京津冀地区NDVI变化及气候因子驱动分析

植被覆盖动态监测及与气候变化的响应,是陆地生态系统研究的重要内容。本文以2001-2013年间京津冀地区MOD13A 3月合成NDVI数据,结合生长季的降水和气温资料,运用偏相关和复相关分析、趋势分析方法,研究了该区域NDVI的变化特征和空间分布,以及其区域植被覆盖变化的气候驱动力。结果表明,该区域NDVI最大值在13a间缓慢增加,植被覆盖呈现改善趋势;NDVI和生长季降雨量及平均气温的平均偏相关系数分别为0.20和-0.14,表明在年际变化水平上,京津冀地区NDVI总体与降水量呈正相关,与平均气温呈负相关,且降水对NDVI的影响大于温度对NDVI的影响。对植被覆盖驱动分区得出,降水和气温驱动型占区域面积的5.68%;单独降水驱动型和气温驱动型分别占4.51%、0.18%;区域内植被覆盖变化主要受非气候因子驱动型为主,所占比例为89.63%,表明人类活动对植被变化的影响巨大。     

京津冀地区植被时空动态及定量归因

作为气候变化的敏感指示器,植被的物候、生长、空间分布格局等特征及其动态变化主要取决于气候环境中的水热条件,因此在气候变化背景下,气候-植被关系成为了全球变化研究的前沿和热点问题。本文综合平均温度、降水、水汽压、湿度、日照时数、SPEI等气候因子,坡度、坡向海拔等地形因子及人为活动因子,应用地理探测器方法针对2006-2015年京津冀地区不同季节NDVI、不同地貌类型区、不同植被类型区生长季NDVI的定量归因研究,揭示了过去10年间植被时空分布格局,及植被对气候、非气候因素响应的季节差异与区域差异,以期为生态工程的建设与修复提供参考意义。趋势分析表明：①2006-2015年京津冀地区NDVI呈现增加趋势,但存在显著的空间差异,如山地生长季NDVI的增长速率大于平原、台地、丘陵等地;②基于地理探测器的定量归因结果表明,降水是年尺度上NDVI空间分布的主导因子（解释力39.4%）,土地利用与降水的交互作用对NDVI的影响最为明显（q=58.2%）;③NDVI对气候因子的响应存在季节性及区域性差异,水汽压是春季NDVI空间分布的主导因子,湿度是夏、秋两季的主导因子,土地利用是冬季的主导因子;④影响因子对生长季NDVI的解释力因不同地貌类型区、不同植被类型区而差异显著。     

青藏高原月NDVI时空动态变化及其对气候变化的 响应

青藏高原脆弱的高寒植被对外界干扰十分敏感,使其成为研究植被对气候变化响应的理想区域之一。青藏高原气候变化剧烈,在较短的合成时间研究气候变化对植被的影响十分必要。因此,本文利用GIMMS NDVI时间序列数据集,研究了1982-2012年青藏高原生长季月尺度植被生长的时空动态变化,探讨了其与气温、降水量和日照时数等气候因子的响应关系。结果表明：在区域尺度上,除8月外,其他各月份植被均呈增加趋势,显著增加多发生在4-7月和9月;大部分月份的NDVI增加速率随着时段的延长显著减小,表明NDVI增加趋势放缓;在像元尺度上,月NDVI显著变化的区域多呈增加趋势,但显著减少范围的扩张多快于显著增加。4月和7月植被生长主要是受气温和日照时数共同作用,6月和9月受气温的控制,而8月则主要受降水量的影响。长时间序列NDVI数据集的出现为采用嵌套时段研究植被生长变化趋势奠定了前提,而植被活动变化趋势的持续性则有助于形象表征植被活动变化过程、深入理解植被对气候变化的响应和预测植被未来生长变化趋势。由此推测,青藏高原月NDVI未来增加趋势总体上趋于缓和,但在像元尺度显著变化的区域趋于增加。     

10年来锡林郭勒盟草原植被长势变化及其影响因子分析

对草原植被长势变化的监测,及其与气候因子关系的分析,对生态环境治理及保护具有重要意义。本文利用250m的MODIS-NDVI数据,构建草原植被长势指数(MGI),分析了16天间隔的植被长势变化及其与降水、气温的相关性和对降水响应的滞后性。得到锡盟3种草原类型区2001-2010年草原长势变化情况,及降水、气温在草原生长不同阶段对草原长势的影响。研究结果表明:(1)在空间上长势东部变化好于中部与西部,北部好于南部;时间上2003年长势最好、2001年长势最差。(2)锡盟内3种草原类型区MGI均与降水关系明显,与气温相关性不显著,降水对温性草原区长势变化的影响最大。(3)在草原生长的不同阶段,影响因子不同,前期与后期主要受气温影响,中期主要受降水影响,草原生长对降水存在明显的滞后,一般在32-48天,同时指出草原植被在不同时间段对降水响应的滞后时间。     

内蒙古中部MODIS植被动态监测分析

对中分辨率成像光谱仪(MODIS)250m空间分辨率的每8天NDVI卫星遥感数据,利用年平均NDVI及一元线性回归方法,分析了2000-2008年内蒙古中部地区植被变化趋势。结果表明,近9年内蒙古中部地区79.60%地区的植被总体上保持稳定,17.33%的地区得到了明显改善,3.06%的地区仍存在较强的退化或沙化趋势。退化或沙化地区主要分布在内蒙古农牧交错带北部边缘,成条带状分布,反映了农牧交错带地区生态仍然较为脆弱,需要进一步关注和保护,东南部地区的植被恢复明显。植被年际动态主要受该地区暖干化气候影响,气候变暖造成植被NDVI增加,而降水波动导致NDVI随之变化,降水的作用是气温的2.8倍,有些地区可达到11倍之多。     

川西高原植被特征及其气候变化的相关分析

利用常规气象资料及NOAA-AVHRR的归一化植被指数（NDVI）资料和趋势系数、皮尔逊相关、Morlet小波分析等统计诊断方法,分析了1982年1月-2002年12月川西高原植被和气候因子（气温和降水）的变化特征及其相关关系和周期特征。结果表明：川西高原地区植被覆盖良好,大部分区域植被覆盖增加,局部退化（高原南部和东部）;气温总体呈增加趋势,降水量总体少变,局部有所减少;NDVI与气温和降水有一定相关性,其中与气温的相关性比与降水相关性大;NDVI周期约为5和10年左右,与降水和气温周期相同。川西高原地区植被及气候特征的分析为川西高原旅游和经济的发展规划提供依据,为研究川西高原的生态、气候资源提供参考。     

1982-2006年加纳植被覆盖时空变化及其气候影响

非洲陆地生态系统是气候变化的高敏感区,研究该区域植被覆盖变化及其控制因素,对深刻认识气候变化的影响具有重要意义。本文利用1982-2006年植被指数（NDVI）数据,研究位于非洲西部热带地区的加纳共和国植被覆盖的时空变化特征,结合同期的气温和降水量数据,分析其植被活动对气候变化的响应特征。研究结果表明,加纳86.4%的植被覆盖区NDVI在25 a间都呈现不同程度的增加趋势。20世纪80年代初和21世纪初这2个时期,NDVI值大于0.4的面积百分比呈增加趋势;NDVI值大于0.5的面积百分比从26%增加到38.2%;NDVI值在0.4-0.5之间的面积百分比从47.5%增加到51.9%。NDVI受降水量控制的区域占总区域面积的57.2%,而受气温控制的面积占总区域面积的42.8%。总的来看,加纳植被覆盖对降水量变化的敏感程度强于气温变化。     

新疆NDVI时空特征及气候变化影响研究

基于新疆50个气象测站2003-2010年逐日降水、气温资料,结合逐月归一化植被覆盖影像资料,利用趋势分析、R/S分析、模糊C均值聚类、图像处理等方法,系统分析了全疆NDVI时空变化特征及其可持续性,并探究NDVI与气候因子（气温、降水）之间的相关性。研究表明：植被覆盖及气象因子年际间差异不大,呈现出整体稳定的态势,但年内变化明显。北疆/天山北坡水热条件优良、植被长势最好,且植被长势对气候因子的滞后效应并不明显且滞后时间短。天山南坡/天山东段次之,而南疆植被覆盖程度最差,南疆/天山南坡植被长势对气候因子（降水、气温）存在明显的滞后效应,植被生长受气温、降水限制性更大,且气温作为主要因子,对天山南坡植被生长的限制作用表现得更为突出。总体上,新疆植被覆盖呈持续性变化,现有植被覆盖情况基本保持不变,但呈退化趋势的面积大于得到改善的面积,在一定程度上与人类活动有很大关系,探查植被长势的变化趋势并及时做出相应调整,不仅能为新疆地区的植被保护以及植被恢复工作提供一定的科学依据,更能够为合理有效地安排农作物生产提供重要的理论指导。     

中国西北地区植被NDVI的时空变化及其影响因子分析

利用GIMMS/NDVI数据分析了中国西北地区1982-2006年植被NDVI时空变化特征及其影响因子。近25年来,中国西北地区年均植被NDVI增速为0.5%/10a,并存在明显的空间差异。天山、阿尔泰山、祁连山、青海的中东部等地区植被NDVI显著增加;青海南部地区、陕西和宁夏交界地区、甘肃部分地区,以及新疆部分地区的植被NDVI下降。从不同植被类型看:林地、草地和耕地的年均NDVI都在提高。研究表明:中国西北地区植被NDVI变化是各种自然和人为因素综合作用的结果。植被NDVI与气温、降水的年际变化整体上都呈弱的正相关。但与其年内变化则都呈显著的线性关系,当月均温量超过20℃时,植被NDVI呈下降趋势;当月降水量在0¹00mm期间,植被NDVI随降水线性增长,当月降水量超过100mm之后,不再有明显的增长趋势。农业生产水平提高和植被生态建设等人类活动对西北地区植被NDVI增加有重要影响。     

青藏高原植被变化特征及其对气候变化的影响

利用1982-2001年美国国家航天航空局(NASA)的归一化植被指数(NDVI)资料以及55个青藏高原地区气象台站实测的最高气温、最低气温、平均气温和降水资料,初步分析了青藏高原地区各季节植被变化特征及其对气候变化的影响,通过分析发现,各季节青藏高原地区NDVI均以增长为主.特别是高原南部、北部和西部等地区增加明显,高原中东部地区植被有所减少.通过相关分析和台站概率相关分析发现,高原冬季和春季NDVI与后期春季和夏季的最高气温、最低气温、平均气温和降水有较好的正相关关系,但有的表现在相关系数比较显著,有的表现为概率相关较明显.     

三江源区不同退化程度的高寒草甸光谱特征分析

 青海三江源区是长江、黄河、澜沧江3大河流的发源地。草地是该区域的主体生态系统,高寒草甸是其主要类型。近30年来,三江源地区草地发生了大面积的退化,不同退化程度的高寒草甸光谱特征是高寒草甸遥感分类和退化监测的重要依据。2009年8月作者在青海省三江源区对高山嵩草、矮嵩草和藏嵩草3种未退化高寒草甸,以及4种不同退化程度的高山嵩草草甸,进行了地面光谱测量和草地样方调查。同时对实测光谱曲线进行了比较,提取和分析了它们在557nm、675nm和760nm处反射率,以及"红边"斜率。结果表明,3种高寒草甸的光谱曲线,以及4种退化程度高寒草甸和未退化高寒草甸的光谱曲线在557nm处的反射率差异较小,在675nm和760nm处的反射率及"红边"斜率存在明显差异,能有效区分高寒草甸,可为高寒草甸遥感自动分类和退化监测提供依据。不同退化程度的高寒草甸地上生物量与其光谱曲线的"红边"斜率和归一化植被指数(NDVI)线性拟合的确定系数分别为0.93和0.87,其相关性较好,可用于高寒草甸地上生物量的估算。本文提取的光谱反射率的"红边"斜率不仅能有效区分3种典型高寒草甸和不同退化程度的高寒草甸,且与高寒草甸地上生物量的关系优于NDVI,对高寒草甸识别分类,退化监测和生物量估算有重要意义。     

Different Responses of Vegetation to Frozen Ground Degradation in the Source Region of the Yellow River from 1980 to 2018

Frozen ground degradation under a warming climate profoundly influences the growth of alpine vegetation in the source region of the Qinghai-Tibet Plateau. This study investigated spatiotemporal variations in the frozen ground distribution, the active layer thickness(ALT) of permafrost(PF) soil and the soil freeze depth(SFD) in seasonally frozen soil from 1980 to 2018 using the temperature at the top of permafrost(TTOP) model and Stefan equation. We compared the effects of these variations on veg...     

基于GF-1/WFV数据的三江源草地月度NPP反演研究

准确认识三江源植被生产力月度尺度的时空格局变化,对三江源畜牧业生产以及生态保护政策制定具有重要意义,可稳定获取的重访周期为4 d的16 m分辨率GF-1/WFV数据使中等空间分辨率的月度NPP产品生产成为可能。本文建立了一套以GF-1/WFV为基本数据源的中等空间分辨率草地月度NPP估算技术方法,并评估了其在三江源地区应用的可行性。在黄河源区玛多县的实验表明以GF-1/WFV为基础,以MODIS13Q1数据为补充,可以获得覆盖全区的中等空间分辨率月度NDVI数据,据其反演得到的草地NPP,地面验证精度在70%以上,优于MODIS NPP产品精度,且能更为详细地反映草地生产力变化的空间差异,在青海三江源地区利用GF-1/WFV数据生产中等空间分辨率的草地月度NPP产品是可行的。     

Vegetation cover variation in the Qilian Mountains and its response to climate change in 2000–2011

An understanding 0f variati0ns in vegetati0n c0ver in resp0nse t0 climate change is critical f0r predicting and managing future terrestrial ec0system dynamics. Because scientists anticipate that m0untain ec0systems will be m0re sensitive t0 future climate change c0mpared t0 0thers, 0ur 0bjectives were t0 investigate the impacts 0f climate change 0n variati0n in vegetati0n c0ver in the Qilian M0untains （QLM）, China, between 2000 and 2011. T0 acc0mplish this, we used linear regressi0n techniques 0n 250-m MODIS N0rmalized Difference Vegetati0n Index （NDVI） datasets and mete0r0l0gical rec0rds t0 determine spati0temp0ral variability in vegetati0n c0ver and climatic fact0rs （i.e. temperature and precipitati0n）. Our results sh0wed that temperatures and precipitati0n have increased in this regi0n during 0ur study peri0d. In additi0n, we f0und that gr0wing seas0n mean NDVI was mainly distributed in the vertical z0ne fr0m 2,700 m t0 3,600 m in elevati0n. In the study regi0n, we 0bserved significant p0sitive and negative trends in vegetati0n c0ver in 26.71% and 2.27% 0f the vegetated areas. C0rrelati0n analyses indicated that rising precipitati0n fr0m May t0 August was resp0nsible f0r increased vegetati0n c0ver in areas with p0sitive trends in gr0wing seas0n mean NDVI. H0wever, there was n0 similar significant c0rrelati0n between gr0wing seas0n mean NDVI and precipitati0n in regi0ns where vegetati0n c0ver declined thr0ugh0ut 0ur study peri0d. Using spatial statistics, we f0und that veeetati0n c0ver freauentlvdeclined in areas within the 2,500-3,100 m vertical z0ne, where it has steep sl0pe, and is 0n the sunny side 0f m0untains. Here, the p0sitive influences 0f increasing precipitati0n c0uld n0t 0ffset the drier c0nditi0ns that 0ccurred thr0ugh warming trends. In c0ntrast, in higher elevati0n z0nes （3,900-4,500 m） 0n the shaded side 0f the m0untains, rising temperatures and increasing precipitati0n impr0ved c0nditi0ns f0r vegetati0n gr0wth. Increased precipitati0n als0 facilitated vegetati0n gr0wth in areas experiencing warming trends at l0wer elevati0ns （2,000-2,400 m） and 0n l0wer sl0pes where water was m0re easily c0nserved. We suggest that spatial differences in variati0n in vegetati0n as the result 0f climate change depend 0n l0cal m0isture and thermal c0nditi0ns, which are mainly c0ntr0lled by t0p0graphy （e.g. elevati0n, aspect, and sl0pe）, and 0ther fact0rs, such as l0cal hydr0l0gy.     

京津风沙源区生态环境时空变化的遥感监测分析

本文利用由遥感影像解译获得的土地利用数据和MODIS NDVI产品,采用空间转移矩阵、最大值合成法、均值法和一元线性回归模拟等方法,分析了2000年以来京津风沙源区生态环境变化的时空特征.结果表明:(1)2000-2005年京津风沙源区耕地开垦、林草地减少的趋势有所减缓,但区域气候变化趋于干旱,水域面积明显减少,草地退...     

The Relationship between Normalized Difference Vegetation Index （NDVI） and Climate Factors in the Semiarid Region： A Case Study in Yalu Tsangpo River Basin of Qinghai-Tibet Plateau

The Yalu Tsangpo River basin is a typical semi-arid and cold region in the Qinghai-Tibet Plateau, where significant climate change has been detected in the past decades. The objective of this paper is to demonstrate how the regional vegetation, especially the typical plant types, responds to the climate changes. In this study, the model of gravity center has been firstly introduced to analyze the spatial-temporal relationship between NDVI and climate factors considering the time-lag effect. The results show that the vegetation grown has been positively influenced by the rainfall and precipitation both in moving tracks of gravity center and time-lag effect especially for the growing season during the past thirteen years. The herbs and shrubs are inclined to be influenced by the change of rainfall and temperature, which is indicated by larger positive correlation coefficients at the 0.05 confidence level and shorter lagging time. For the soil moisture, the significantly negative relationship of NDV-PDI indicates that the growth and productivity of the vegetation are closely related to the short-term soil water, with the correlation coefficients reaching the maximum value of o.81 at Lag 0-1. Among the typicalvegetation types of plateau, the shrubs of low mountain, steppe and meadow are more sensitive to the change of soil moisture with coefficients of -0.95, -0.93, -0.92, respectively. These findings reveal that the spatial and temporal heterogeneity between NDVI and climatic factors are of great ecological significance and practical value for the protection of eco-environment in Qinghai-Tibet Plateau.