遥感物候学研究进展

植物物候现象是环境条件季节和年际变化最直观、最敏感的生物指示器,其发生时间可以反映陆地生态系统对气候变化的快速响应.近年来,遥感物候观测因其具有多时相、覆盖范围广、空间连续、时间序列较长等特点,已成为揭示植被动态对全球气候变化响应与反馈的重要手段.文章在介绍植物物候遥感监测的数据集及其预处理方法的基础上.从植物物候生长季节的划分、植物物候与气候变化、植物物候与净初级生产量、植物物候与土地覆盖、植物物候与农作物估产等方面系统阐述了近5年来国内外遥感物候学研究的重要进展,并针对目前研究中存在的问题,提出近期遥感物候研究的主要方向:(1)发展一种更具普适性的物候生长季节划分方法;(2)通过开展植物群落的物候观测和选择合适的尺度转换方法,统一地面与遥感的空间信息;(3)定量分析植物物候变化对人类活动的响应机制;(4)选择适宜的数学方法和模型,实现各种不同分辨率遥感数据的融合;(5)通过动态模拟,预测植物物候对未来气候变化的响应.     

论树木物候生长季节与气温生长季节的关系--以德国中部Taunus山区为例

探讨了Taunus山区3个地点的树木物候生长季节与气温生长季节年际波动特征之间的关系.结果表明,在不同地形部位上,物候生长季节长度与气温≥10℃持续期在振幅、波形和趋势方面存在明显差异,二者的相关系数均未达到显著的水平.因此,尽管这两种生长季节的多年平均初、终日期和长度是接近的,但就个别年份而言,它们不具有可比性和相互替代性.在低海拔山麓地带,物候生长季节长度与气温≥5℃持续期正相关显著,而与气温≥5℃初日负相关显著,说明物候生长季节具有对较长时期内气温波动响应的特点,特别受到早春气温高低的显著影响,表现为春季气温越高,≥5℃初日越早,当年物候生长季节越长;春季气温越低,≥5℃初日越晚,当年物候生长季节越短的对应关系.据此,春季气温的高低就成为诊断低海拔地区植被生长季节长度对气候变化响应的一种前期征兆.此外,还建立了春季物候期与无霜期之间的区域统计模式,用以进行区内缺乏气象资料地点的无霜期估算.     

德国西部生长季节的一次趋势转折

近年的研究指出 ,北半球植被的生长季节正在逐渐延长。这一根据大气二氧化碳浓度季节变化、陆地年平均气温和卫星遥感数据的推断 ,尚有待于利用对地面植被的实际观测资料予以检验。由于植物物候现象如开花、展叶、叶变秋色和落叶等客观地描述了陆地植被的季节性生长状况 ,所以 ,利用树木的物候发生期便可确定生长季节的开始与结束时间。文中分析了德国西部 10个自然区域近 30年来物候生长季节长度的时间波动 ,发现在 2 0世纪 70年代中期存在着一次趋势转折 ,从而表明 ,有关近几十年来北半球高纬地区植被生长季节在逐渐延长的结论 ,并不能代表德国西部的实际情况。进一步的研究显示 ,生长季节时间序列与指示其开始的春季物候发生期时间序列呈负相关关系 ,而与 1月或 2月气温时间序列呈正相关关系 ,由此推断 ,春季物候发生期与气温的变化可以作为检测生长季节长度波动的早期征兆。     

利用植物物候和遥感资料确定中国北方的生长季节

以往的研究证明 ,植被指数 (ＮＤＶＩ)对植被盖度和密度非常敏感 ,可以反映植被季相的总体特征。然而 ,由于ＮＤＶＩ数据所反映的只是植被生长过程中冠层的辐射特性 ,所以 ,它并不是地面植被生长过程的准确而完整的记录。因此 ,为了完整地描述植被的季相 ,必须把遥感数据与对地面植物的观测数据结合起来。在与ＮＤＶＩ有关的地表参数中 ,植物的物候数据是非常重要的参数 ,这是因为它既是植物群落季节动态的真实记录 ,又易于直接被遥感探测器所识别。鉴于ＮＤＶＩ是植被季相变化的综合反映 ,在分析植物物候与ＮＤＶＩ的对应关系时 ,采用能从…     

内蒙古地区气温变化的季节和区域差异

利用内蒙古地区1961~2003年101个气象站的月平均气温资料和旋转经验正交函数分解的方法,根据四季气温变化的一致性进行区域的划分,并分析气温变化的季节和区域差异。结果表明:内蒙古地区的四季气温变化存在着明显的东、西分异,春、秋、冬季的气温场划分为东部和西部两大区域,而在夏季,则划分为西部、东南部和东北部三大区域;在年际波动方面,除夏季的东南区以外,近43年中各区四季气温的变化都经历了一次显著的由降而升的转折,转折点大致出现在80年代中、后期或90年代初、中期;在线性趋势方面,东部区春、夏季的升温幅度和显著性大于西部区,而西部区秋、冬季的升温幅度和显著性则大于东部区。一般而言,冬季和夏季升温最为显著,其次是春季,秋季升温最为微弱。     

植物物候期的频率分布型及其在季节划分中的应用

在前人物候季节划分研究的基础上,提出了划分自然景观季节的物候频率分布型法,并利用北京小西山山前一带物候历中的资料,将当地的物候季节划分为１２个季段。划分结果表明,每个季节阶段都具有典型的植物物候形态组成与色彩组合,独特的季相特征,并且与气温和降水的季节分配状况相吻合。本方法与以往的物候季节划分方法相比,具有划分指挥定量且综合,划分季段详细,季节的内涵丰富,适用区域范围广阔等特点。     

1982~1999 年我国东部暖温带植被 生长季节的时空变化

利用1982~1996 年5 个站点的植物群落物候观测数据和物候累积频率拟合法, 划分各站逐年的植被物候季节, 并确定各季节初日对应的当地归一化差值植被指数(NDVI) 阈值。 在此基础上, 通过对物候站各年NDVI 曲线的年型聚类分析和区内所有像元逐年NDVI 曲线的空间聚类分析, 实现植被物候季节的时空外推估计, 从而得到我国暖温带落叶阔叶林地区1982~1999 年植被物候季节初日和生长季节长度的时空格局。结果表明, 多年平均的植被物 候季节初日和生长季节长度呈现出主要随纬度和海拔高度变化的空间格局。在这18 年中, 整 个区域的物候春季初日以提前为主, 且以华北平原提前的趋势最为显著;夏季、秋季和冬季 初日以推迟为主, 也以华北平原推迟的趋势比较显著;因此, 华北平原植被生长季节呈显著 延长的趋势。本文揭示的植被物候季节初日的趋势变化与华北地区各季节气温的趋势变化基本吻合;植被生长季节的趋势变化特征与欧洲单种植物物候生长季节, 以及欧亚大陆和我国温带遥感植被生长季节的趋势变化基本一致, 但植被生长季节初、终日期和长度的趋势值明显大于后者, 表明该地区植物物候对于气候变暖的响应更加敏感。     

广东惠州黄洞水库沉积物特征及其反映的近50年土壤侵蚀意义

在广东省东南部惠州市的黄洞水库中取得沉积物柱芯,对其样品做了²¹⁰Pb 和¹³⁷Cs 比活度分析、粒度分析和孢粉及炭屑分析,并收集了这一水库邻近气象站的降水数据,计算了1960 年以来的年降水量、夏季（6-9 月） 降水量和24 小时暴雨量。利用上述²¹⁰Pb和¹³⁷Cs比活度分析结果建立了沉积物剖面的年代框架,结合孢粉浓度、炭屑浓度与降水量计算结果,对沉积剖面的粒度变化做出了解译,并初步推测1960-2009 年间水库所在流域的土壤侵蚀变化情况及其原因。研究表明,在该亚热带丘陵地区植被覆盖度较高的自然条件下,侵蚀作用对降水量波动和植被（尤其是乔木、灌木等木本植物） 覆盖度变化的响应十分灵敏,水库沉积物的粒度变化在一定程度上可以反映流域内土壤侵蚀相对强度的变化。