2000-2015年石羊河流域植被覆盖度及其对气候变化的响应

内陆河流域植被覆盖度的敏感性是预测未来生物多样性变化的重要指标,是植被应对气候变暖的重要反馈。分析了2000-2015年MODIS-NDVI数据反演的植被覆盖度时空动态变化趋势,结合平均气温、降水量、日照时数、相对湿度、地面温度和蒸发量数据,研究了流域及各生态功能区的植被覆盖度与气候因子的相关性,探讨植被覆盖度变化过程中的气候因素制约方式,了解不同时空尺度下内陆河流域植被覆盖度在全球暖湿化过程中对气候的响应。结果表明：（1）石羊河流域平均植被覆盖度较低,上游的植被覆盖度59.4%,下游13.6%;2000-2015年,流域植被呈现改善趋势的面积远远大于退化的面积,盆地绿洲区植被覆盖度增加趋势最明显。流域植被总体恢复较好,但高海拔地区、城市和民勤绿洲的周边地区植被有不同程度的退化。（2）2000-2015年,石羊河流域各气候因子对植被覆盖度表现为不显著的相关关系,其中与降水量呈正相关的面积最大,与蒸发量呈负相关的面积最大;从上游到下游,植被生长与热量的相关程度逐渐变弱,与水分的相关程度则逐渐增强。（3）石羊河流域的植被覆盖度与气候因子的样条函数存在极显著的线性相关,水原涵养区和荒漠区的植被覆盖度对气候因子的响应较高;绿洲区的植被覆盖度对气候因子的响应相对较低。地面温度的变化是影响石羊河流域植被覆盖度空间格局变化的主要气候制约因素。     

石羊河流域极端干旱事件的时空变化特征

本文借助ArcGIS 9.2和Matlab 7.0数据软件平台,运用复值Morlet小波分析和数理统计方法对石羊河流域极端干旱事件在时空上的变化特征进行分析,结果表明:①石羊河流域的平均湿润指数自北向南逐渐增大,其湿润指数与年均降水和海拔高度具有显著正相关性(在0.01置信水平),而与年均蒸发具有显著负相关性(在0.05置信水平)。②在时间尺度上来说,极端干旱事件的频数具有19a、9a、6a、4a、15a的周期,可能是受南亚高压的准3年周期的影响;在空间尺度上来说,极端干旱事件频数与湿润指数的空间分布大体相似,略有不同是两者的最小值不同:即地表湿润指数最小值在民勤,而极端干旱事件发生频数最小值在武威。7-9月份发生极端干旱频数占年极端干旱总频数的60.62%。③年极端干旱总频数和7-9月份极端干旱总频数都呈略微上升趋势,且年极端干旱频数的线性倾向率较大,即将达到0.3/10a。通过Pettitt突变检验法对年极端干旱总频数和7-9月份极端干旱总频数进行检测,结果检验到突变点分别为2000年和1983年(在0.01置信水平)。     

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。     

石羊河流域≥10℃积温时空变化特征

利用1960—2017年石羊河流域5个气象站逐日平均气温资料,采用滑动平均方法,确定了≥10℃积温的界限;通过运用多元线性回归、均方差(σ)、线性趋势系数、累计距平和信噪比等方法,分析了石羊河流域≥10℃积温的时空变化特征。结果表明:石羊河流域≥10℃积温具有明显地域特征,≥10℃积温的均值和极值均为荒漠区高于绿洲平原区,绿洲平原区高于山区,≥10℃积温的空间分布与所受天气系统以及经、纬度和海拔高度的关系非常密切。≥10℃积温正常年份最多,概率超过65%,依次向两端迅速递减。年、年代≥10℃积温呈显著升高趋势。≥10℃积温主要在5～9月,7月为高峰值。≥10℃积温气候突变全流域、民勤和天祝在1996年,永昌、凉州和古浪在1997年。石羊河流域≥10℃积温升高使喜凉作物种植面积缩小,生育期缩短,不利于高产的形成;而使喜温作物种植面积扩大,生育期延长,有利于高产和高品质的形成。本研究将对现代农业结构规划、农作物品种调整以及农业的定量化评估具有重要意义。     

中国东北地区植被NPP时空变化及其对物候的响应研究

植被净初级生产力(NPP)与物候变化的关系对研究区域生态系统进程具有重要意义。该文首先基于GIMMS NDVI3g数据集、气象数据和植被类型图,采用遥感估算模型估算了中国东北地区植被NPP;然后利用多项式拟合法对NDVI时序数据进行重建,并采用动态阈值法提取了植被物候期;最后分析了植被NPP与物候的关系。结果表明:1)1982-2013年东北地区植被平均NPP在100~700gC·m~(-2)·a~(-1)之间,大部分耕地和林地的NPP呈增加趋势;草地、草甸、农林交错带植被的NPP主要呈减少趋势。2)耕地的生长季起始日期在第121~150天,生长季结束日期在第271~280天,生长季长度集中在120~150d,且呈缩短趋势;大部分林地的生长季起始日期在第100~120天,生长季结束日期随地域不同差别较大,主要在第261~290天,且生长季长度呈延长趋势。3)耕地和草地植被的NPP和生长季起始日期主要呈正相关,与生长季结束日期和生长季长度呈负相关;灌丛的NPP与生长季起始日期呈负相关,与生长季长度呈正相关;落叶针叶林、落叶阔叶林、草甸的NPP与生长季起始(结束)日期以及生长季长度的关系因其所处的地理位置不同存在差异。整体而言,东北地区植被NPP与物候的响应规律较为复杂,呈现出明显的植被类型差别及空间差异性,尚需考虑引入地形、群落结构等因子进行深入研究。     

石羊河流域生态系统服务时空变化及其多尺度影响因素研究

对生态系统服务时空变化的影响因素开展多尺度定量分析,是揭示生态系统服务演化机理和推进区域可持续发展的重要突破口。既有研究侧重于从行政或流域的等级确定研究尺度大小,缺乏科学合理的尺度划分方法。论文以石羊河流域为研究区,评估了食物供给、碳固存、产水量和防风固沙4种生态系统服务的时空变化特征,并应用小波分析和参数最优地理探测器模型确定了生态系统服务时空变化影响因素研究的最佳尺度及不同尺度下的主要影响因子。结果表明：(1) 2000—2020年石羊河流域食物供给、碳固存、产水量和防风固沙4种生态系统服务均呈上升趋势。食物供给服务增幅最大,增幅为138.3%,碳固存、产水量和防风固沙服务增幅分别为0.97%、7.6%和9.5%。(2)根据4种生态系统服务的小波方差主周期,2000—2020年和2010—2020年分别构建了6个、2000—2010年构建了7个影响因素研究的特征尺度。(3)随着尺度增大,影响因子对生态系统服务时空变化的作用程度逐渐增强,且不同尺度的主要影响因子存在明显差异。食物供给和碳固存服务在小尺度上主要受人文因子影响,大尺度上受自然因子影响;产水量服务在不同尺度上始终受自然因子...     

2000~2014年黑龙江流域（中国）植被覆盖时空变化及其对气候变化的响应

采用MODIS/NDVI数据,利用Theil-Sen Median 趋势分析、Mann-Kendall 以及Hurst指数方法分析2000~2014年黑龙江流域（中国）植被的时空变化特征、植被变化发展趋势及可持续性特征;应用相关分析法研究了气候变化对植被生长的影响。结果表明,2000~2014年黑龙江流域（中国）植被NDVI指数呈缓慢增加趋势,山区植被覆盖增加显著,东北部平原区植被覆盖持续退化,总体上植被覆盖持续改善能力较弱。植被NDVI对气候响应的季节差异显著,且不同类型植被对气候因子的响应不一致：春季植被NDVI主要受温度影响,夏季植被NDVI主要受降水量影响,秋季林地NDVI与温度正相关、草地NDVI与降雨量正相关。     

石羊河中下游流域植被的演替历史

以参考历史文献、实地调查和访问当地居民的方法,研究了石羊河中下游流域的植被演替。结果表明,该流域2000多年前为湖泊、沼泽和平原景观,后来由于气候和水文演化、人类活动加强和干旱加剧,导致湖泊与河流逐渐消失、绿洲因水系的变迁而向东南移动、早期的绿洲农田逐渐沙漠化,也使植被从水生、沼泽、草甸植物向沙旱生、强旱生、超旱生方向演替,物种大量消失,已演化成现在的沙漠、戈壁与绿洲景观。目前, 该流域红崖山水库以南的一些河道中尚有常年流水,河漫滩和湿地中还有水生、沼泽、草甸和中生植物种类,物种相对丰富;而水库以北的古河床及广大荒漠区植被稀疏,且多为沙旱生和强旱生植物种类,生物多样性低,稳定性差,沙漠化过程加强。要恢复流域植被、遏制土地沙漠化,应当采用调水、引水和节约用水的方法,加强绿洲保护,使地下水位恢复至植物可吸收利用状态。     

甘肃中东部植被生长季NDVI时空变化及其对气候因子的响应

为分析研究生态保护与修复工程实施背景下甘肃中东部植被生长季NDVI时空变化及其对气候因子的响应,采用MODIS数据产品MOD09Q1,运用最大值合成法、趋势分析法与相关分析法,对该区域2008—2016年NDVI的时空变化特征及其对气候因子的响应进行了分析研究。结果表明：（1） 时间层面上,2008—2016年植被生长季NDVI呈现出增加的趋势,增加速率为0.001 4 a^-1,2012年增幅最大;空间层面上,2008—2016年研究区内的低山丘陵区和平原区的植被生长季增加明显;部分中起伏山地植被活动减弱。（2） 生长季NDVI对不同气候因子的响应程度不同,在P<0.05的显著性水平下,生长季NDVI对气温的变化最敏感,区域内大部分面积上二者呈现出强相关与极强相关;降水次之,以中等相关与强相关为主;太阳辐射最小,以弱相关甚至不相关为主。研究结果可为针对区域差异性并有所侧重的生态工程的实施提供相应的参考与依据,从而加强区域生态安全,进而促进国家生态安全屏障的加快建设。     

2000-2010年黄河上游流域植被年际变化及其对气候要素的响应(英文)

To understand the variations in vegetation and their correlation with climate factors in the upper catchments of the Yellow River, China, Normalized Difference Vegetation Index(NDVI) time series data from 2000 to 2010 were collected based on the MOD13Q1 product. The coefficient of variation, Theil–Sen median trend analysis and the Mann–Kendall test were combined to investigate the volatility characteristic and trend characteristic of the vegetation. Climate data sets were then used to analyze the correlation between variations in vegetation and climate change. In terms of the temporal variations, the vegetation in this study area improved slightly from 2000 to 2010, although the volatility characteristic was larger in 2000–2005 than in 2006–2010. In terms of the spatial variation, vegetation which is relatively stable and has a significantly increasing trend accounts for the largest part of the study area. Its spatial distribution is highly correlated with altitude, which ranges from about 2000 to 3000 m in this area. Highly fluctuating vegetation and vegetation which showed a significantly decreasing trend were mostly distributed around the reservoirs and in the reaches of the river with hydropower developments. Vegetation with a relatively stable and significantly decreasing trend and vegetation with a highly fluctuating and significantly increasing trend are widely dispersed. With respect to the response of vegetation to climate change, about 20–30% of the vegetation has a significant correlation with climatic factors and the correlations in most areas are positive: regions with precipitation as the key influencing factor account for more than 10% of the area; regions with temperature as the key influencing factor account for less than 10% of the area; and regions with precipitation and temperature as the key influencing factors together account for about 5% of the total area. More than 70% of the vegetation has an insignificant correlation with climatic factors.     

石羊河流域近50 a来日照时数的时空变化特征分析

 基于石羊河流域5个气象站点1959—2008年的日照时数资料,采用气候倾向率分析、Kriging空间插值、Mann-Kendall检验、小波分析等方法对石羊河流域日照时数的变化特征进行了分析。结果表明,近50 a来,石羊河流域年日照时数呈显著增加趋势,其变化倾向率为33.9 h/10a;四季日照时数均呈增加趋势,春季增加最显著,对年日照时数的贡献率最大,冬季次之。石羊河流域日照时数空间差异显著,表现为年日照时数自南向北递增。突变分析表明,1987年为日照时数的突变年。Morlet小波分析表明,石羊河流域年日照时数存在8 a的显著周期。     

艾比湖流域植被时空变化及驱动力分析

植被是反映陆地生态系统变化的敏感因子之一,对维持和调节生态系统稳定具有重要作用.以生态脆弱区艾比湖流域为研究区,采用地理探测器模型,研究艾比湖流域自然、人文因子及其交互作用对植被时空覆盖变化的影响,分析各影响因子促进植被生长的适宜范围(类别).结果表明:(1)2000—2020年艾比湖流域归一化植被指数(NDVI)呈现...     

石羊河流域径流变化特征

基于石羊河流域干流及八大支流的9个水文站和35个雨量站的逐月降水和径流数据,采用小波分析和双累积曲线等方法,研究石羊河流域径流的变化特征。结果表明：(1)石羊河流域径流量总体呈减少趋势,平均每10 a减少0.37亿m³,其中石羊河干流、金塔河、杂木河、黄羊河和古浪河的径流量减少,西大河、东大河、西营河和大靖河的径流量增加。(2)石羊河流域的9个水文站存在2～10、10～30 a的周期变化,其中杂木寺站和黄羊河水库站还存在30～60 a的长周期变化,并且9个水文站分别在24、21、21、21、43、45、22、17、21 a的时间尺度丰枯变化最明显。(3)石羊河干流和八大支流突变分别发生在1971、2014、2000、2018、1960、1959、1962、1994、1965年,其中石羊河干流、金塔河、杂木河、黄羊河和古浪河突变后径流量下降,西大河、西营河和大靖河突变后径流量增加,东大河不具有突变性。研究结果可以为石羊河流域水资源的科学管理、优化配置和后续生态工程的实施提供参考。     

2000~2010年陕北地区植被NDVI时空变化及其与区域气候的关系

采用相关关系分析、空间统计分析和叠置分析,研究陕北地区2000~2010年植被NDVI的时空变化特征,并从温度和降水2个方面分析植被NDVI变化与区域气候的关系。研究表明,该地区植被NDVI经历了从相对快速增长到小幅波动,再到平稳增长3个阶段。其中,陕北中东部区域植被覆盖增加显著,北部变化不大,南部略微下降。同期该区域气候干热化趋势有所改善,植被覆盖变化与区域气候相关性不高,气候对植被覆盖的影响主要表现为对植被生长期年内韵律的控制方面。     

毛乌素沙地东南缘植被NDVI时空变化及其对气候因子的响应

了解植被生长对气候变化的响应是厘清生态系统动态关系的重点。基于1990—2018年气象数据和归一化植被指数（NDVI）,应用偏相关分析与地理探测器等方法,分析了在生长季,毛乌素沙地东南缘不同类型植被年均NDVI的变化趋势,探讨了年均气温与年总降水量对各类型植被的影响。结果表明：（1） 1990—2018年生长季研究区植被年均NDVI显著与极显著增加面积达97.9%,整体生态环境质量大幅度改善。2005年之前植被年均NDVI增速缓慢,此后以0.011·a^-1的速率发生了突变增加,其中灌丛类植被年均NDVI增长幅度最大。（2） 2000年为年总降水量与年均气温的趋势突变点,突变前年总降水量以-5.510 mm·a^-1的速率减少,此后以5.541 mm·a^-1的速率增加,且主要依赖于大雨雨量的增加;年均高温与年均低温在突变前上升速率分别为0.122 ℃·a^-1与0.230 ℃·a^-1,突变后,年均高温下降速率为-0.014 ℃·a^-1,而年均低温上升速率为0.022 ℃·a^-1。（3） 在植被年均NDVI缓慢增长阶段（1990—2005年）,年均低温对植被影响较大,与不同类型植被年均NDVI多呈显著正相关;在植被年均NDVI快速增长阶段（2006—2018年）,年总降水量与不同类型植被年均NDVI呈显著正相关,大降雨事件的频发使得降水量对于植被的生长起主导作用。年总降水量与年均气温尤其是年均低温的交互作用是促进植被生长的关键。     

涪江上游流域地貌特征及其对断裂活动性的响应

对涪江上游流域地貌特征及其与断裂活动的相关性进行分析,有助于深入理解青藏高原东缘晚新生代以来的地貌演化过程,也可为该区域构造活动和河流发育历史研究提供参考依据。基于经空间叠加处理的海拔高程数据和地势起伏度数据,在涪江上游流域划分出15种地貌形态组合,在此基础上结合区域断裂活动状况,从研究区地貌类型、海拔高程、地势起伏度、干流下切深度、河道水平扭错等方面探讨流域地貌特征对断裂活动性的响应,结果表明:(1)虎牙断裂和龙门山断裂带逆冲活动驱动区域性间隙抬升使中海拔地貌区成为涪江上游流域地貌类型的主体;(2)虎牙断裂逆冲作用导致位于上盘的西侧块体具有更高的隆升幅度和海拔高程,并加剧了外营力侵蚀,形成了相对较高的地势起伏形态;龙门山断裂带三条主干断裂的上盘叠瓦式向上推移,使虎牙断裂东侧区域海拔高程和地势起伏度均自北向南逐级降低;(3)涪江上游流域一系列逆断层的差异活动导致位于断裂上盘区域的河道下切深度、下切速率总体上大于下盘区域。涪江干流对流经区域地表的切割,内、外营力的贡献比值大致为1.95∶1;(4)横跨断裂的涪江河道因断裂平移走滑而沿断裂走向发生同步弯曲,龙门山断裂带的区域性右旋作用使涪江干流及其支流的流向在龙门山地区发生系统性转变。     

石羊河流域水资源与生态环境变化及其对策研究

通过对石羊河流域水资源利用现状及存在问题的分析,认为流域水资源已经严重超载,进行流域综合治理已刻不容缓。针对流域面临严峻的水资源及生态环境问题,提出分抢救和治本两个阶段来解决问题,近期以抢救为重点。按照南护水源、中建绿洲、北防风沙的治理思路,实行治理上游、改造中游、拯救下游的流域综合治理,以遏制生态环境恶化的趋势为目标,以提高用水效率为核心,以流域水资源统一管理为保证,实现流域水资源的可持续利用,支撑经济社会的可持续发展,达到人与自然和谐共处。     

中国草原区植被变化及其对气候变化的响应

利用1982~2006年GIMMS NDVI和气象数据,探究中国草原区植被变化及对气候的响应。结果表明,近25 a中国草原区植被覆盖总体呈上升趋势,但季节变化空间差异明显。春季温度对温带典型草原、高寒草甸草原和高寒典型草原植被生长有重要影响,而夏季和秋季温度同样对高寒草甸草原影响显著;夏季降水增多能明显促进夏季温带荒漠草原植被生长。除8月份以外,温带草原5~9月NDVI均与前一个月降水显著正相关;在生长季内,高寒草原NDVI与同期温度显著正相关,但8月份除外。此外高寒草原植被在生长最旺盛时期对降水变化存在1~3个月滞后期。     

黑河流域植被水分利用效率时空变化特征及其与气候因子的关系

利用中分辨率成像光谱仪（MODIS）产品总初级生产力（GPP）、蒸散发（ET）及气象数据估算了黑河流域植被水分利用效率（WUE）,分析了WUE的时空变化及与气候因子的相关性。结果表明：2005-2014年黑河流域单位面积上多年平均GPP为314.44 gC·m^-2,ET为363.35 mm,多年平均植被WUE为1.15 gC·mm^-1H₂O·m^-2;黑河流域WUE总体呈由南向北递增的空间分布格局,年内呈现单峰型结构,WUE高值区分布在酒泉-临泽东西线上及额济纳斯荒漠河岸林地带,托勒的东南部地区为WUE低值区;黑河流域生态系统WUE具有明显的季节变化规律,表现为夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季的特征,夏季为1.32 gC·mm^-1H₂O·m^-2,冬季为0.75 gC·mm^-1H₂O·m^-2;水分利用效率年均分布与倾向率的增加具有一定的对应关系,莺落峡、民乐一带是WUE的高值区也是整个流域倾向率快速增长区,在WUE稳定性方面,中下游绿洲区变化最为显著,上游高海拔区、中下游戈壁区变化不显著;WUE与年降水量、年平均气温以负相关为主,其中降水是影响植被WUE的主要因素,正相关的区域分布在山丹县、民乐县东部、肃南裕固族自治县南部湖泊区域,而气温只在下游绿洲区呈正相关。     

新疆水文水资源变化及对区域气候变化的响应

Based on the surface runoff, temperature and precipitation data over the last 50 years from eight representative rivers in Xinjiang, using Mann-Kendall trend and jump detection method, the paper investigated the long-term trend and jump point of time series, the surface runoff, mean annual temperature and annual precipitation. Meanwhile, the paper analyzed the relationship between runoff and temperature and precipitation, and the flood frequency and peak flow. Results showed that climate of all parts of Xinjiang conformably has experienced an increase in temperature and precipitation since the mid-1980s. Northern Xinjiang was the area that changed most significantly followed by southern and eastern Xinjiang. Affected by temperature and precipitation variation, river runoff had changed both inter-annually and intra-annually. The surface runoff of most rivers has increased significantly since the early 1990s, and some of them have even witnessed the earlier spring floods, later summer floods and increasing flood peaks. The variation characteristics were closely related with the replenishment types of rivers. Flood frequency and peak flow increased all over Xinjiang. Climate warming has had an effect on the regional hydrological cycle.