.38%), 零星分布于宁南八县、定边东部、甘肃陇东的环县和镇原;④ 陕甘宁地区植被覆盖度逐年提高、生态环境持续改善是人类活动和气候变化共同驱动, 其中人类经济活动作用明显;⑤ 陕甘宁地区植被恢复具有一定的持续性, 未来大部分区域将持续改善, 退化区集中分布于陕北中东部、“彭阳-镇原”南部以及盐池北部。     

京津风沙源区干旱时空特征及对植被变化的影响

本文基于京津风沙源区27个站点1960—2014年逐月气温和降水数据,采用标准降水蒸散指数(SPEI),从干旱趋势、干旱面积和干旱频率等方面分析了研究区干旱的时空变化特征;在此基础上,利用SPEI和NDVI指数,分析了干旱对区域植被变化的影响。结果表明:(1)1960—2014京津风沙源区SPEI呈显著下降的趋势,多次严重干旱均出现工程实施的近15年。过去55年京津风沙源区大部分区域SPEI呈下降趋势,显著下降的区域主要集中在内蒙古草原地区。(2)1960—2014年轻度干旱、中度干旱和严重干旱的面积均呈上升的趋势。2001年和2009年严重干旱面积分别占整个研究区的49.00%和41.10%。(3)1960—2014年干旱频率从西北向东南呈递减趋势。1996—2014年干旱频率比1978—1995年和1960—1977年分别增长了7.59%和9.09%。京津风沙源区最长干旱持续时间都接近或超过半年。(4)1982—2014年研究区92.52%的区域SPEI和NDVI呈正相关关系,表明干旱会对区域植被产生重要影响。干旱趋势、干旱面积和干旱频率均表明,京津风沙源区干旱情况加重,尤其治理工程实施的近15年干旱程度更加严重。本文研究结果对京津风沙源区植被恢复重建具有重要的指导意义。     

横断山区气温和降水年季月变化特征

为详尽分析横断山区气候变化过程,利用横断山区内90个气象站点的1961—2011年气温和降水资料,采用线性趋势、Mann-Kendall非参数趋势和突变检验法、反距离加权插值法等方法研究了横断山区气温和降水年、季、月的多时间尺度下的变化规律和变化趋势的空间分布情况。结果表明:1961—2011年横断山区气温以0.16℃/10 a的速率显著升高,降水以11.41 mm/10 a的速率呈现不显著的递减趋势,说明横断山区呈现变暖变干的趋势,2000年以后暖干趋势尤为明显。从气温和降水的变化趋势的空间分布来看,气温升温趋势北部比南部剧烈,西部比东部更为剧烈,降水减少趋势呈现南部比北部更剧烈。1961—2011年横断山区春夏秋冬四季气温分别以0.09、0.14、0.16和0.27℃/10 a的速率显著升高。夏、秋、冬季降水分别以-7.88、-8.90、-2.61 mm/10 a的速率呈不显著减少的趋势,春季降水以7.34 mm/10 a的速率显著增加。1961—2011年横断山区全年12个月的气温都呈升高趋势,1—5月降水呈现增加趋势,6—12月减少。分析表明在大气环流发生异常(北极涛动、南极涛动、东亚夏季风、西太平洋副高、南亚高压和海温)和人类活动的共同影响下,横断山区气候呈现暖干的趋势。研究结果为把握横断山区对全球气候变化的响应程度,水资源的合理开发利用提供依据。     

京津风沙源区植被的时空变化及其对气候因子的响应

利用2000—2008年的MODIS-NDVI遥感数据和34个站的气象数据,分析了京津风沙源区植被变化的空间分布范围及其与气候因子的关系。即利用坡度分析定量地估算了京津风沙源区植被覆盖的时空变化;分别计算降雨、温度及相对湿度与植被变化的相关系数,并进行显著性检验。结果表明:2000—2008年京津风沙源区植被覆盖整体呈上升趋势,其中上升区域占74%,显著上升区域占9.83%;气候整体上变化规律不强,降雨和气温都存在一定的增加趋势,但各年波动性较大;气候因子中降雨与生长季NDVI最大值相关性最强,两者整体变化趋势一致,80.11%的区域为正相关,3.17%的区域为显著正相关;降雨和NDVI相关的显著性不强及不完全同步性,可能是源于工程和非工程等人为因素的干扰。     

横断山区干旱河谷植被改造利用刍议

横断山脉位于青藏高原东南部及毗邻的滇西北地区,是我国有名的山地。它们自西而东,依次布列着呈南北向的伯舒拉岭—高黎贡山、他念他翁山—怒山、宁静山—云岭、沙鲁里山、大雪山和岷山等高大山脉;其间夹峙着浪涛滚滚的怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江、大渡河与岷江。山势陡峻高耸,河谷狭窄幽深,在河谷的某些区段,主要由于地形导致的地方气候的影响,分布发育着以耐旱灌木和草本为优势的植被。这是横断山区独特而重要的景观植被类型之一。但其植物生长稀疏,经济价值很低,如何改造利用发挥其潜力,虽有不少考察报导,迄今仍是一个重要的研究课题。     

近25年横断山区国土空间格局与时空变化研究

横断山地提供多种生态系统服务,具有极高的生态价值,然而近年来面临人类活动强度增强所带来的国土空间可持续开发与管控挑战。利用横断山区1990年、2000年、2010年和2015年土地利用数据,分析不同海拔各种国土空间类型的数量、结构变化以及空间格局变化特征,揭示国土空间格局变化规律及影响因素。结果表明,横断山区国土空间海拔较高,垂直差异性明显,并且以生态空间为主体,生产、生活空间主要分布于东南部云南高原地区。25年间,三生空间变化加快且区域差异更突出,农业生产空间持续减少,工矿生产空间后十五年迅速增加,生活空间持续增加,生态空间波动增加。横断山区自然要素显著影响国土空间格局。西部大开发战略和退耕还林工程的实施明显带动横断山区国土空间格局变化。     

毛乌素沙地植被物候时空变化特征及其影响因素

利用MODIS归一化植被指数(NDVI)对2001-2013年毛乌素沙地植被物候的时空变化进行了研究,并分析了物候与海拔、气候的关系。结果显示:(1)毛乌素沙地植被生长开始期(SOG)集中在第90～156天,生长结束期(EOG)在第245～323天,生长季长度(LOG)118～200 d;从东到西,SOG逐渐推迟,LOG逐渐缩短;随着海拔的升高,SOG显著推迟,EOG提前,LOG显著缩短。(2)2001-2013年,毛乌素沙地植被SOG明显提前,变化幅度为9 d/10a(R=-0.46,p=0.06),EOG和LOG分别呈提前和延长趋势,但变化都不显著。(3)研究区植被物候与温度的相关性不明显,但较多受降水量的影响,SOG与春季降水量的相关系数为-0.58(p=0.02);EOG与秋季降水量的相关系数为0.42(p=0.07);LOG与秋季降水量的相关系数为0.48(p=0.05)。     

柴达木河都兰区植被覆盖率变化特征

柴达木河都兰区位于青海柴达木盆地东南部,干旱少雨,生态环境脆弱。基于MODIS NDVI数据,应用遥感方法,对都兰区2000—2011年的植被覆盖率进行了计算,并分析了其影响因素。结果表明：研究区内裸土和低覆盖率植被的面积逐年减小,而较低覆盖率、中等覆盖率、较高覆盖率及高覆盖率植被的面积均逐年增加;研究区植被覆盖率与降水及相对湿度呈正相关关系,区域植被生长与地下水埋深的关系较为密切;宗加-诺木洪植被区的地下水埋深范围为0.7～3.5 m,在水埋深为1.7 m的地方,植被长势最好;当研究区的地下水水质矿化度小于3 g·L^-1时,植被发育较好。     

基于NOAA NDVI的中国植被绿度始期变化

在对1982-1999 年NOAA/AVHRR NDVI 数据集进行缺失处理、平滑处理以及残存误差订正的基础上,利 用基于NDVI 累积频率曲线的Logistic 拟合模型计算生成了各年份全国植被绿度始期数据, 统计了所有气候植被 类型和生物气候区的平均绿度始期,并对不同空间类型植被绿度始期的年际变化趋势与显著性程度、时空变化特 征等做了统计分析。结果表明：①全国大部分地区植被绿度始期呈提前趋势,其中华北平原、贵州东北部、湖南中南 部山地丘陵区、广东西部地区以及内蒙古高原东部典型草原区等明显提前。②植被绿度始期年际波动程度高于10 天的地区主要分布在农业植被区、常绿植被区和草原区,其中河套平原、关中盆地、河南中东部、川西盆地、广东、藏 东南边缘地带以及台湾部分地区超过15 天。③除温带荒漠以外,其它所有植被类型绿度始期均为提前趋势。④从 各生物气候区空间变化来看,随着年积温降低和干旱指数增大,植被绿度始期大致呈推迟趋势;从年际变化来看, 华南、华东、华中、华北、内蒙、东北和青藏区植被绿度始期提前,陕晋和西北区植被绿度始期推迟。⑤受1982～1983 年厄尔尼诺事件影响,各空间类型植被绿度始期分别表现为推迟和提前趋势。     

陕北黄土高原区极端降水时空变化特征及其影响因素

基于1970—2017年逐日降水数据,辅以趋势分析、空间分析和小波相干等气候诊断方法,对陕北黄土高原区极端降水时空变化特征进行分析,探讨不同海区海温异常与降水变化的响应关系。结果表明：① 1970—2017年,陕北地区气温波动上升,降水增加,半干旱界线明显向西北方向移动;② 1970—2017年,陕北地区降水呈现极端化。具体表现为,弱降水日数减少,强降水日数增加,降水持续时间呈现破碎化,1日最大降水量、5日最大降水量和降水强度均表现出显著的上升趋势;③ 在影响因素上,陕北地区极端降水变化受赤道太平洋中西部海温影响明显于东部,受赤道太平洋北侧影响明显于南侧,受海温年代周期变化影响（14~16a）明显于中长期周期（4~8a）。同时,NINO W区可作为区域极端降水响应的关键海区。当NINO W区海温异常偏高时,陕北地区降水普遍偏高,降水强度和持续时间增加,易发生雨涝灾害。     

2000-2014年秦巴山区植被覆盖时空变化特征及其归因

利用MODIS-NDVI数据,辅以趋势分析、Hurst指数及偏相关分析等方法,本文探讨了2000-2014年秦巴山区植被覆盖时空变化特征及未来趋势,并对其驱动因素进行分析。研究发现:1近15年秦巴山区植被覆盖呈显著增加趋势,增速为2.8%/10a,其中2010年之前植被覆盖呈持续增加趋势,增速为4.32%/10a,而2010年之后呈连续下降态势,降速为-6.59%/10a;2空间上,植被覆盖格局呈现"中间高、四周低"的分布特征,高值区主要分布在陕西境内的秦岭山地和大巴山山地;3秦巴山区植被覆盖呈增加和减少趋势的面积分别占81.32%和18.68%;然而,分段结果表明,2010-2014年有71.61%的区域植被覆盖呈下降趋势;4秦巴山区植被覆盖变化的反向特征强于同向特征,其中46.89%的区域将由改善转为退化,而持续改善地区仅占34.44%;5植被覆盖变化主要归因于降水的减少,同时拉尼娜年的植被覆盖整体好于厄尔尼诺年;6人类活动对植被覆盖造成双重影响,是植被覆盖变化的另一重要影响因素。