雅鲁藏布江流域近18年来植被变化及其对气候变化的响应

基于MODIS(moderate resolution image spectroradiometer) NDVI(normalized difference vegetation index)数据、DEM数据、1∶100万中国植被类型图,运用Mann-Kendall趋势及突变点检验法对2001—2018年雅鲁藏布江流域不同海拔梯度和植被类型的NDVI进行提取,分别在时间和空间尺度上分析其年际变化并探究流域NDVI变化与植被类型和气候因子的相关性。结果表明:全流域尺度、不同海拔梯度和不同植被类型近18年的NDVI年际变化均呈增长趋势且在2013年之后呈现明显的增长趋势。在空间尺度上,80%的流域近18年来NDVI呈增长趋势,植被状况得到较好的改善;流域NDVI在海拔小于等于3 500 m时主要受针叶林和阔叶林的影响,大于3 500 m且小于等于5 000 m主要受灌丛、草原及草甸的影响,大于5 000 m受高山植被和草甸影响较大;流域植被的NDVI受降水和气温的影响较大,其中温度的影响略强于降水;气候变化对流域植被的影响具有滞后效应,在该条件下流域植被的NDVI与气候因子的相关系数由大到小为草原、草甸、灌丛、高山植被、针叶林、其他植被、阔叶林。若一种植被类型受气温的影响大于降水,其对气温变化的响应也会更为敏感;反之,若该植被类型受降水的影响大于气温,则会对降水变化的响应更为敏感。     

气候变化对雅鲁藏布江流域植被动态的影响机制

基于雅鲁藏布江流域1981—2015年长时间序列植被、降水、气温和干旱数据集,采用非参数统计方法Sen’s slope和Mann-Kendall趋势检验法识别了各要素时空变化特征,采用Pearson相关性分析和地统计学方法分析了植被覆盖对气候变化响应的时滞效应,探讨了气候变化对植被动态的影响机制。结果表明：归一化植被指数(NDVI)大体由上游至下游呈逐渐增大的空间分布特征,且中游部分地区植被有所改善,下游地区存在一定退化现象;流域上游主要受气温影响呈干旱化,中游和下游地区受降水影响趋于暖湿化;流域上游和中游地区NDVI与降水和干旱呈显著正相关关系,且主要在滞后1月时相关性最高,中游及下游东南部NDVI与气温呈显著负相关关系,滞后0～3月的区域均有分布。     

近年来长江流域植被指数变化规律及气候因素影响研究

基于2000-2011年长江流域MODIS数据以及流域内204个气象站点的气温和降水资料,以像元作为计算单元,运用空间插值、相关分析等方法,以长江流域及其阶梯分区为研究对象分析对应植被NDVI、降水和气温的年际动态及相关性,探究流域植被指数变化的主要影响因素。结果表明：（1）近年来长江流域植被NDVI时空变化规律显著。时间上,NDVI平均值的变化大小：第2阶梯>第3阶梯>长江流域>第1阶梯。空间上,长江流域植被NDVI阶梯分区差异性显著。（2）长江流域及其各阶梯内的降水与气温存在较强的时空可变性。（3）长江流域植被NDVI变化与降水量呈负相关,与气温呈显著正相关。不同阶梯内,植被NDVI变化与降水基本上保持负相关,而与气温均呈现出显著的正相关。近年来长江流域陆生生态系统植被覆盖整体保持平稳态势;温度是该流域植被生长更为重要的制约因子。     

锡盟草地NDVI时空变化与气象因子关系

根据锡林郭勒盟1998—2007年NDVI数据集和18个气象站点的月气温和降水资料,分析了研究区草地植被NDVI值的年际、年内变化特征和不同季节NDVI值的变化特征,以及NDVI值与气温、降水变化的相关性。结果表明:研究区草地植被NDVI值具有相对稳定性,但整体呈下降趋势;春季、夏季和秋季草地植被NDVI值均处于下降过程中,下降趋势由小到大依次为秋季、春季、夏季;气温对植被覆盖状况的影响作用不显著,降水对植被覆盖状况的影响作用显著;植被的生长不仅受当月气象因子的影响,而且受上月气象因子的影响。     

1961—2016年西昌气候干湿演变趋势研究

区域气候分析是对全球尺度气候研究的优化与补充,对预测区域气候变化趋势和极端天气发生具有重要意义。基于西昌市1961—2016年的气温和降水逐日资料,采用累积距平、时间序列非参数趋势分析(ITA法和ITA-CB法)和标准化降水蒸发指数(SPEI)等方法,从年内和年际尺度上系统揭示其气温、降水与气象干湿变化特征。结果表明：(1)西昌市年内气温与降水量分布特征相似,二者最大值均出现在7月,气温最小值出现在1月,降水量则出现在2月,年际均温与年代际均温均呈明显上升趋势,年代际降水量呈缓慢上升趋势;(2)近56 a西昌市气象干湿变化明显,SPEI呈波动式下降趋势,SPEI与气温成显著负相关关系(p<0.05),与降水量成极显著正相关关系(p<0.01),受气温明显升高的影响,2003年以来的干旱程度愈加严重,SPEI负值占比达78.6%,2010s干旱至极干旱等级占比升至28.6%;(3)年均降水量在低值区呈上升趋势,在高值区呈下降趋势,年均温在低值区与高值区呈上升趋势,在中值区以上升为主,SPEI在低值区呈上升趋势,而在中值区与高值区呈现下降趋势。研究结果可为西昌市应对气候变化、制...     

黄土高原植被物候时空变化及其与季节性干旱的关系

为了揭示季节性干旱对黄土高原植被物候的影响，基于1982—2015年的GIMMS NDVI、气温、降水数据，提取黄土高原地区植被生长季始期SOS、植被生长季末期EOS和标准化降水蒸散发指数SPEI,采用Sen趋势分析法、Mann-Kendall突变点检验法探究黄土高原植被SOS和EOS的时空动态变化情况，采用高阶偏相关分析法对不同植被类型SOS和EOS与季节性SPEI的相关性进行分析。结果表明：黄土高原植被SOS在1995年开始发生突变，由推迟趋势转变为提前趋势，平均变化倾向率为-0.180 9 d/a;EOS在1990年开始发生突变，由提前趋势转变为推迟趋势，平均变化倾向率为0.094 2 d/a;当年春季干旱和年初冬季干旱会导致次年植被SOS推迟，上年夏秋季干旱会导致次年植被SOS提前；当年春季干旱和上年夏季干旱会导致植被EOS推迟，上年秋季干旱和年初冬季干旱会导致植被EOS提前。     

陕西省NDVI时空变化及其对气候和人类活动的响应

利用2001—2020年MODIS NDVI数据，结合降水、气温等资料，采用Sen趋势分析、Mann-Kendall检验、Hurst指数、Pearson相关分析以及多元回归残差分析等方法，研究陕西省近20 a归一化植被指数NDVI的时空变化特征及未来变化趋势，探讨省内气候因素及人类活动对NDVI变化的影响以及NDVI对降水和气温响应的时滞效应。研究结果表明：(1)2001—2020年陕西省NDVI整体呈上升趋势，增长速率为0.004 7/a,NDVI在不同生态区有所差异，空间异质性明显；(2)陕西省NDVI变化的反持续性强于持续性，未来NDVI变化趋势以反持续改善(退化)为主；(3)陕西省降水和气温对NDVI变化均产生了正向影响，且NDVI与气温的相关性强于降水；(4)陕西省NDVI对降水的响应不存在明显的时滞效应，对气温响应的滞后期以0～1个月为主；(5)陕西省大部分地区NDVI残差呈增大趋势，人类活动对植被覆盖变化起到了显著促进作用。     

博斯腾湖流域归一化植被指数变化及其对气候变化的响应

利用2003-2012年MODIS-NDVI数据,结合23个气象站同期气温和降水数据,分析10年间博斯腾湖流域NDVI变化趋势及其对气温和降水变化的响应机制。结果表明:10年间,博斯腾湖流域NDVI呈波浪式上升态势,NDVI显著增加和极显著增加区主要分布在巴音布鲁克草原和博斯腾湖附近的核心绿洲区,NDVI变化不显著区占研究区总面积的87.35%;近10年博斯腾湖流域的降水和气温都呈下降趋势,气温增温率自流域西北部向东南部递增,增温中心位于库尔勒和焉耆附近的核心绿洲区,降水倾向率自流域西北部向东南部递减,研究区中部降水减少最明显;年际水平上,10年间博斯腾湖流域NDVI总体与气温呈负相关,与降水量呈正相关。与降水量极显著正相关的区域主要分布在巴伦台和巴音布鲁克附近,月际水平上,4-10月博斯腾湖流域NDVI与同时期降水和气温呈现很强的正相关,滞后现象不明显。     

河北省植被时空变化及其对气象干旱的响应

基于连续时间序列的SPOT/VEGETATION NDVI卫星遥感数据和气象数据,利用Penman-Monteith、反距离加权插值、相关分析等方法,以河北省为研究对象,深入探讨植被动态特征及气象干旱影响。结果显示:河北省多年平均归一化植被指数(NDVI)在时间尺度上呈波动上升趋势,尤其在2003年开始出现0.028/(10 a)的飞跃增长,空间尺度上呈现中部高两侧低的分布特点;河北省气温上升趋势显著,空间分布呈西北—东南增加趋势,降水量从西北部—中部—东北部呈现低—中—高的分布格局;春季发生干旱的面积及频率皆为最高,夏季干旱高频地区位于唐山、张家口地区,秋季干旱频率最低,冬季以轻旱为主;植被NDVI与标准化降水蒸散指数(SPEI)相关性夏季最强(0.529),春秋季次之,冬季相对较弱;年尺度上,以蔚县站、张北站和承德站为中心区域主要为显著负相关,显著正相关主要分布于中部地区。研究结果可为生态系统管理部门制定科学合理的植被建设决策提供参考依据。     

黄河流域1982—2015年不同气候区植被时空变化特征及其影响因素

研究不同气候区植被覆盖的时空变化及气候因子与植被生长的关系,对生态环境建设与治理具有重要意义。基于1982—2015年GIMMS NDVI 3g数据集,运用均值法、Sen+Mann-Kendall趋势分析、偏相关系数、多元线性回归模型+残差法等方法,分析了黄河流域不同气候区生长季植被时空变化特征及气候因子与人类活动对植被变化的影响。结果表明:①1982—2015年黄河流域及不同气候区归一化植被指数(NDVI)年际变化呈缓慢上升趋势,干旱区变化波动平稳,半湿润区变化较明显。②34 a来各气候区大部分地区植被呈显著增加,半干旱区所占面积比例最大,不显著减少主要分布在半湿润区西南部及南部。③各气候区降水、气温、日照时数对NDVI表现出正影响,且日照影响最大;在半干旱区降水对NDVI影响最大,在半湿润区影响最小,在半湿润区气温对NDVI影响最大,在干旱区影响最小。④34 a来,人类活动对各气候区植被的积极影响明显大于消极影响。     

基于ARIMA模型的云南气象干旱预测研究

近年来,云南地区的干旱引起了社会广泛关注。为了对云南省未来一个时期的干旱情况进行预测,利用1961~2013年云南省29个气象站逐月降水和气温资料计算云南各地区标准化降水蒸散指数（SPEI）,并建立了SPEI序列自回归移动平均模型（ARIMA）,对模型参数进行率定和验证后,确定了模型参数和表达式。利用所建立的模型,对云南省各地区2014~2023年年平均SPEI值进行预测。结果显示,未来一段时期内云南各地区气象干旱仍将持续。针对云南的干旱情况,提出了相应的抗旱对策建议。      

金沙江流域近55a降水时空分布特征及变化趋势

利用金沙江流域内44个气象站点的逐月降水数据资料,采用5 a滑动平均法、Mann-Kendall法、克里金插值法以及空间分布格局法,研究了该流域近55 a降水时空分布特征及变化趋势。结果表明:流域年降水量和非汛期降水量均呈不显著的增加趋势,汛期则呈不显著的减少趋势;流域年内降水分布不均匀,主要集中在汛期5~10月,降水量约占全年的89%;流域降水空间分布特征主要表现为由上游向下游呈逐渐增加的趋势;流域降水的空间格局具有较大差异,主要呈现出流域河源及其中游地区降水量增加,下游地区降水量减少的变化特征。     

1982-2015年永定河山区植被变化及对天然径流的影响

采用归一化植被指数NDVI和气温、降水、径流等监测资料,在分析永定河山区NDVI时空变化的基础上,通过构建地理加权回归模型,研究了流域内NDVI和降水、平均气温的回归参数及残差的空间关系特征,定量估算了永定河山区NDVI变化对天然径流量衰减的影响。结果表明:1982—2015年永定河山区在土地利用格局总体变化不大的情况下,年、季尺度的NDVI均显著增加,NDVI和降水、平均气温的空间回归参数及残差的均值、趋势均具有显著的空间异质性,降水、气温等气候因素和人类活动对NDVI均表现为促进作用,但各影响因素趋势变化的时空分布差异显著。永定河山区天然径流量具有显著的衰减趋势,结合Budyko方程发现流域天然径流量对植被变化具有高度敏感性,以植被变化为突出特征的下垫面变化对永定河天然径流衰减的贡献率达到了80%,流域植被保护和水土保持对天然径流量衰减的这种影响应给予高度重视。     

长江上游气温、降水和干旱的变化趋势研究

基于长江上游1962~2012年的85个气象观测站的实测数据,统计分析了该区域气温和降水的变化趋势,并结合SPEI(standardized precipitation evapotranspiration index)指数评价分析了干旱的变化趋势。研究结果表明:长江上游年平均气温呈现上升的趋势,增温率为0.195℃/10a,秋、冬平均气温呈现明显的上升趋势;多年平均气温最高的地区集中在长江上游的南部和东部,西北部最低;多年平均年降水量变化趋势不显著,降水季节性变化差异比较大,春季和冬季的降水量呈现上升的趋势;多年平均年降水主要集中在东部地区,西北部最低。SPEI指数的分析结果显示,长江上游区域干旱状况整体呈现加剧的趋势,干旱次数和干旱程度均加剧,长江上游东部地区干旱趋势最为严重,西北部地区呈现变湿趋势。     

南水北调中线工程水源区植被时空演化特征

研究南水北调中线水源区植被时空分布和演化特征,对水源区生态环境保护与社会经济长期稳定发展具有重要意义。利用2010—2019年南水北调中线水源区中分辨率成像光谱仪(MODIS)归一化植被指数(NDVI)数据,基于NDVI最大值合成和一元线性回归方法研究水源区植被时空演化特征,并结合水源区地表温度、降水与土壤湿度等数据探讨植被变化原因。结果表明:①水源区NDVI空间分布与地形强相关,2010—2019年,水源区NDVI均值为整体上升趋势;②2013—2015年水源区NDVI呈现显著的“下降-恢复”特征,可能与2014年水源区地表温度和降水异常导致的旱情、2015年水源区降水恢复以及丹江口水库蓄水水位上升有关;③2010—2019年,水源区植被发生显著变化的区域主要集中在低海拔的人口密集区,反映这些地区的植被更易受气候变化、城镇扩张和“退耕还林、植树造林”政策的影响。此外,南水北调中线工程通水后,丹江口水库水位上升是导致水库区域NDVI降低的原因。研究结果可为南水北调中线水源区生态环境保护提供科学依据。     

贵州省干旱变化特征及其与大气环流关系

根据贵州省1960-2018年17个气象站点的月降水量和平均气温数据,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量表征干旱,利用M-K趋势检验及R/S法分析了贵州省近59年干旱变化趋势及未来变化趋势的持续性,采用连续小波变换和交叉小波变换分析贵州省SPEI和4种环流因子(MEI、NAO、AO、PDO)的振荡周期特征及其之间在时频域中的共同特征和相关关系。结果表明:贵州省月、春、秋和年SPEI序列呈显著下降趋势(通过显著性检验),即贵州省春旱和秋旱逐步加剧,其中秋季下降速率最大为-0.108/(10a),而夏旱和冬旱的增加趋势未通过显著性检验;未来春旱和秋旱将保持上升趋势,干旱程度可能愈发严重,而未来夏旱和冬旱强度存在减弱的可能性;干旱事件具有显著的16～48个月的年际振荡周期特征,干旱和四种环流因子的年际共振周期为24～110个月,年代际共振周期为128～250个月,SPEI与NAO、AO之间呈滞后的正相关关系;整体上,MEI主要影响贵州省干旱较短的年际周期变化,PDO和AO主要影响干旱较长的年代际周期变化,而NAO的影响较小。     

金沙江下段植被NDVI变化趋势及其归因

基于MODIS NDVI数据及标准气象站数据、退耕还林资料,辅以空间统计、叠置分析和趋势分析等方法,研究了金沙江下段植被NDVI时空变化特征及其影响因素,结果表明:从年内来看,金沙江下段植被NDVI变化呈单峰型,3月份为最低值0.55,而9月份为最高值0.75,年际上10年以来植被覆盖总体呈现出增长趋势,且这种增长存在显著的空间异质性;研究区植被覆盖较好,植被NDVI平均值为0.65,海拔3 850m以下植被覆盖随海拔上升而增加,超过3 850m后随海拔升高呈降低趋势;年内植被NDVI受降水量的影响较气温更为明显,对两者均有2个月的滞后期,而年际上植被NDVI则受气温变化的影响较降水量更为突出,且大规模的植被恢复工程对金沙江下段植被覆盖的增加有重要贡献。     

关中地区气象水文综合干旱指数及干旱时空特征

根据陕西关中地区22个气象站和3个水文站1961—2016年的气象水文资料,计算了不同时间尺度的标准化降水蒸散发指数(SPEI)与径流干旱指数(SDI),运用Gumbel Copula函数构建了气象水文综合干旱指数(MHDI),探讨了MHDI的适用性,并分析了气象水文综合干旱时空分布特征。结果表明:MHDI综合了SPEI与SDI的优点,可同时表征月尺度和年尺度的气象干旱与水文干旱;关中地区MHDI序列值有明显的下降趋势,干旱情况逐年加剧;MDHI序列存在变异,年尺度变异点集中于1986年和1990年;年尺度的序列值主周期多集中在20～22 a;泾河流域干旱发生频率最低,为19.11%,北洛河流域干旱发生频率最高,为47.97%,渭河流域干旱发生频率介于两者之间,为26.42%。     

1999-2015年长江流域上游植被覆盖特征及其对气候和地形的响应

基于SPOT NDVI指数、气象数据和数字高程模型,采用趋势分析法对1999—2015年长江流域上游地区植被覆盖空间格局和动态变化特征进行分析;利用偏相关系数法基于单个像元从动态角度研究植被覆盖对气候变化的响应;引入格网法从静态角度研究植被覆盖对气候和地形因子在整体空间格局上的响应。结果表明:研究区的植被覆盖整体较好,高覆盖地区占66.14%,表现出东高西低的梯度分布特征;从动态角度考虑,植被覆盖对温度和降水变化的响应具有较强的空间异质性,不同地区植被覆盖对温度和降水变化的动态响应关系不同;从静态角度考虑,植被覆盖对温度、降水、高程和坡度的响应表现出显著的非线性关系,存在一定的响应阈值,且都具有西部地区响应明显、东部地区响应不明显的特征。研究结果将为制定适应气候和地形的综合植被管理和土地资源管理提供科学依据。