毛乌素沙地沙漠化过程及其气候因子驱动分析

通过对20世纪80年代,90年代,2000年3个时期遥感图像解译,分析了毛乌素沙地沙漠化过程及其驱动机制,认为毛乌素沙地近20 a来沙漠化程度有所减轻,植被覆盖有所增加。气候因素和人为因素是导致植被覆盖增加的决定因素,近20 a中该区年际气候变化表现为增温和降水波动,通过多元回归分析确定降水和气温是影响毛乌素沙地植被变化的关键气候因子, 气温升高是促使本研究区植被覆盖增加的主要气候因素,气温升高引起的生长季节的延长和生长加速是研究区NDVI增加的主要原因,即气候变暖促进了该区植被覆盖增加。人为因素的影响表现在20 a来农田和林地的大面积增加。     

近15 a黄土高原植被覆盖时空变化及驱动力分析

研究黄土高原地区植被覆盖变化及其驱动因素可以揭示研究区气候变化和人工生态调节过程对植被变化的影响。基于500 m分辨率的MODIS-NDVI数据和同期气象数据,运用均值法、斜率分析法、相关分析法及残差法,分析了2001-2015年黄土高原的植被时空演变变化特征及其驱动因素。结果表明：近15 a黄土高原植被在季度上总体都呈现增加趋势且存在一定差异,夏、秋季植被增加最为明显;黄土高原植被覆盖在空间上呈现自东南向西北递减的分布特征;植被NDVI变化在不同季节上都存在明显的空间差异;黄土高原植被NDVI对气温、降水的响应关系有明显的季节差异,并在空间上与降水的相关性显著,与温度相关性不明显;人类活动对植被覆盖变化有双重影响,其中生态恢复工程是黄土高原中部地区植被覆盖快速增加的重要因素。     

2000年以来朝鲜植被覆盖变化及其与气候因子的相关性研究

生态环境的可持续与人类福祉和生态系统服务息息相关,研究植被覆盖变化及其与气候因子的相关性,探讨植被覆盖时空变化规律,探究气候因子对植被变化的驱动机制,对预见气候因子对生态系统影响、制定生态环境可持续保护策略具有深远意义。基于此,利用美国国家航空航天局发布的MODIS NDVI数据并结合相关的气候资料,通过对像元信息进行提取与分析,采用最大合成法、克里金插值法、相关分析法等方法,对2000-2016年朝鲜全境植被覆盖变化及其与气候因子的相关性进行了研究。结果表明：朝鲜全境植被覆盖空间分布不均,北部盖马高原、东北部咸镜山区,中、东部山地丘陵区为高值区;西、南部平原地区,东部沿海地带为低值区。NDVI值整体上增加,局部减少,空间差异明显。植被生长受气温和降水双重驱动,其中,气温对植被年内生长变化比降水作用更大;而气温因素中,年平均气温对植被生长的影响程度略大,NDVI对降水的响应存在明显滞后效应;NDVI对温度和降水的响应程度与空间地理位置、高程有关。区域植被NDVI年际变化主要受年最低气温和人类活动的影响。     

近20a广西石漠化区植被覆盖度与气候变化和农村经济发展的耦合关系

通过研究广西石漠化区农村经济社会因素、生态政策、气候变化对石漠化治理恢复进程的影响,得出影响植被变化的主要和次要因素及其对植被变化的贡献率,选取了反映植被盖度的NDVI值,以及与石漠化地区植被覆盖度有关的9个因子:农村人口、粮食产量、农村人均纯收入、牲畜量、耕地面积、森林封禁面积、造林面积、年均温度、年均降水量。基于1991—2010年中国统计年鉴资料,以相关性分析和主成分分析法对植被覆盖度的变化进行了分阶段的分析,得出各主成分的贡献率。另外,对广西的气候变化、石漠化状况以及农村经济状况进行了分析。结果表明:1.农村经济社会、生态政策等人为因素是石漠化发展、逆转的主要影响因子,气候变化则是次要影响因子。2005—2010年,人为活动、气候变化对石漠化的影响贡献率分别为64.115%,23.355%。2.近20 a广西气候呈干暖化趋势,石漠化面积减少显著,但仍存在较大面积的潜在石漠化土地,农村纯收入虽逐年增加但处于全国较低水平。由此可知,虽然人为活动与气候因素共同作用影响着石漠化地区植被变化,但目前广西石漠化地区植被变化受农村人口活跃程度、农村经济生产活动以及生态政策的实施力度影响很大。     

藏东南三江并流核心区植被时空动态变化及其气候驱动力分析

植被生长状况及其分布对气候等影响因子的响应是当前生态学研究的热点之一。基于2000—2016年MODIS NDVI数据和气象数据,用Sen+Mann-Kendall等方法分析了藏东南三江并流核心区植被的时空变化及其与气候因子的关系。研究结果表明：① 该区植被覆盖整体趋于稳定,呈缓慢增加趋势,不同植被类型覆盖空间异质性明显。② 植被变化趋势结果显示植被覆盖变化以稳定不变和改善趋势为主,区域总体呈稳中向好态势。③ 相关分析表明植被NDVI增加主要与气候暖化有关,与降水量相关性较小。此外,人类活动对植被影响的双重性表现为：大多地区植被改善受生态工程和围栏禁牧政策影响,局部地区植被退化则与城镇化进程加快有关。研究结果揭示气温是影响植被格局的主要气候因子,了解影响植被变化及其驱动因素的空间变异性可为山地植被生态环境保护建设提供一定的科学依据。     

河川枯水径流与极值形成机理研究

主要论述了河川枯水径流与极值的基本特征——枯水流量、枯水发生时间等,重点分析研究了枯水径流与极值形成的机理,即影响枯水径流极值形成机理的地带性因素——气候、植被等,以及枯水径流产生机理的非地带性因素——地质(包括水文地质)、地形地貌和人为因素。通过综合分析认为:不同地带的降水量对枯水径流产生重要的影响;土壤、植被是影响河川枯水径流不可低估的因素;地形对枯水极值有较大的影响;不同地质岩性,因透水性能等的差异,对枯水量及其变化都有不同程度的作用。     

1981-2010年气候变化和人类活动对内蒙古地区植被动态影响的定量研究

基于GIMMS NDVI以及MODIS NDVI数据,分析内蒙古地区1981-2010年的植被变化趋势,并结合气候、社会经济数据,以旗县为单位定量分析气候变化和人类活动对植被变化的影响,结果表明：①1981-2010年间,内蒙古地区植被变化具有典型的空间异质性,其中植被显著增加区域主要集中在西南部的阿拉善盟、鄂尔多斯市以及东部通辽市等地区,显著减少区域主要集中在北部的锡林郭勒盟以及东北部的呼伦贝尔市的部分地区;②对于植被显著增加区域,人类活动作用的影响面积最大,其次为气候因素,气候与人类活动的耦合作用也对植被增加有一定显著影响;内蒙古西部降雨量的增加、围封禁牧政策的实施以及农作物播种面积的增加为驱动植被增加的主要因素;③对于植被显著减少区域,人类活动的作用略大于气候因素;内蒙古中东部地区降雨减少以及近10年来部分旗县风速的增加是导致植被显著减少的重要气候因素;虽然人工造林、农作物播种面积会增加局部植被盖度,但在县域尺度不足以抵消干旱对植被生长的不利影响,反而会导致区域植被退化。     

伊金霍洛旗近15年来植被覆盖度的动态变化

植被状况是评价荒漠化地区荒漠化程度的重要指标,其中植被盖度是最为重要的植被表征.本文选择地处我国北方农牧交错区的内蒙古伊金霍洛旗,利用Landsat卫星遥感数据,基于植被指数,反演了这一地区1989年9月11日、1998年8月19日、1999年8月13日、2002年8月6日、2004年7月2日的植被盖度变化情况.通过分级比较发现,1989-1998年研究区植被覆盖度明显增加,1998-1999年植被覆盖度显著减少,1999-2002年植被覆盖度又明显增加,而2002-2004年植被覆盖度又有所减少.这种起伏变化表明:导致研究地区荒漠化发生和扩展的各种自然和人为因素并未根本消除,在局部地区荒漠化仍有恶化趋势.影响植被覆盖度变化的因素主要有三个方面:气候因素、土地利用政策和农业经济结构的优化调整.     

中国西北干旱区土地沙漠化敏感性时空格局

土地沙漠化敏感性评估是沙漠化监测的重要内容之一,也是研究如何防止和治理沙漠化的重要课题。本文以中国西北干旱区作为研究区,利用遥感技术和GIS空间分析技术为支撑,通过构建“土壤—地形—水文—气候—植被”沙漠化敏感性综合评价指标体系,并借助空间距离模型计算了沙漠化敏感性指数,进而定量评估2000年、2005年、2010年和2017年西北干旱区土地沙漠化敏感性的时空演变特征,在此基础上引入地理探测器等方法对其主要驱动因素进行了深入分析。研究结果表明：① 地形、土壤、气候、植被和水文等5个方面相互影响,彼此制约,共同构成中国西北干旱区沙漠化敏感性分布和变化的本底条件;② 西北干旱区沙漠化敏感性总体上呈现周边低、内部高的分布特征,低敏感区主要分布在阿尔泰山、天山、昆仑山、阿尔金山和祁连山等地,而高敏感区则主要分布在准噶尔盆地、塔里木盆地和内蒙古高原等大部分地区,包括塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠腹地。沙漠化敏感性的空间分布具有显著的区域性,高敏感区和低敏感区界限分明、分布集中;③ 从时空演变看,2000年以来沙漠化敏感性变化以稳定型占据主导,而整体上敏感性表现为缓慢降低趋势,说明潜在沙漠化区域逐年减少,区域沙漠化治理工作取得了一定成效;④ 西北干旱区的各驱动因素中,土壤及气候起直接作用,是最主要的影响因素,而植被是改变沙漠化敏感性最活跃、最基本的因素。除此之外,地形的分布和水文的变化对沙漠化敏感性起到一定的限制作用,而社会经济因素是影响区域沙漠化敏感性最为快速的因素,且经济发展对促进区域沙漠化敏感性的增长作用有逐渐加强的趋势。从整体来看,中国西北干旱区土地沙漠化得到了有效遏制,沙漠化治理工作取得了积极成效,但在全球气候变化加强和社会经济发展进入新常态的大背景下,中国沙漠化监测评估和治理工作仍然任重而道远。     

1987-2008年额济纳绿洲土地覆被变化及其驱动机制

采用1987、1999年和2008年3期TM卫星数据, 对额济纳绿洲2000年黑河分水前后土地覆被变化进行了研究, 并分析了额济纳绿洲土地覆被变化的驱动因素。结果表明:(1)从不同覆盖等级的面积变化来看, 额济纳绿洲的主体是中植被覆盖区。1987-1999年额济纳绿洲的植被呈退化趋势。2000年黑河分水后至2008年, 额济纳绿洲植被退化的趋势已得到缓解。(2)从不同土地利用类型的面积变化来看, 额济纳绿洲的主体是戈壁。1987-1999年额济纳绿洲植被退化, 荒漠化趋势明显。2000年黑河分水后至2008年, 植被有所恢复, 退化趋势得到了遏制。(3)影响土地覆被变化的主要有3类因素。第一主成分与人为因素密切相关, 说明过去的十几年额济纳绿洲的土地覆被变化主要受到人类活动影响。第二主成分与地表径流量、年降水量、年均风速有较大的相关, 第三主成分与地下水埋深有较大的正相关, 表明气候因素对额济纳绿洲的土地覆被变化也有一定程度的影响。根据以上结果, 提出应对策略:(1)保证来自中上游的地表径流供给;(2)合理利用地下水资源;(3)增加技术支持, 实现宏观调控。     

Progress on quantitative assessment of the impacts of climate change and human activities on cropland change

It is important to study the contributions of climate change and human activities to cropland changes in the fields of both climate change and land use change. Relationships between cropland changes and driving forces were qualitatively studied in most of the previous researches. However, the quantitative assessments of the contributions of climate change and human activities to cropland changes are needed to be explored for a better understanding of the dynamics of land use changes. We systematically reviewed the methods of identifying the contributions of climate change and human activities to cropland changes at quantitative aspects, including model analysis, mathematical statistical method, framework analysis, index assessment and difference comparison. Progress of the previous researches on quantitative evaluation of the contributions was introduced. Then we discussed four defects in the assessment of the contributions of climate change and human activities. For example, the methods were lack of comprehensiveness, and the data need to be more accurate and abundant. In addition, the scale was single and the explanations were biased. Moreover, we concluded a clue about quantitative approach to assess the contributions from synthetically aspect to specific driving forces. Finally, the solutions of the future researches on data, scale and explanation were proposed.     

气候变化和人类活动对耕地格局变化的贡献归因综述

定量辨识气候变化和人类活动对耕地格局变化的贡献归因,是当今气候变化和土地利用变化领域的热点问题。目前研究大都结合耕地的时空变化格局和相关驱动因素进行双变量或多变量的定性分析,未进一步定量给出气候变化和人类活动的贡献程度。本文对国内外相关研究进行总结,介绍了定量评价气候变化和人类活动对耕地格局变化的贡献程度的5种主要研究方法,即模型分析法、数理统计法、框架分析法、指标评价法和差值比较法。综述了气候变化、人类活动以及两者共同作用对耕地格局变化的贡献归因的主要结论。总结了目前研究存在的方法综合性较差、数据全面性与准确性欠缺、尺度单一和解释片面等问题,针对以上问题,提出了从综合作用到具体因素的贡献程度归因评价的思路,并就数据、尺度与驱动力的解释问题提出了研究展望。     

气候变化和人类活动对耕地格局变化的贡献归因综述（英文）

It is important to study the contributions of climate change and human activities to cropland changes in the fields of both climate change and land use change. Relationships between cropland changes and driving forces were qualitatively studied in most of the previous researches. However, the quantitative assessments of the contributions of climate change and human activities to cropland changes are needed to be explored for a better understanding of the dynamics of land use changes. We systematically reviewed the methods of identifying the contributions of climate change and human activities to cropland changes at quantitative aspects, including model analysis, mathematical statistical method, framework analysis, index assessment and difference comparison. Progress of the previous researches on quantitative evaluation of the contributions was introduced. Then we discussed four defects in the assessment of the contributions of climate change and human activities. For example, the methods were lack of comprehensiveness, and the data need to be more accurate and abundant. In addition, the scale was single and the explanations were biased. Moreover, we concluded a clue about quantitative approach to assess the contributions from synthetically aspect to specific driving forces. Finally, the solutions of the future researches on data, scale and explanation were proposed.     

Spatiotemporal Pattern and Driving Force Analysis of Vegetation Variation in Altay Prefecture based on Google Earth Engine

Quantitative evaluation and driving mechanism analysis of vegetation dynamics are essential for promoting regional sustainable development. In the past 20 years, the ecological environment in Altay Prefecture has changed significantly due to global warming. Meanwhile, with increasing human activities, the spatiotemporal pattern and driving forces of vegetation variation in the area are uncertain and difficult to accurately assess. Hence, we quantified the vegetation growth by using the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) on the Google Earth Engine (GEE). Then, the spatiotemporal patterns of vegetation from 2000 to 2019 were analyzed at the pixel scale. Finally, significance threshold segmentation was performed using meteorological data based on the correlation analysis results, and the contributions of climate change and human activities to vegetation variation were quantified. The results demonstrated that the vegetation coverage in Altay Prefecture is mainly concentrated in the north. The vegetation areas representing significant restoration and degradation from 2000 to 2019 accounted for 24.08% and 1.24% of Altay Prefecture, respectively. Moreover, spatial correlation analysis showed that the areas with significant correlations between NDVI and temperature, precipitation and sunlight hours accounted for 3.3%, 6.9% and 20.3% of Altay Prefecture, respectively. In the significant restoration area, 18.94% was dominated by multiple factors, while 3.4% was dominated by human activities, and 1.74% was dominated by climate change. Within the significant degradation area, abnormal degradation and climate change controlled 1.07% and 0.17%, respectively. This study revealed the dynamic changes of vegetation and their driving mechanisms in Altay Prefecture, and can provide scientific support for further research on life community mechanism theory and key remediation technology of mountain-water-forest-farmland-lake-grass in Altay Prefecture.     

潜在自然植被研究与展望

植被－环境关系是全球变化与陆地生态系统关系研究的关键,由于受人类几千年活动的影响,全球原始自然植被所剩极少,植被的破坏掩盖了植被与环境之间的关系。如何重演反映环境决定特点的潜在自然植被,是植被－环境关系研究的起点。本文对潜在自然植被的概念、研究的时空尺度进行了论述,指出潜在自然植被研究2个发展阶段的特点：（1）传统的以经验为主的定性研究;（2）以潜在自然植被预测模型为基础的定量研究。在此基础上,提出今后我国潜在自然植被研究的重点应放在：针对我国自然植被分布的特点,构建适用于我国特定区域的潜在自然植被预测模型,对不同时空尺度下的潜在自然植被类型及其地理分布进行模拟与制图;单纯将气候作为潜在自然植被预测模型自变量的方法正逐渐为综合的环境变量方法所取代,并强调了潜在自然植被研究必须考虑与大气环流模式的耦合。     

农户生计对气候变化的恢复力研究综述

随着气候变化对自然生态环境和社会经济可持续发展影响的不断加剧,恢复力逐渐成为应对气候变化的一种新理念。首先梳理了不同领域恢复力概念,进而阐述了农户生计对气候变化的恢复力的科学内涵及研究框架。然后重点分析了农户生计对气候变化的恢复力在资本、政府机构、自组织能力和学习能力四方面的具体表现。最后从定性和定量两方面归纳了生计恢复力的度量方法。定性评价方法主要包括农户问卷调查、关键线人访谈、重点小组讨论、生计轨迹方法和案例分析等,定量评价方法包括指标替代法、结构动力学分析法、贝叶斯网络模型法、基准线对比法等。未来研究应注重完善农户生计对气候变化的恢复力评价方法、加强农户生计对气候变化的恢复力动态研究并且开展区域间农户生计对气候变化的恢复力对比研究。     

1999—2010年中国西北地区植被覆盖对气候变化和人类活动的响应

中国西北地区气候干旱,频繁出现沙尘天气,属于生态脆弱区域,而植被变化是生态系统对气候变化响应的指示器,研究其变化对改善西北生态环境具有重要意义.本文利用1999—2010年归一化植被指数(NDVI)以及气象数据研究中国西北地区植被覆盖时空变化,以Sen趋势度结合Mann-Kendall检验、相关和偏相关分析以及残差法分析人类活动和气候变化对植被覆盖变化的影响.结果表明:西北地区植被覆盖整体呈增加趋势,但在局部地区气候干旱少雨和人类活动抑制植被生长.植被变化强度空间差异是人类活动和气候要素共同作用的结果:气温高,降水少,大部分地区植被覆盖与气候要素相关显著,并且植被变化对气温和降水的响应存在一定滞后时间;蒸发量大于降水量,人类引水灌溉弥补降水不足,使得农业植被呈增长趋势.新疆北部地区植被覆盖呈下降趋势,原因是气候干旱、沙漠化严重会抑制植被生长,人类活动频繁、城市扩建同样会破坏植被生长.     

Development of quantitative methods for detecting climate contributions to boundary shifts in farming-pastoral ecotone of northern China

The quantitative effect of climate change on fragile regions has been a hot topic in the field of responses to climate change. Previous studies have qualitatively documented the impacts of climate change on boundary shifts in the farming-pastoral ecotone (FPE); however, the quantitative methods for detecting climate contributions remain relatively limited. Based on long-term data of meteorological stations and interpretations of land use since 1970, climate and land use boundaries of the 1970s, 1980s, 1990s and 2000s were delineated. To detect climate contributions to the FPE boundary shifts, we developed two quantitative methods to explore the spatial-temporal pattern of climate and land use boundary at the east-west (or south-north) (FishNet method) and transect directions (Digital Shoreline Analysis System, DSAS method). The results indicated that significant differences were exhibited in climate boundaries, land use boundaries, as well as climate contributions in different regions during different periods. The northwest FPE had smaller variations, while the northeast FPE had greater shifts. In the northwest part of the southeast fringe of the Greater Hinggan Mountains and the Inner Mongolian Plateau, the shifts of climate boundaries were significantly related to the land use boundaries. The climate contributions at an east-west direction ranged from 10.7% to 44.4%, and those at a south-north direction varied from 4.7% to 55.9%. The majority of the results from the DSAS were consistent with those from the FishNet. The DSAS method is more accurate and suitable for precise detection at a small scale, whereas the FishNet method is simple to conduct statistical analysis rapidly and directly at a large scale. Our research will be helpful to adapt to climate change, to develop the productive potential, as well as to protect the environment of the FPE in northern China.     

基于时间序列遥感数据的西藏山南地区植被覆盖变化特征分析

基于2002-2013年长时间序列MODIS-NDVI遥感数据,采用Mann-Kendall检验、多元回归分析、GIS空间分析等方法,分析了西藏山南地区植被覆盖的时空变化特征,并结合地表温度和降雨量数据,采用植被-气候时空关系模型,定量分析了气候变化和人类活动对植被覆盖变化的相对贡献率。结果表明:(1)2002-2013年山南地区年均植被覆盖度在60.16%～63.26%波动,山南地区的高、中高、中等、中低、低植被覆盖度区域占比分别为40.96%、14.07%、14.93%、14.16%、15.88%。(2)近12年来,西藏山南地区植被覆盖的变化趋势大体处于平稳状态,植被覆盖度下降区域占总面积的11.8%,植被覆盖度上升区域占3.18%。(3)气候变化是影响植被生长的决定性因素,但人类活动可在短期内加快植被变化速率。在植被覆盖度下降区域,气候变化和人类活动的贡献分别为93.75%和6.25%;在植被覆盖度上升区域,气候变化和人类活动的贡献分别为76.57%和23.43%。     

植被NDVI对城市扩展及气候变化的响应——以西安及其附近区域为例

植被 NDVI 对城市扩展及气候变化响应研究,对于科学评估区域生态环境变化及调整与约束人类活动具有重要理论和现实意义。以西安及其附近区域为例,基于区域土地利用、MODIS NDVI、气温和降水数据,分析了植被 NDVI 对城市扩展及气候变化的响应,结果表明：（1）2000-2014 年研究区植被 NDVI 变化过程划分为2000-2007 年的显著增加阶段和2007-2014 年的显著减少阶段,前者主要分布于区域北部黄土高原、南部秦岭北坡,后者主要分布于区域中部关中平原尤其是西安及其附近区域。（2）2000-2015 年研究区建设用地增加1 428.27 km² ,建设用地增加区域植被 NDVI 呈显著减少趋势。（3）研究区植被 NDVI 与年降水量的相关性高于年平均气温,同时西安及其以南区域植被 NDVI 与年平均气温、年降水量均呈负相关关系,反映出城市扩展等人类活动对植被 NDVI 变化的影响超过了气候变化的影响。研究结果表明植被 NDVI 总体受气候变化控制,但局部受人类活动影响更为严重,并且植被 NDVI 对气候变化的响应表现出波动性,而对城市扩展表现出线性减少趋势性,为通过植被 NDVI 变化区分自然因素与人为因素对环境影响提供了可能。