祁连山区植被物候遥感监测与变化趋势

基于1982-2006年GIMMS NDVI时间序列数据,利用Double Logistic拟合方法提取了祁连山区植被的生长季始期、生长季末期和生长季长度参数,分析了植被物候期的时间变化趋势及空间分异特征。结果表明:祁连山植被从东南向西北逐渐变绿,而从西北到东南逐渐变黄,植被生长季呈现出东南地区比西北地区长、河谷地区比高山地区长的特征。25年内植被年生长季始期呈提前趋势,提前幅度为0.044 d·a^-1,年代趋势为延迟-提前-延迟;年生长季末期也呈提前趋势,提前幅度为0.059 d·a^-1,年代趋势为延迟-提前;生长季长度略有缩短,缩短幅度为0.015 d·a^-1,年代趋势为缩短-延长-缩短。25年内祁连山区植被生长季始期、末期提前不明显的区域主要为高山地区,分别占51.46%、42.77%;生长季始期、末期推迟不明显区域主要为河谷地区,分别占44.41%、52.91%;植被生长季高山地区延长不明显,河谷地区缩短不明显,总体上植被物候没有出现明显变化。     

东北三省耕地物候期对热量资源变化的响应

选取1998-2010 年期间的SPOT/VGT NDVI逐旬时间序列数据、物候观测数据和气候数据,利用函数拟合方法、GIS空间分析和统计方法,分析了东北三省不同耕地物候期对热量资源变化的响应关系。首先,基于拟合数据提取了耕地物候期特征(包括生长季开始期、峰值期、结束期与生长季长度等),验证结果显示与不同作物的观测物候期存在明显对应关系,能较好地反映作物物候期特征的宏观时空分异。其次,分析了1991-2009 年期间区内主要农业热量资源(≥ 10 oC初日,初霜日,温度生长期天数和≥ 10 oC积温) 的时空变化特征。最后,重点分析了1998-2009年期间耕地物候期特征对热量资源变化的响应。结果表明,生长季开始期与≥10 oC初日在松嫩平原北部、三江平原东部和吉林省中东部的正相关系显著(P < 0.01);生长季长度与温度生长期天数亦在上述区域内表现为显著正相关关系(P < 0.05);然而,生长季结束期与初霜日的相关关系整体上较不明显;此外,生长季长度与≥ 10 oC积温的相关关系存在两种相反的情形,在松嫩平原西北部、三江平原、吉林省中部和辽宁省中部的负相关关系显著(P < 0.05),而黑龙江省中南部和三江平原部分区域,两者相关系数达到0.55 (P < 0.05),分别反映了作物生长发育周期的缩短态势和中早熟作物被中晚熟作物替代的趋势。     

基于数字相机图像的长白山森林物候模拟

植被物候作为全球植被和陆面过程模型的重要参数,对其状态的准确描述在很大程度上决定着模型的模拟精度。温带森林作为北半球中高纬度地区主要植被类型及全球重要碳源,研究其物候期的变化将提高对区域碳通量的估算精度。本文以长白山阔叶红松林为研究对象,探讨了数字相机图像在物种尺度物候模拟及群落尺度物候模型改进方面的作用,结果如下：（1）物种尺度上,利用数字相机能获取两种植被（红松,蒙古栎）较为准确的物候期（与人工观测数据比较,绝对误差〈3d）;（2）群落尺度上,基于数字相机图像获取的冠层状态数据提高了基于气象数据的物候模型（GSI：growingseasonindex）的模拟精度（R2=0．9）,尤其是秋季物候模拟,为进一步分析群落物候的环境控制因子提供了有力手段。研究表明：数字相机不仅能够提供精确地基于物种尺度的物候数据,还可为遥感物候数据的校正提供参考,同时为生态模型中物候模块的改进及降低区域尺度碳通量模拟不确定性提供了新的思路。     

基于 NDVI 物候特征的华南地区冬种马铃薯遥感提取方法

马铃薯是华南地区的特色冬种农作物,其地块的“早稻―晚稻―冬种马铃薯”三季种植模式具有特有的植被指数时间序列曲线特征。利用这一特征,提出一种基于 NDVI 时间序列数据和 SAM 的冬种马铃薯种植面积提取方法。以广东省惠州市稔平半岛为研究区,冬种马铃薯面积为研究对象,采用 2011 年 HJ-1 A/B CCD 遥感数据为主要数据,计算每一景影像的 NDVI 后以时间为坐标轴排列成 NDVI 时间序列数据集,在此提取冬种马铃薯种植区的 NDVI 时间序列参考曲线,使用光谱角度匹配（SAM）方法,计算每个像元的 NDVI 时间序列曲线与 NDVI时间序列参考曲线的光谱夹角值,根据 Rule 图像的统计参数确定夹角阈值,达到快速有效地在遥感影像上提取冬种马铃薯对应像元的目的。结果表明：研究区总体提取精度为 82.70%,重点种植区域提取精度为 93.75%,可见基于 NDVI 物候特征的 SAM 方法能够有效提取研究区冬种马铃薯的种植面积。     

中国东北耕地物候期对气候变化的响应(英文)

We investigated the responses of cropland phenophases to changes of agricultural thermal conditions in Northeast China using the SPOT-VGT Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) ten-day-composed time-series data, observed crop phenophases and the climate data collected from 1990 to 2010. First, the phenological parameters, such as the dates of onset-of-growth, peak-of-growth and end-of-growth as well as the length of the growing season, were extracted from the smoothed NVDI time-series dataset and showed an obvious correlation with the observed crop phenophases, including the stages of seedling, heading, maturity and the length of the growth period. Secondly, the spatio-temporal trends of the major thermal conditions (the first date of ≥10℃, the first frost date, the length of the temperature-allowing growth period and the accumulated temperature (AT) of ≥10℃) in Northeast China were illustrated and analyzed over the past 20 years. Thirdly, we focused on the responses of cropland phenophases to the thermal conditions changes. The results showed that the onset-of-growth date had an obvious positive correlation with the first date of ≥10℃ (P < 0.01), especially in the northern part of the Songnen Plain, the eastern part of the Sanjiang Plain and the middle and eastern parts of Jilin Province. For the extracted length of growing season and the observed growth period, notable correlations were found in almost same regions (P < 0.05). However, there was no obvious correlation between the end-of-growth date and the first frost date in the study area. Opposite correlations were observed between the length of the growing season and the AT of ≥10℃. In the northern part of the Songnen Plain, the eastern part of the Sanjiang Plain and the middle part of Jilin and Liaoning Provinces, the positive correlation coefficients were higher than the critical value of 0.05, whereas the negative correlation coefficients reached a level of 0.55 (P < 0.05) in the middle and southern parts of Heilongjiang Province and some parts of the Sanjiang Plain. This finding indicated that the crop growth periods were shortened because of the elevated temperature; in contrast, the extended growth period usually meant a crop transformation from early- or middle-maturing varieties into middle or late ones.     

基于Whittaker滤波的陕西省植被物候特征

运用Whittaker滤波重构MODIS NDVI时序数列,利用地理探测器对比滤波前后影像信噪比,采用动态阈值法获取2000-2012年陕西省植被的3个关键物候参数(返青期、枯黄期和生长周期),在此基础上分析了该区植被物候参数空间分布特征。结果表明:(1)Whittaker滤波能够平滑原始NDVI曲线,有效减少原始影像的噪声,提高影像辨识度,并且参数设置简单;(2)陕西省植被物候地区分异明显,不同气候区划类植被物候表现出中温带半干旱区-暖温带半干旱区-暖温带半湿润区-北亚热带湿润区的递变规律:返青期逐步提前,枯黄期逐步推迟;(3)植被物候受高程和纬度影响,并且纬度影响更显著。海拔每升高200 m,返青期推迟1.3 d,枯黄期提前0.6 d;纬度每升高0.5°,返青期推迟3.6 d,枯黄期提前1.2 d。     

基于NDVI的新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算经验模型研究

新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算模型十分缺乏,给荒漠化监测等相关工作带来很大不便,开展植被覆盖度遥感估算经验模型研究,对于促进和完善相关地区的生态监测及研究工作具有积极的现实意义。通过对阜康市北部沙漠南缘和克拉玛依市中部平原荒漠进行无人机航拍,利用无人机遥感提取(光合)植被信息,并将无人机航拍影像的植被覆盖度统计单元与高分辨率卫星影像像元在空间上直接相对应,获取在高分辨率卫星影像像元尺度上的植被盖度,然后通过植被覆盖度和空间上与其相对应的源自高分辨率卫星影像的NDVI数据的拟合关系,建立基于源自高分二号影像的NDVI的阜康北部沙漠植被覆盖度遥感估算线性模型以及基于源自ZY1-02C影像的NDVI的克拉玛依平原荒漠植被覆盖度遥感估算二次多项式模型。研究中所采用的无人机遥感与卫星遥感相结合、植被覆盖度统计单元与卫星像元在空间上直接对应的方法,可避免以往相关工作中常以点位测量数据代表卫星像元数据所带来的不确定性。由于所用卫星影像的NDVI数据稳定性相对不足等原因,所建立的遥感估算模型的估算精度尚相对偏低,有待于今后进一步的工作加以改进。     

生态系统模型中物候的参数化方法研究进展

物候和叶面积指数的季节动态在落叶林中是决定生态系统净生产力的关键因素。尽管物 候对能量和CO2 通量的影响可以简单地通过描述发芽和落叶的时间以及叶面积指数的季节动态 来表示, 但是由于对驱动物候的物理过程缺乏全面正确的理解, 在陆地生态系统模型中物候就成 为最难以参数化的一个过程。目前, 在陆地生态系统模型中描述物候主要有两种不同的方法: 一 种是基于气候变量( 主要是温度或积温) 的经验方法, 即是通过建立物候不同阶段与气候变量的 经验关系来预测关键物候事件发生的时间。另一种方法是基于碳吸收的物候参数化方案, 物候的 任何阶段都和当前的碳平衡相联系。在生态系统模型中, 基于碳吸收的物候参数化方法可以大大 降低物候模拟的经验性, 提高模型的适用性和模拟精度, 比基于气候变量的经验模型更适于模拟 未来气候变化影响。未来随着生理和分子水平上, 对控制物候和LAI 动态过程机理的揭示, 建立 基于过程的物候参数化方案和LAI 动态模拟模型就成为生态系统模型或气候模型的发展方向。     

黑河流域植被覆盖程度变化研究

基于长时间序列SPOT VGT-NDVI影像数据,利用均值法、最大值合成法、最小二乘法、NDVI变化度模型等方法,研究黑河流域1999-2010年植被覆盖程度的动态变化规律.结果表明:研究时段内流域的植被覆盖程度呈逐步改善趋势,改善面积百分比为26.65％,其高度改善区域面积为71.79 km2,几乎全部集中在黑河中游地区;但流域植被覆盖水平整体较差,从东南向西北逐步呈荒漠化态势变化;研究发现部分地区植被仍有退化现象.     

长白山区植被生长季NDVI时空变化及其对气候因子敏感性

本文利用长白山区SPOT/VGT NDVI 数据和气象数据,分析该区不同植被类型NDVI时空变化特征以及与气候因子的相关关系,并探讨了植被对气候变化响应的滞后性。结果表明：①2000-2009 年,长白山区植被NDVI 逐年变化总体呈增长趋势,增长区域的面积占全区面积的83.91%,在空间上主要集中在北坡和西坡,NDVI减少区域集中在南坡;②NDVI变化率随季节和植被类型变化而不同,NDVI增长主要集中在5 月和9 月,而7 月NDVI变化较小,甚至出现下降趋势;③植被NDVI与温度和降水存在着显著的正相关性（p<0.01）,且NDVI与温度的相关性高于与降水的相关性,且随海拔升高,NDVI与温度相关性增强;④NDVI对气温和降水变化的响应存在滞后期, 不同植被类型,滞后期存在差异。苔原NDVI对温度和降水响应的滞后期大约10 天,而针阔混交林和针叶林NDVI 对温度和降水响应的滞后期约为20 天。     

长白山现代理论雪线和古雪线高度

According to the glacial landforms and deposits with the optically stimulated luminescence (OSL) dating results, two glacial stages of the last glacial cycle (LGC) and Late Glacial were identified. The Late Glacial stage (Meteorological Station glacier advance) took place about 11 ka (11.3±1.2 ka), and the last glacial maximum (LGM), named Black Wind Mouth glacier advance, occurred at 20 ka (20.0±2.1 ka). Based on the Ohmura’s formula in which there is a relationship between summer (JJA) atmospheric temperature (T) and the annual precipitation (P) at ELA, the present theoretical equilibrium line altitude (ELA_t) in Changbai Mountains was 3380±100 m. Six methods of accumulation-area ratio (AAR), maximum elevation of lateral moraines (MELM), toe-to headwall altitude ratios (THAR), the terminal to summit altitudinal (TSAM), the altitude of cirque floor (CF), and the terminal to average elevation of the catchment area (Hofer) were used for calculation of the former ELAs in different stages. These methods provided the ELA for a range of 2250–2383 m with an average value of 2320±20 m during the LGM, which is 200 m higher than the value of previous investigation. The snowlines during the Late Glacial are 2490 m on northern slope, and 2440 m on western slope. The results show that the snowline on northern slope is 50 m higher than that on western slope during the Late Glacial, and the average snowline is 2465m. The ΔELA values were more than 1000 m during the LGM, and about 920 m lower than now during the Late Glacial stage respectively. Compared with Taiwanese and Japanese mountains in East Asia during the LGM, the effect of the uplift on ELA in Changbai Mountains during the glaciations (i.e. 20 m uplift in the LGM and 11 m in the Late Glacial) is not obvious. Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.40571016 Author: Zhang Wei (1969–), Ph.D and Professor, specialized in Quaternary environment and climate geomorphology.     

Present and Late Pleistocene equilibrium line altitudes in Changbai Mountains, Northeast China

According to the glacial landforms and deposits with the optically stimulated luminescence (OSL) dating results, two glacial stages of the last glacial cycle (LGC) and Late Glacial were identified. The Late Glacial stage (Meteorological Station glacier advance) took place about 11 ka (11.3±1.2 ka), and the last glacial maximum (LGM), named Black Wind Mouth glacier advance, occurred at 20 ka (20.0±2.1 ka). Based on the Ohmura’s formula in which there is a relationship between summer (JJA) atmospheric temperature (T) and the annual precipitation (P) at ELA, the present theoretical equilibrium line altitude (ELAt) in Changbai Mountains was 3380±100 m. Six methods of accumulation–area ratio (AAR), maximum elevation of lateral moraines (MELM), toe–to headwall altitude ratios (THAR), the terminal to summit altitudinal (TSAM), the altitude of cirque floor (CF), and the terminal to average elevation of the catchment area (Hofer) were used for calculation of the former ELAs in different stages. These methods provided the ELA for a range of 2250–2383 m with an average value of 2320±20 m during the LGM, which is 200 m higher than the value of previous investigation. The snowlines during the Late Glacial are 2490 m on northern slope, and 2440 m on western slope. The results show that the snowline on northern slope is 50 m higher than that on western slope during the Late Glacial, and the average snowline is 2465m. The ELA △ values were more than 1000 m during the LGM, and about 920 m lower than now during the Late Glacial stage respectively. Compared with Taiwanese and Japanese mountains in East Asia during the LGM, the effect of the uplift on ELA in Changbai Mountains during the glaciations (i.e. 20 m uplift in the LGM and 11 m in the Late Glacial) is not obvious.     

长白山玄武岩台地土壤动物多样性及其生态地理分布

于2014年春、夏和秋季对长白山玄武岩台地原始针阔混交林、次生针阔混交林、次生落叶阔叶林及耕地土壤动物进行研究。结果表明：大型土壤动物的多样性,春季次生针阔混交林为最高,夏季和秋季原始针阔混交林为最高,耕地在3个季节均为最低;中小型土壤动物的多样性,春、秋两季原始针阔混交林为最高,夏季次生针阔混交林为最高,耕地在3个季节仍为最低。根据一维方差分析可知春、夏、秋3个季节原始针阔混交林、次生针阔混交林和次生落叶阔叶林土壤动物类群和平均密度均显著高于耕地（p<0.05）;而各生境土壤动物的类群和平均密度季节变化差异不显著（p>0.05）。各生境土壤动物的多样性呈现出随土层深度的增加而降低的趋势。土壤温度、速效P、有机质和土壤湿度的变化是影响长白山玄武岩台地土壤动物多样性地理分布的主要因子。     

基于Srtm-DEM与遥感的长白山基本地貌类型提取方法

基于中国1∶100万数字地貌制图工作,以吉林省长白山区为试验区,对基于Srtm-DEM与遥感提取基本地貌类型方法进行了探讨。研究表明,基于Srtm-DEM派生的各种模型对基本地貌类型自动提取具有很大的实效性:其中坡度3.5°是实现该区平地和山地宏观地貌单元自动提取的最佳断点,高程模型及起伏度模型相结合,可初步实现基本地貌类型的自动提取,其结果可很好的反应区域地貌宏观规律;在此基础上,基于30 m空间分辨率的遥感影像,综合运用区域地质、土地利用、植被、土壤等多地理要素信息及制图综合知识,以及地貌单元的完整性特征,以山脊线、坡折线和山麓线为地貌单元的标志线,基于地貌知识的专家修正,可获得研究区完整的基本类型地貌单元,实现了基于Srtm-DEM与遥感的基本地貌类型的智能化提取;最后,以研究区内1∶50万地貌图为准,对提取结果进行定性、定量评价分析表明,其提取总体精度达76%,面积相差较小;该方法在一定程度上改进了传统手工和野外调查为主的提取方法,实现了地貌信息的数字化、定位化及定量化,为全国1∶100万数字地貌信息提取与集成奠定了基础。     

2000—2014年甘肃省NDVI时空变化特征

基于甘肃省2000—2014年MODIS-NDVI遥感数据及气象数据,采用趋势分析法及相关分析法,对甘肃省归一化植被指数(NDVI)的时空变化特征进行研究,探讨了植被变化对区域气候变化的响应。结果表明:近15年,生长季及春、夏、秋季NDVI均呈增加趋势。区域尺度上,夏季NDVI增加趋势最显著,增速为0.071/10a(P<0.01);像元尺度上,生长季NDVI呈增加趋势的面积最大,呈极显著增加(P<0.01)和显著增加(0.01相似文献   

2001-2010年甘肃省植被覆盖的时空变化

基于长时间序列MODIS影像数据,通过并行计算方法获得甘肃省2001-2010年NDVI序列,利用均值法、最大值合成法、线性回归、Moran’s I指数分析方法,研究甘肃省10年间植被覆盖程度的动态变化、NDVI空间格局以及各生态区NDVI变化趋势。结果表明：甘肃省植被分布差异明显,从南到北,植被覆盖逐渐减少,省内植被覆盖总体呈增长趋势,各生态区植被覆盖差异较大,少数生态区内植被退化,整个甘肃省以及各生态区域内都呈现NDVI聚集的空间格局。     

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。     

1960~2015年中国天山南、北坡与山区极端气温时空变化特征

基于中国天山地区35个气象站点1960~2015年逐日最高、最低气温实测资料,应用Mann-Kendall趋势检验分析法, 空间分析法等研究了极端气温的时空变化特征,并探讨了气温指数的环流背景因素。结果表明：① 近56 a来,年平均最高、最低气温均呈上升趋势,而日较差呈下降趋势; 暖指数和日最低(高)气温极小值均呈上升趋势,而其他冷指数呈减小趋势;从季节变化看,除暖昼、暖夜之外,大部分气温指数的冬季变暖幅度均明显高于夏季。② 空间分布上,天山山区年平均最低气温和日较差以及大部分冷指数的变暖幅度大于南北坡,而暖指数则表现为南坡大于北坡和山区。③ 高温和低温指数变化幅度表现出明显不对称性变化,年平均最低温的变暖幅度明显大于年平均最高温,冷指数变暖幅度大于暖指数,夜指数变暖幅度显著大于昼指数。④ 天山地区年平均最高(低)气温和极端气温冷指数受环流指数北极涛动(AO)、北大西洋涛动(NAO)和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的影响较大,而北太平洋涛动(NPO)、东亚夏季风(EASMI)、南亚夏季风(SASMI)和南海夏季风(SCSMI)是暖指数变化的重要因素。