汉江上游植被指数变化及其归因分析

植被对调节流域水文过程、维持生态平衡具有重要作用,分析汉江上游植被变化和驱动因子具有重要价值。采用MODIS/Terra的NDVI数据和Land Cover数据分析了汉江上游不同土地利用类型的NDVI的变化规律,结合气象数据和DMSP灯光数据分析了气候变化和人类活动对植被NDVI的影响,分析了植被指数变化的主导性驱动因子。结果表明,2001-2017年汉江上游NDVI整体上呈增加趋势,年均NDVI介于0.5～0.62之间;同种土地利用类型的NDVI年际变化不大,不同土地利用类型的NDVI变化趋势基本一致,NDVI从高到低依次为落叶阔叶林、混交林、草地、农用地、灌丛、常绿针叶林。月平均最高气温是影响月NDVI变化的主导因子,夏季NDVI变化与日照时数和降水量关系较大,冬季NDVI变化与气温相关性较高。气温和降水与NDVI年变化的相关系数高于平均灯光强度变化,即年尺度上气象因素对植被变化的影响高于人类活动。     

滹沱河流域植被覆盖时空演变及其与 SPEI 的相关关系

选择2001-2015年MODIS NDVI(250m)及14个气象站点气温、降水数据,通过计算标准化降水蒸散指数(SPEI),探究滹沱河流域近15年植被覆盖时空演变特征,分别从月、季节、年等尺度探究植被覆盖与SPEI的相关关系。结果显示:(1)近15年滹沱河流域归一化植被指数(NDVI)呈显著增加趋势,增速为0.024/(10a)。(2)植被恢复以明显改善为主,覆盖范围占整个流域面积的51.58%,主要分布于流域中、上游。(3)滹沱河流域SPEI总体上呈波动上升趋势,干旱程度有所降低,流域中游变湿趋势最显著。(4)6月、7月是干旱条件对植被覆盖影响最显著的月份,其中,6月气温对NDVI的影响大于降水,而7月降水对NDVI的影响大于气温;夏季干旱程度对植被覆盖度的影响最为明显;NDVI年际变化与SPEI具有显著正相关关系,干旱对植被生长状态有较大影响。     

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。     

近10年来金沙江石鼓上游NDVI时空变化研究

为分析过去10余年长江源区保护治理的效果,采用归一化植被指数（EOS/MODIS的NDVI）,依据地貌、气候、土壤和植被类型等影响植被生长发育的几个主导因素,对金沙江石鼓以上流域近10 a来的归一化植被指数时空分布特征进行了分析。结果表明,2000~2010年NDVI均值为0.51,总体上呈略增大的趋势。NDVI均值增大的趋势主要表现在低植被覆盖地区,高植被覆盖区变化不大;从高程上看,4 000 m以下地区NDVI值较大且历年变化不大,而4 000 m以上地区NDVI值较小且呈略增大的趋势;从气候和植被类型看,森林植被气候区NDVI均值较大但历年变化不大,草原植被气候区NDVI均值较小,但呈增大的趋势;从土壤类型分布看,森林土壤的NDVI均值较大但无增减性变化趋势,草甸、草原土NDVI均值较低但呈增大的趋势。     

考虑气候时滞效应的河北山区 NDVI 演变归因

从植被类型、植被物候、气候因子时滞效应等方面研究 2001 年以来河北山区归一化植被指数（normalized difference?vegetation?index，NDVI）演变规律，并将气候因子时滞效应引入多元线性回归方法中，识别气候因子和人 类活动对河北山区 NDVI 演变的贡献。结果表明：2001—2022 年河北山区 NDVI 呈持续增长趋势，平均增速为 0.003?7/a，其中乔木林、灌木林和草地 3 种植被类型增速分别为 0.003?5/a、0.004?0/a 和 0.003?8/a；受气候变化影响， 河北山区植被生长季变长，生长季开始时间平均提前 9?d，而生长季结束时间仅提前 1?d；降水对植被 NDVI 的影响 主要发生在当月，而气温和潜在蒸散发对植被 NDVI 的影响存在 1 个月的滞后性，考虑气候因子的时滞效应后，气 候变化和人类活动对河北山区 NDVI 演变的贡献分别为 39% 和 61%，与不考虑气候因子时滞效应对比，多元线性 回归的决定系数由 0.80 提高到 0.87。人工水保措施是河北山区植被 NDVI 增长的主导因素，对快速改善山区生 态环境至关重要，同时 2001 年以来降水、气温等气候因素也有利于植被恢复，对植被条件较好的区域，应以自然 恢复为主，实现自然条件下的生态平衡。研究结果对优化山区水土保持工作方案，提高植被修复措施效果具有重要意义。     

岩溶区植被覆盖变化与气候波动的相关性——以云南石林为例

应对气候变化与植被恢复是岩溶区亟需解决的现实问题。以云南石林岩溶区为对象,采用1987-2017年的长序列植被指数和气象站点数据,融合Sen's斜率分析、Morlet小波分析、偏相关分析与Mann-Kendall非参数检测等手段,从时间序列变化的匹配性视角研究岩溶区植被覆盖变化与气候因子波动的相关性。结果表明:研究时段内4种植被类型呈现出减少趋势,均存在约21、11和6a的时间周期,常绿阔叶林、针阔混交林和针叶林的突变年份发生在2009年,而石漠化灌草丛发生于2004年;植被NDVI与降水量间呈现为正相关关系,与气温呈现为负相关关系,1987-2017年植被NDVI的趋势性变化、周期性变化是降水韵律所控制,阔叶林、针阔混交林和针叶林3种植被类型的突变由降水量的突变引起,而石漠化灌草丛的突变则由气温的突变引起;石漠化灌草丛较其他植被类型稳定性最差,常绿阔叶林、针阔混交林和针叶林在气候变化的背景下较石漠化灌草丛更稳定,应对气候变化的能力更强。本研究成果可以为我国南方岩溶区植被恢复与保护提供科学依据。     

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。     

淮河流域植被降水利用效率时空格局分析

利用2001～2016年MODIS NDVI及气象数据,基于CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算了淮河流域植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP),并结合降水量数据,分析植被降水利用效率(Precipitation Use Efficiency,PUE)的时空分布特征及其对气候因子的响应。结果表明:①2001～2016年间淮河流域的植被平均PUE为0.598 g C/(m~2·mm),总体呈下降趋势;②淮河流域植被降水利用效率空间上呈规律性变化,流域北部PUE增加,南部降低;③淮河流域不同植被类型PUE有较大差异,大部分地区为农田且PUE最高,其次是森林、灌丛,最后为草甸;④淮河流域99.7%的地区PUE与降水量呈负相关,而80.1%的地区与温度为正相关;⑤降水量是影响淮河流域植被PUE的重要因素。     

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。     

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。     

塔里木河流域径流变化趋势分析及预测

结合塔里木河流域三源流各水文站及干流阿拉尔52年(1957-2008年)的径流实测资料,运用时间序列周期方差分析外推、非参数检验和R/S分析等方法探讨了径流量的周期、跃变及未来的变化趋势。结果表明:阿克苏河两水系径流趋势增加显著并在未来的一段时间内将长期持续,其突变点皆在1993年;和田河同古孜洛克与乌鲁瓦提存在相反的径流趋势且突变不显著;叶尔羌河表现为微递增趋势并在1993年发生显著性突变,但在未来的一段时间这趋势将转变为减少;源、干流在突变、径流趋势、径流量等皆存在较大差异,这表明人类活动强烈干扰了干流的水文过程。     

太湖流域气候变化检测与未来气候变化情景预估

基于1954—2006年太湖流域6个气象站点的降水、气温资料,探讨了1954年以来太湖流域的气候变化问题,并同时应用统计降尺度模型SDSM和动力降尺度模型PRECIS,对太湖流域的日降水量和日最高、最低气温进行降尺度处理,建立未来2021—2050年的气候变化情景。结果表明:20世纪90年代以来,太湖流域发生了突变式增温,冬、春季节尤为显著;太湖流域降水变化相对较复杂,Mann Kendall法检测到太湖流域年降水量呈振荡性周期变化,并在1980年和2003年发生突变,而Pettitt方法没有检测出太湖流域年降水量的突变。两种降尺度方法模拟的未来时期日最高、最低气温季节和年的变化情景增幅总体上基本一致,均呈显著增加趋势,与Mann Kendall趋势分析结果一致,高排放情景A2下模拟生成的情景增温幅度较低排放情景B2大,最高气温增加幅度比最低气温明显。降水变化情景差异较大,SDSM模拟的未来时期降水并无明显变化趋势,而PRECIS模拟结果与趋势检验结果较为一致,即未来降水增加趋势明显,增幅较大,总体上全流域年降水量呈增加趋势,并且在未来一段时间内仍将持续增加。     

若尔盖高原径流量变化与储水量计算

若尔盖高原的降水量微弱减少与蒸发量持续上升,使若尔盖高原径流量与储水量逐年降低,直接减少了若尔盖高原的湿地面积和对黄河上游径流量的补给。基于红原、若尔盖和玛曲站的气象数据和7个水文站的径流量数据(1981-2011年),并对数据序列进行插补与计算,获得若尔盖高原的径流量变化与气候因子的响应关系,进而计算储水量变化。计算结果表明:若尔盖高原向黄河年均补水(67. 08±14. 90)×108m3,并以0. 48×108m3/a速率持续减少。降水量每减少1 mm将导致黑河与白河的年径流量分别减少0. 02×108和0. 05×108m3。蒸发量每增加1 mm将导致黑河与白河的年径流量分别减少0. 12×108和0. 27×108m3。1981-2011年若尔盖高原的年均储水量为(59. 30±18. 69)×108m3,其年均递减速率为0. 49×108m3/a。本研究有助于认识若尔盖高原对于黄河上游水资源保障的重要性。     

英国关于未来气候变化的报告

英国关于气候变化对水资源影响的研究报告指出，由于CO2排放量增加，未来80年内温度、降水、土壤温度等条件将发生变化。气候条件的变化使来水条件也将发生很大变化。我国也参与了气候变化的研究报告编制，但还没有形成系统、完整的研究气候变化对水资源影响趋势的成果。了解英国的报告结果，有助于我们重视气候变化对水资源影响的趋势。     

基于Hurst系数的安徽省气候时空变化分析

根据1955~2011年安徽省18个站点气候资料,运用R/S分析方法对安徽省近56年来的降水量、平均气温等指标的冬季、夏季及年均值进行了计算分析;并利用GIS的空间分析方法分析了该区域的气候要素空间分布情况。结果表明,安徽省近56年来气候变化存在赫斯特现象,并且降水和气温及其持续性都存在空间差异,整体上,南部地区降水多,气温高,持续性强;中北部区域降水少,气温低,持续性较弱。     

Vegetation change in the spray zone of a waterfall following river regulation in aurland,Western Norway

A 25 m long transect was positioned along the spray gradient of a waterfall (880 m a.s.l.) in the Aurland River, western Norway. The vegetational composition in contiguous 1 m × 1 m quadrats was recorded in 1968 before regulation of the river, and again 20 years later. Spray precipitation, temperature, and humidity were also measured. The 92 per cent reduction in mean annual discharge of the river has resulted in a 98-100 per cent reduction in spray precipitation along the transect. In general, there has been a great decrease in hygrophilous bryophytes and alpine vascular plants, and an increase in lichens and drought-tolerant bryophytes. At the end of the transect furthest from the waterfall, which previously received less than 1200 mm of spray precipitation per year, there has only been minor floristic change. Similarly, in the nearest 5 quadrats, where spray precipitation is still substantial, there has been little change in the vegetation. The greatest change occurred in the middle of the transect which formerly received substantial amounts of spray, but is now almost dry.     

气候变化对乌裕尔河流域水文特性的影响

对两参数月水量平衡模型进行改进,加入融雪径流模块,经验证,模型适用于乌裕尔河流域。建立了以最高气温、最低气温、降雨和风速为变量的蒸发皿蒸发估算模型,实现了气候模型结果与水文模型的连接。利用CS IRO-M k2和CCSR/N IES两个模型模拟结果加权平均,模拟未来气候变化,探讨了水文要素对气候变化的响应。结果表明:在未来四种温室气体排放情景(SRES A 1,A 2,B 1,B 2)下,最高气温、最低气温和降水呈显著的上升趋势,而风速则呈显著下降趋势;径流深和径流系数在四种情景下都有显著上升趋势,置信水平排序为A 2>A 1>B 1>B 2;敏感性分析和趋势检验结果证明了降水是影响径流的最主要因素。     

河池市近56年来气候变化特征

对水、光、热等主要气候因素变化特征进行分析,有助于全面了解并合理利用当地气候资源,为水资源利用、农业生产规划、生态环境监测等提供依据。基于河池市1958年-2013年气温、降水、日照时数等气候数据,利用线性回归、累积距平法、Mann-Kendall法,分析了该市近56年来气候变化特征,结果显示:年均气温呈显著升高趋势,倾向率为0.11℃/(10a),突变点出现在1986年。四季气温升幅不一,以夏、秋季升温幅度最大,且是年均气温升高的主导因素。年降水量以及春、夏、秋季降水量表现为微弱的减少趋势,而冬季降水量微弱增加。全年日照时数以-63.083h/(10a)的速率显著减少,减少突变点为1970年,1976年之后减少显著。四季日照减幅表现为夏季秋季冬季春季。     

气候变化和人类活动对滦河下游地区水资源变化影响分析

通过对滦河下游地区气温、降水、地表水资源量、水资源总量、地下水水位等系列的变化分析,认为降水变化是造成滦河流域下游水资源年际波动性变化的主要因素,但造成流域水资源量显著下降的主要影响因素是人类活动的影响,包括以农业灌溉为主的水资源利用、土地利用活动对流域水资源的间接影响,以及向外流域持续调水等因素的直接影响。     

淮河干流洪峰流量变化特征

以淮河流域王家坝、鲁台子、吴家渡和小柳巷4个水文站年最大洪峰流量序列为研究对象,采用Kendall秩次检验法、Spearman秩次检验法和线性趋势回归检验法、Mann Kendall检验法、有序聚类、滑动秩和检验法以及小波分析等方法,分析淮河干流典型站点多年洪水系列趋势、突变、周期变化特征。结果表明：该区域的年最大洪峰流量有较大变化,上游的偏差系数总体比下游大,即上游序列离散程度较大,其中,王家坝、鲁台子站点呈现不显著下降趋势,吴家渡、小柳巷站点呈现不显著上升趋势;王家坝站点突变点为1985、1993和2010年,鲁台子站点突变点为1957、2002和2014年,吴家渡站点突变点为1995年,小柳巷站点突变点为1995年;王家坝站主要有3~8 a、[JP]8~14 a、14~22 a和22~32 a这4种尺度的周期,鲁台子站主要有5~13 a和15~32 a两种尺度的周期,吴家渡站主要有5~18a和20~32 a两种尺度的周期,小柳巷站主要有4~7 a、10~15 a和17~25 a这3种尺度的周期。研究结果可为淮河流域防洪规划提供重要依据。