干旱对锡林郭勒草原植被净初级生产力的影响

为了探讨干旱对锡林郭勒草原植被净初级生产力（Net Primary Productivity, NPP）的影响,本文基于2000～2020年12个月尺度的标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI）和同一时期的MODIS(Moderate-resolutionImagingSpectroradiometer) NPP数据,运用Theil-Sen趋势分析和MannKendall非参数检验方法对干旱与NPP时空变化特征进行分析,并采用相关分析方法探讨干旱对锡林郭勒草原NPP的影响。结果表明：锡林郭勒草原气候整体呈湿润趋势,东部较西部更为明显;NPP呈增加趋势,由东北向西南递减;SPEI与NPP呈正相关的面积达99.88%,说明植被状况随着干旱的缓解整体趋于好转;时间上,SPEI与不同植被类型NPP均呈显著正相关,其中相关性最大的是典型草原;干旱的发生会造成NPP损失,其减少幅度随干旱强度和面积的增加而上升。研究结果可为应对气候变化、抗灾减灾等工作提供科学依据。     

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。     

1981-2008年中国陆地植被NPP对气候变化响应的敏感性试验

在验证CENTURY模型对中国陆地植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)模拟能力的基础上,利用该模型探讨了1981-2008年中国陆地植被NPP的年际变异和变化趋势对CO₂浓度、温度和降水变化的响应。结果表明,中国陆地植被NPP对不同气候因子的响应程度存在明显不同。其中,CO₂浓度变化对植被NPP年际变异的影响不显著,但能够引起中国大部分地区植被NPP趋势系数增大;温度对中国中高纬度地区植被NPP的年际变化影响显著,但就全国范围而言,植被NPP年际变异对温度变化的响应程度总体低于对降水变化的响应程度;降水变化是对中国植被NPP变化趋势起主导作用的气候因子。此外,综合考虑温度和降水变化的影响发现,植被NPP变化趋势的响应特征类似于降水单独变化时植被NPP变化趋势的响应特征。     

基于卫星遥感的植被NDVI对气候变化响应的研究进展

回顾了以往植被对气候响应的有关研究,从此类研究常使用的数据、方法及获取的结论3个方面进行了分析,重点阐述了归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）对降水、温度和辐射等气候因子的响应特征,并探讨了未来的发展趋势。结果表明,植被NDVI对降水的显著响应往往出现在干旱半干旱地区和干湿季气候差异明显地区,且具有一定的滞后特征,滞后的时间尺度与局地条件关系密切;温度成为植被NDVI 控制因子的情况常出现在温带或寒温带地区,与对降水的滞后响应相比,植被对于温度的滞后响应并不是特别明显;辐射对于植被的主导影响主要出现在低纬度的部分区域、高云量区域和高纬度地区的特定时间段内。认为量化人类在植被对气候变化响应过程中的作用,全球变暖情形下植被对气候响应特征的深入分析,以及植被受气候影响的多尺度特征可能是以后此类研究的发展方向。     

中国季风区植被净初级生产力对东亚夏季风的响应机理研究

东亚夏季风可显著影响中国季风区气候变化,但是季风区植被净初级生产力(NPP)对夏季风气候变化的响应机理尚不明确。利用大气—植被相互作用模型(AVIM2)模拟了中国季风区植被NPP,分析了其与夏季风指数的相关关系,探讨了其对夏季风变化的响应机理。研究发现,我国南、北方植被对夏季风强度变化的响应方式和机理并不相同。强夏季风年北方植被NPP增加,而南方植被NPP减少。东亚夏季风对中国华北平原植被生长季NPP的作用主要是通过影响该地降水量实现的;京、津、冀地区植被NPP受东亚夏季风带来的气温和降水量变化的叠加影响,因而成为北方对夏季风变化最敏感的区域。东亚夏季风对我国南方江苏、安徽、湖南、湖北、江西植被NPP的作用是通过影响太阳辐射实现的,强夏季风导致太阳辐射减弱,从而使各省植被NPP减少。南方沿海的浙江和福建,强季风年带来的弱太阳辐射和低温是该地植被NPP减少的原因。广东、台湾植被NPP则主要受强夏季风带来的低温影响。     

我国南水北调东线地区陆地植被NPP变化特征

基于EOS/MODIS（TERRA）卫星遥感资料,讨论中国南水北调东线地区陆地植被年均净初级生产力（NPP）的变化特征。结果表明,2000-2004年该地区的陆地植被年均NPP的变化范围为0～1494 g/(m2·a),5 a平均值为395.06 g/(m2·a)。对不同植被的年均NPP分析表明,常绿阔叶林的NPP最大,草地最小。气温是影响该地区陆地植被NPP变化的主要因素,未来南水北调东线地区地表水资源的减少不会对陆地植被的生长产生明显影响。     

2000-2016年赤水河流域植被生态质量变化分析

为研究中国西部赤水河流域植被生态质量变化特征,本文基于MODIS归一化植被指数（NDVI）和气象监测资料,获取了中国西部赤水河流域2000-2016年植被覆盖度、净初级生产力（NPP）以及植被生态质量指数变化数据,并对17年期间植被生态质量时空变化进行分析。结果表明:（1）植被覆盖度均值从2000年的55.4%提高到了2016年的67.4%,覆盖度呈平均每10年增加6.8%的变化趋势;（2）植被NPP均值从2000年的864 gC/m2提高到了2016年的1024 gC/m2,NPP呈平均每10年增加63 gC/m2的变化趋势;（3）近年来植被生态质量显著提高,2016年植被生态质量为2000年以来最好,植被生态质量指数高达83.7。     

地球系统模式中植被净初级生产力百年尺度时空变化及其与气候的关系

利用6个地球系统模式模拟的植被净初级生产力（NPP）对1901～2005年NPP时空变化进行了研究,并结合气候因子分析了NPP的变化与气温和降水的关系。结果表明:（1）近百年来全球NPP呈现上升趋势,模式集合平均的趋势系数为0.88,通过了99.9%的信度检验;北半球的趋势比南半球明显。（3）近百年来800 g(C) m-2 a-1以上的NPP高值区主要分布在南美洲赤道地区、非洲赤道地区、中南半岛和印度尼西亚一带的热带雨林区;低值区主要分布在北半球高纬度地区、非洲北部地区、亚洲大陆干旱半干旱区以及青藏高原西北部地区。（3）全球NPP与气温百年演变在大部分地区主要为正相关关系,仅在赤道附近的南美洲、非洲以及印度地区为负相关关系,主要由于这些地区辐射是NPP的限制因子。全球NPP与降水的百年变化在大部分地区也主要是正相关关系,在非洲北部到西亚中亚的干旱半干旱地区为负相关关系。（4）6个地球系统模式在全球21个区域的大部分地区的NPP和气温降水的变化关系较为一致,西非地区不同模式变化不一致,NPP模拟的不确定性较大,其次是地中海地区。（5）东亚地区NPP与气候的百年演变同步并且相关性高,反映了强烈的植被大气相互作用过程。     

基于SPEI的广西喀斯特地区1971—2017年干旱时空演变

利用广西喀斯特地区64个气象站1971-2017年逐日气温和降水量观测资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)作为干旱评价指标,分析该地区干旱时空演变规律。结果表明,广西喀斯特地区年尺度干旱基本为2 a一遇,发生频率中部低、东西部高,以轻旱和中旱为主。秋旱发生频率最高,冬旱次之,春旱和夏旱发生频率较低,各季节干旱多以轻旱为主。其中,春旱3~4 a一遇,发生频率由西南向东北呈递减趋势;夏旱3~4 a一遇,发生频率由东向西呈减弱趋势;秋旱接近1 a一遇,发生频率中东部高于西部,该季节中旱、重旱和特旱发生频率也明显高于其他季节;冬旱1~2 a一遇,发生频率西北部较高,且由西向东呈递减趋势。1971-2017年,广西喀斯特地区冬旱、夏旱呈波动减弱趋势,春、秋旱呈增强趋势。在15~20 a时间尺度上,年和各季节的干旱存在明显的干湿循环,5 a以下小尺度干旱周期振荡更频繁。SPEI与土壤湿度呈显著正相关,利用SPEI可较客观反映该地区旱情。     

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。     

6 kaBP中国陆地生态系统净初级生产力的模拟

利用植被与大气相互作用模式（AVIM）模拟了全新世中期（6 kaBP）及现代中国陆地植被净初级生产力（NPP）的大小与分布特征,计算了以上两个时期我国陆地植被NPP的碳总量。结果表明：全新世中期以来气候的变化是影响我国陆地植被NPP变化的主要原因,6 kaBP时期NPP平均值为409 g/（m2·a）, NPP碳总量为3.89 Pg/a,分别比现在高15%和19%。全新世中期至今,我国陆地植被NPP的变化特征与对应时期中国土壤碳储量的变化趋势具有很好的一致性,这表明了利用生态模式模拟长时间尺度下我国陆地植被NPP的变化特征是可行的。     

2005—2015年广东省森林生态系统净初级生产力时空变化特征

基于MODIS的森林植被净初级生产力(NPP)数据,辅以气候和土地利用数据,利用GIS和统计分析方法,探讨了2005—2015年广东省森林植被NPP的时空特征。结果表明:1)时间趋势上,2005—2015年广东省森林植被年NPP均值以及年NPP总量总体上均呈现波动上升的趋势。2)空间分布上,2005—2015年广东省森林植被NPP存在空间异质性。年NPP均值最大值为潮州市,最低的地区是中山市和湛江市。3)空间趋势上,广东省森林植被NPP有15.93%为无显著变化区域,显著上升和显著下降区域分别为63.45%和20.62%;2005—2015年广东省森林植被NPP呈显著下降的区域主要分布广东省北部地区的清远市、韶关市、河源市、梅州市以及零星分布在南部的湛江市,NPP呈显著上升的区域主要分布在广东省的中南部地区茂名市、阳江市、云浮市等。4)气温和降水对森林植被NPP均值的影响呈现明显的空间分异特征。     

典型喀斯特区植被变化及其与气象因子的关系——以广西百色市为例

利用2000—2017年广西典型喀斯特区MODIS NDVI卫星遥感影像,研究近20 a来喀斯特地区植被及不同等级石漠化区植被时空变化状况,分析降水及气温与喀斯特地区植被变化的相关性,探讨植被变化与气象因子的关系。结果表明:(1)研究区植被及各石漠化等级区植被年内NDVI变化特征均表现出"夏秋高,冬春低"的趋势,随着石漠化等级加重,植被NDVI均值降低。植被NDVI峰值多出现在8月上旬至9月上旬,谷值出现在1月和2月上旬。但以灌草为主的轻、中、重石漠化区植被NDVI峰值出现时间较早,以乔木为主的潜在石漠化区植被NDVI峰值出现时间较迟。(2)2000—2017年百色全喀斯特地区及各等级石漠化区植被NDVI均呈改善趋势,且重度石漠化区植被改善趋势最明显,轻度石漠化区次之。研究区植被多为稳定变化和改善趋势,改善、变化不大和退化面积比例分别为38.27%、57.86%、4.87%。(3)平均气温和降水量与研究区植被NDVI相关性均较高,且平均气温与植被NDVI的相关性总体好于降水量。年尺度气温和降水量对植被NDVI影响均较明显,季度尺度上,秋季和春季气温降水对植被NDVI影响较大,冬季影响最小。目前气候变暖引起的增温幅度有利于研究区植被生长,春夏季降水减少、秋季降水增多的气候变化趋势更利于研究区植被改善。     

东亚季风区夏季陆地生态系统碳循环对东亚夏季风的响应

东亚地区陆地生态系统的时空变率表现出明显的对季风气候的响应特征。使用EOF（经验正交分解）方法分析了AVIM2动态植被陆面模式离线模拟试验模拟的1953～2004年东亚季风区夏季陆地生态系统总初级生产力（GPP）、生态系统净初级生产力（NPP）、净生态系统初级生产力（NEP）、植被呼吸以及土壤呼吸的时空分布特点,探讨了东亚夏季风对陆地生态系统碳循环影响机制。研究发现,在强季风年,江淮地区高温少雨的特点限制了光合作用,造成GPP偏低;而华南地区在强季风年气候温暖湿润,利于植被生长,GPP偏高。季风对于植被呼吸和土壤呼吸影响不明显,使得GPP和植被呼吸之差NPP的变化及NPP和土壤呼吸之差NEP的变化与GPP的变化保持一致。在强季风年江淮流域地区干热的气候条件使得NPP和NEP降低;但是在华南地区温度升高的同时降水增多使得在NPP偏高的基础上NEP也偏高。     

三江源区植被变化及其对气候变化的响应

利用卫星反演获取的归一化植被指数（NDVI）以及同期气象要素资料,分析了1982-2000年三江源区植被的时间和空间变化及其对气候变化的响应。结果表明：在三江源的大部分地区,植被生长状况趋于变差或基本不变;20世纪90年代,除夏季外,其他季节植被状况趋于恶化;与降水量相比,植被长势对气温变化的响应更为敏感。     

青藏高原1981～2000年植被净初级生产力对气候变化的响应

基于分辨率为0.1°×0.1°的植被、土壤和气象数据,利用大气-植被相互作用模型（AVIM2）模拟研究了青藏高原1981～2000年植被净初级生产力（NPP）对气候变化的响应。结果表明：青藏高原近20年自然植被（森林、草地和灌木）受气温和降水量增加的影响,NPP总量呈现上升趋势。灌木和森林NPP总量分别以每年1.14％和0.88％的速度增加,均达到统计上的显著性水平。草地NPP上升趋势不如灌木和森林显著。降水量变化对森林和草地NPP的影响高于气温变化对它们的影响,而降水量变化对灌木的影响则小于气温变化影响。总的区域平均来看,尽管1981～2000年青藏高原年平均净辐射通量略有降低,但由于平均气温以0.058 ℃·a-1的速率增加,且降水量略有增长,降水量与气温的共同作用使得青藏高原植被NPP总量呈上升趋势。     

辽宁省净初级生产力时空演变及其对地形因子的响应

植被净初级生产力（NPP）是评估生态环境质量的重要指标之一,为了探明辽宁省生态环境变化,利用MODIS-NDVI数据及CASA模型,对辽宁省2000—2018年NPP进行估算,并在此基础上分析了近19 a辽宁省NPP时空变化特征及其对地形因子的响应。结果表明：2000—2018年辽宁省植被NPP呈波动上升趋势,空间分布特征为东部高西部低;NPP变化趋势率为2.89 gC·m^-2·a^-1,其中,87.4%的地区呈增加趋势,且辽西北地区波动变化最为显著;高程和坡度对NPP变化的影响明显高于坡向;随着高程增加,NPP表现为先增加后平稳的趋势,高程500 m左右出现NPP最大值;随着坡度增加,NPP表现为先增加后略有减小的趋势,坡度35°左右出现NPP最大值;在高程为500 m以上、坡度为15°—35°范围内,NPP值最大。     

喀斯特石漠化区植被生态质量变化及其驱动因素分析—以贵州为例

基于构建的能够同时反映植被覆盖和生产能力的植被综合生态质量指数,采用趋势分析、相关分析和残差分析等方法,对贵州喀斯特石漠化区植被生态质量变化及其驱动因素进行研究。结果表明：（1）2000-2021年喀斯特石漠化区植被综合生态质量指数呈上升趋势,增速为0.7a-1,石漠化区内除省的西南部、中部和北部局地显著降低外,占94.59%的区域植被生态质量均呈显著上升;（2）植被综合生态质量指数与降水、气温的偏相关系数均以正相关性为主,其中显著正相关区分别占17.48%、68.79%,与气候因子的复相关系数以正相关分布为主,显著正相关区占到81.79%,石漠化区内气候变化的综合作用有利于植被生态质量的提高;（3）喀斯特石漠化区植被生态质量变化受气候变化和人类活动共同驱动,两者的贡献比例分布为18.84%、81.16%,人类活动起主导作用,近年来全省实施的生态建设工程对喀斯特石漠化区植被改善具有明显的促进作用。     

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...