近20年亚欧大陆植被指数(NDVI)对大尺度气候变化的敏感性

利用1982～2000年4～10月的AVHRR-NDVI数据,分析了大尺度的气候(温度)变化对欧亚大陆植被状况的影响.分析方法为奇异值分解,从温度和NDVI的年际变化中检测出二者最重要和最密切的大尺度空间相关特征.用每个奇异值的平方占总的协方差平方和的比例(解释率),可以度量每对模态的重要性.春季(4和5月)、夏季和秋季(9和10月)的解释率分别是60.9%、39.5%和24.6%,这说明整体上春季植被状况对温度的敏感性高于夏季和秋季.奇异值分解的显著模态中心是二者关系最密切的地区,也就是NDVI对温度最敏感的地区,春季为西西伯利亚和东欧东北部,敏感性为 0.308 0 NDVI/℃;夏季没有特别突出的敏感中心,选择与计算春季相同格点数的高值中心,其敏感性为 0.248 0 NDVI/℃;秋季敏感中心在亚洲东部高纬度地区,相同格点大小范围(110°～140° E,55°～65°N)平均敏感性为 0.087 5 NDVI/℃.这种大尺度的NDVI-气温的关系及其敏感性非常稳定,并不随使用的NDVI的空间分辨率的改变而改变.     

山西典型生态区植被指数(NDVI)对气候变化的响应

利用1982—2006年8 km的NSASA/GIMMS半月合成的月植被指数（NDVI）和同期气候数据,根据山西地形地貌结合土地利用及植被调查资料,将山西划分为9个区域,分析了这9个典型生态区的NDVI年际、年代际以及月季的变化规律,同时分析了NDVI对降水、气温以及干旱指数PDSI等气候要素的响应特征。结果表明：近25年来山西植被指数呈起伏上升趋势,并存在明显的年际变化;NDVI在空间变化上表现为南部好于北部、东部好于西部,不同生态区中林区>农业区>农牧区;林区春季植被指数显著上升,除晋南农业区月变化为双峰型外,其他生态区均表现为单峰型;林区NDVI与气温存在一致相关,PDSI与NDVI的相关好于降水、气温单一因子;植被指数对气候年际变化响应有明显的滞后性,降水的年际变化对植被指数影响最大,尤其是降水的累积效应。     

我国北方植被指数对土壤湿度的敏感性分析

土壤湿度对植被指数起着重要的作用。利用NOAA-AVHRR数据中的植被指数(NDVI)和我国气象台站所监测的土壤湿度数据,对我国北方地区的NDVI与土壤湿度的关系进行了研究。结果表明,近18年来,北方地区土壤湿度不同区域其变化趋势存在差异,西北地区土壤湿度在增加,而华北和东北地区土壤湿度在下降。NDVI对土壤湿度的响应也存在着明显的区域差异,我国西北地区植被对土壤湿度的敏感性最强,其次是华北地区,敏感性弱的是东北地区;对于不同层次的土壤湿度,也表现为同样的区域特点。但随着土壤深度的增加,敏感性减弱。这种敏感性也表现在不同季节变化上,春季华北地区土壤湿度对植被指数影响较大,其次是西北和东北地区,夏季和秋季北方地区土壤湿度与植被指数都有较好的相关性,以西北地区的相关系数最大,而冬季北方地区植被指数对土壤湿度都不敏感。     

近30年河北大海陀自然保护区山地草甸植被(NDVI)变化及其对气候的响应

河北大海陀自然保护区地处我国暖温带落叶阔叶林区,草甸植被多处于山地顶部,对外界干扰敏感。为了研究该地区的草甸植被变化以及其对气候变化的响应,收集了该地区近30年的TM遥感影像资料,1980—2015年的气候数据,包括年平均气温、7月份平均气温、1月份平均气温、年降水量、6—8月平均降水量等多个气候指标,以及大海陀自然保护区及其周边地区的地形数据等,用滑动平均法、M-K检验法、相关分析法及偏相关分析法等方法分析了大海陀自然保护区草甸植被NDVI及其与气候响应。结果表明:(1)近30年来,大海陀自然保护区草甸植被NDVI呈先上升后下降的趋势,在2004年NDVI达到最高,随后逐渐下降。(2)大海陀自然保护区草甸区域的年降水量变化整体表现为波动循环的趋势,总体略有上升,但没有达到显著水平;年均温变化表现为上升趋势,且达到了极显著水平,该地区的气温上升趋势主要由以1月为主的冬季温度升高而引起。(3)草甸植被NDVI与年均温成显著的负相关关系,与年降水量的关系不明显。     

1981-2018年新疆草地归一化植被指数时空特征及其对气候变化的响应

在新疆开展长时间序列的草地监测,分析草地生长的时空变化特征,有利于草地环境压力分析和草地生态健康预测。以NOAA-AVHRR NDVI为数据源,采用最大值合成、一元回归分析与相关性分析,分别在年际尺度和多个空间尺度(全疆、南北疆与各地区及其11种草地类型)上探讨了1981—2018年新疆草地归一化植被指数(NDVI)时空特征及其对气温、降水的响应。结果表明：(1)1981—2018年,新疆草地NDVI多年均值0.326,变化范围0.259—0.386,具有轻微年际波动特征;(2)北疆、南疆草地NDVI均表现为轻微增加趋势;全疆占草地总面积41%的区域NDVI呈显著增加趋势,9%为显著减少区域,北疆草地NDVI显著增加的面积是南疆的1.7倍;(3)由于垂直地带性及区域差异,新疆草地NDVI由山区向盆地的荒漠降低;北疆草地NDVI是南疆1.4倍,总体上北疆各地区草地NDVI高于南疆各地区;(4)草地类型植被NDVI对降水的显著响应高于气温,其中温性荒漠类、温性荒漠草原类与温性草原类草地NDVI对降水变化的响应明显高于其余草地类型,降水对草地NDVI的影响更为显著,表明降水引起的地表水分变化...     

祁连山东段天祝县植被指数对气候变化的响应研究

植被是陆地生态系统的重要组成部分,其覆盖状况与气候变化密切相关.为探究祁连山东段天祝县植被对气候变化的响应,基于2005□2018年MODIS-NDVI数据集和同期气象数据,运用Pearson相关性分析法探究该地区NDVI与气候因子的关系.结果表明:近14年内祁连山东段天祝县每年生长季的NDVI一直呈递增趋势,其年均增...     

近56年来科尔沁沙地气候变化特征

根据1951-2006年的气温和降水资料,研究了干旱少雨、生态环境脆弱、土地荒漠化严重的科尔沁沙地近56年的气候变化特征.结果表明:1951-2006年,科尔沁沙地的气温以0.28℃·10 a~(-1)的速度上升,远大于全球近50年来0.13℃·10 a~(-1)的平均增温速率;各季节气温都呈上升趋势,冬、春季增温速率极显著(P<0.001),增温速率分别为0.46和0.39℃·10 a~(-1);年最高气温(0.17℃·10 a~(-1))与年最低气温(0.42℃·10 a~(-1))均呈极显著地增加趋势(P<0.01);降水量年际间波动较大,无明显的变化趋势,各季节降水量也没有明显的变化规律;年降水日数呈显著减少趋势(1.3 d·10 a~(-1)),各季的降水日数虽都有逐年减少趋势,但没有达到显著水平;年降水强度和各季降水强度都没有明显的变化规律;年总小雨日数呈显著的减少趋势(P<0.05),减少速率为1.0 d·10 a~(-1).

Abstract：

Based on the 1951-2006 air temperature and precipitation data from seven meteoro-logical stations in Horqin Sandy Land, the past 56-year climate change characteristics in this semi-arid area with vulnerable eco-environment and severe land desertification were analyzed. From 1951 to 2006, the mean annual air temperature in this area increased by 0. 28℃·10 a~(-1), much higher than the global average value of 0.13℃·10 a~(-1) in recent 50 years. The increasing trend of the temperature appeared in all four seasons, but was only significant in winter and spring (P<0.01), with an increasing rate of 0. 46℃·10 a~(-1) and 0.39℃·10 a~(-1), respec-tively. Both the maximum and the minimum mean annual temperatures increased significantly (P <0. 01), and the increasing rate was about 0.17℃·10 a~(-1) and 0.42℃·10 a~(-1), respec-tively. The annual precipitation fluctuated among years, with no obvious change trend at yearly and seasonal scales, while the precipitation days decreased significantly at yearly scale (1.3 d·10 a~(-1)) but not at seasonal scale. No obvious change patterns were observed in the precipitation intensity both in yearly and seasonal scales. The annual light-rain days decreased significant (P <0.05) in a rate of 1.0 d·10 a~(-1).     

中国水稻生产对历史气候变化的敏感性和脆弱性

有效的适应措施需要了解两类基础信息,一是农业生产所面临的各种气候变异风险,二是作物产量对潜在气候变异风险的反应及其机制.评价作物生产对历史气候变化的敏感性和脆弱性,可以在时间上和空间上揭示气候变化的趋势及作物产量对其的反应,从而为适应行动的全面开展提供基础信息.通过分析1981-2007年水稻生育期3个气候因子(平均温度、日较差、辐射)的变化对水稻产量的影响,评估我国水稻生产对这3个气候因子变化的敏感性和脆弱性及其区域分布状况.结果表明,1981-2007年间我国大部分水稻产区生育期内3个气候因子均发生了明显变化,存在着气候变异风险,其中以最高温的变化最普遍和明显,导致水稻生产中高温热害风险增加.部分区域水稻产量变化与单一气象因子的变化存在着显著的线性相关,这些地区气候因子的变化可以一定程度地解释水稻产量变化趋势,其中产量变化对辐射变化最敏感.当水稻生育期内平均温度上升1℃、日较差升高1℃、辐射下降10％时,我国部分地区水稻产量随之发生了相应的变化,其中辐射降低导致我国水稻生产的脆弱面积最大,其次为日较差.受3种气象因子变化趋势的综合影响,约有30％的水稻产区对1981-2007年的气候变化趋势敏感,少部分地区表现为脆弱,但水稻主产区受到的影响不大,且在东北地区还集中表现出产量增加的趋势,为我国水稻发展提供了契机.     

中国东北多年冻土区植被生长季NDVI时空变化及其对气候变化的响应

多年冻土对气候变化十分敏感,尤其是多年冻土上的植被,易受气候变化影响.东北多年冻土区位于北半球中、高纬度地区,是我国第二大多年冻土区,同时也是欧亚大陆多年冻土带的南缘.本文基于1981—2014年LTDR和MODIS 两种数据集对东北多年冻土区植被生长季归一化植被指数(NDVI)时空变化特征进行分析,同时结合气象数据,分析植被对气候变化的响应.结果表明: 研究期间,东北多年冻土区植被生长季平均NDVI呈显著增加趋势,年增加0.0036.空间逐像元NDVI变化趋势具有明显的空间异质性. 研究区80.6%区域的植被NDVI具有显著增加趋势(P<0.05),7.7%的区域呈显著减少趋势(P<0.05).不同类型多年冻土区的植被NDVI增加强度不同,依次为连续多年冻土区>不连续多年冻土区>稀疏岛状多年冻土区>季节冻土区,NDVI增加趋势最大值(>0.004)所占的面积比例依次为连续多年冻土区>不连续多年冻土区>稀疏岛状多年冻土区>季节冻土区.多年冻土全区尺度下,植被生长季NDVI与平均气温呈显著正相关关系(r=0.79,P<0.01),与降水呈较弱的负相关,表明气温是东北多年冻土区植被生长的主控因子.研究区的多年冻土退化对植被生长起到积极的促进作用,尤其是在连续多年冻土区和不连续多年冻土区,植被NDVI增加强度更为剧烈.尽管增加的地表温度可以加快植被生长、增加植被覆盖,但长期来看,多年冻土退化甚至消失会阻碍植被生长.     

近20年辽宁省植被动态特征及其对气候变化的响应

区域归一化植被指数(NDVI)变化特征对环境容量和生态发展方向有重要指示作用。基于SPOT/VEGETATION NDVI数据和ESA CCI-LC植被分类数据,利用Theil-Sen+Mann-Kendall、变异系数、Hurst指数和相关性分析方法,对辽宁省2000—2019年不同植被类型归一化植被指数时空变化特征和气候因子之间的响应关系进行分析。结果表明：(1)NDVI均值呈现从乔木到草原逐渐降低的趋势,不同植被类型在生长季具有不同的生长习性;(2)各植被类型都呈增加趋势,结合Hurst指数和Sen趋势,辽宁省36.26%的植被将趋于改善,约有61.51%的植被将趋于退化;(3)变异系数结果表明：所有植被类型中以乔木植被最为稳定,草原型植被最不稳定。(4)辽宁省各植被类型NDVI与降水显著正相关,与气温相关性相对较低。结果可为辽宁省生态评价和碳循环研究提供植被覆盖动态参考。     

nter-annual Changes in Eurasian Continent NDVI and Its ensitivity to the Large-scale Climate Variations in the Last 20 Years

The influence of climate change on the terrestrial vegetation health (condition) is one of the most significant problems of global change study. The vegetation activity plays a key role in the global carbon cycle. The authors investigated the relationship of the advanced very high resolution radiometer-normalized difference vegetation index (AVHRR-NDVI) with the large-scale climate variations on the inter-annual time scale during the period 1982-2000 for the growing seasons (April-October). A singular value decomposition analysis was applied to the NDVI and surface air temperature data in the time-domain to detect the most predominant modes coupling them. The first paired-modes explain 60.9%, 39.5% and 24.6% of the squared covariance between NDVI and temperature in spring (April-May), summer (June-August), and autumn (September-October), respectively, which implies that there is the highest NDVI sensitivity to temperature in spring and the lowest in autumn. The spatial centers, as revealed by the maximum or minimum vector values corresponding to the leading singular values, indicate the high sensitive regions. Only considering the mode 1, the sensitive center for spring is located in western Siberia and the neighbor eastern Europe with a sensitivity of about 0.308 0 NDVI/℃. For summer, there are no predominantly sensitive centers, and on average for the relatively high center over 1000-1200 E by 450-600 N, the sensitivity is 0.248 0 NDVI/℃. For autumn, the center is located over the high latitudes of eastern Asia (1100-1400 E, 550-650 N), and the sensitivity is 0.087 5 NDVI/℃. The coherent patters as revealed by the singular decomposition analysis remain the same when coarser resolution NDVI data were used, suggesting a robust and stable climate/vegetation relationship.     

我国不同季节陆地植被NPP对气候变化的响应

阐明不同季节陆地植被净第一性生产力(NPP)对全球变化的响应将有助于理解陆地生态系统和气候系统之间的相互作用以及NPP变化机制.本文使用1982～1999年间的AVHRR/NDVI、气温、降水以及太阳辐射等资料,结合植被分布图和土壤质地图,利用生态过程模型,研究不同季节我国陆地植被NPP的年际变化及其地理分异.结果表明,在1982～1999年的18年间,4个季节的NPP都呈显著增加趋势.其中,春季是NPP增加速率最快的季节,夏季是NPP增加量最大的季节.不同植被类型对全球变化的响应有很大差异.常绿阔叶林、常绿针叶林和落叶针叶林NPP的增加主要由生长季节的提前所致,而落叶阔叶林、针阔混交林、矮林灌丛、温带草原及草甸、稀树草原、高寒植被、荒漠以及人工植被NPP的增加主要来自生长季生长加速的贡献.从区域分布看,在四季中春季NPP增加量最大的地区主要集中在东部季风区域;夏季NPP增加量最大的地区包括西北干旱区域和青藏高原的大部分地区、小兴安岭-长白山区、三江平原、松辽平原、四川盆地、雷州半岛、长江中下游部分地区以及江南山地东部;而秋季植被NPP增加量最大的地区主要有云南高原-西藏东部和呼伦湖的周围等地区.不同植被和地理区域NPP的这些响应方式与区域气候特征及其变化趋势有关.     

我国不同季节陆地植被NPP对气候变化的响应

阐明不同季节陆地植被净第一性生产力（NPP）对全球变化的响应将有助于理解陆地生态系统和气候系统之间的相互作用以及NPP变化机制。本文使用1982－1999年间的AVHRR／NDVI、气温、降水以及太阳辐射等资料,结合植被分布图和土壤质地图,利用生态过程模型,研究不同季节我国陆地植被NPP的年际变化及其地理分异。结果表明,在1982－1999年的18年间,4个季节的NPP都呈显著增加趋势。其中,春季是NPP增加速率最快的季节,夏季是NPP增加量最大的季节,不同植被类型对全球变化的响应有很大差异。常绿阔叶林,常绿针叶林和落叶针叶林NPP的增加主要由生长季节的提前所致。而落叶阔叶林、针阔混交林、矮林灌丛,温带草原及草甸,稀树草原、高寒植被,荒漠以及人工植被NPP的增加主要来自生长季生长加速的贡献。从区域分布看,在四季中春季NPP增加量最大的地区主要集中在东部季风区域;夏季NPP增量最大的地区包括西北干旱区域和青藏高原的大部分地区,小兴安岭－长白山区,三江平原,松辽平原,四川盆地,雷州半岛,长江中下游部分地区以及江南山地东部;而秋季植被NPP增加量最大的地区主要有云南高原－西藏东部和呼伦湖的周围等地区。不同植被和地理区域NPP的这些响应方式与区域气候特征及其变化趋势有关。     

基于祁连山树轮宽度指数的区域NDVI重建

利用祁连山自东向西5条树轮宽度年表序列和1986-2003年间的归一化植被指数(NDVI), 分析了NDVI的时空变化及其与树轮宽度年表之间的关联。结果表明, 祁连山地区植被的生长主要集中在6-8月。空间上, NDVI值从祁连山东段向西段逐渐减小; 在1986-2003时段内, 东、中和西段生长季的NDVI值分别增长了3.28%、4.82%和7.75%。整个祁连山地区的NDVI变化与5个宽度年表的第一主成分相关性较高(r = 0.74, p < 0.01)。基于此, 利用树轮宽度RES年表的第一主成分重建了1843-2003年间祁连山地区生长季的NDVI变化曲线。重建的NDVI曲线表现出6个高值期和6个低值期, 其中1923-1932的10年间植被生长状况最差。另外, 在1989-2003时段内NDVI年际波动较大, 总体上表现为NDVI低于平均值, 但是从1991年开始, NDVI有上升的趋势。     

青藏高原植被生长季NDVI时空变化与影响因素

青藏高原是中国乃至亚洲的生态屏障,研究其植被对气候变化的响应对区域生态保护具有重要的现实意义.基于MOD09A1数据反演的生长季归一化植被指数(NDVI),分析2001-2018年青藏高原植被生长季NDVI时空特征和变化趋势,结合气象站点数据阐释NDVI与气候因子的关系.结果 表明:研究期间,青藏高原植被生长季NDVI...     

黄土高原植被覆盖时空变化及其对气候因子的响应

为研究黄土高原地区退耕还林(草)后,植被覆盖变化及其对水热条件的响应,利用1999—2013年SPOT VGT NDVI 1km/10d分辨率数据,采用最大合成法、一元线性回归法和偏相关分析法,系统分析了黄土高原地区NDVI(归一化植被指数)的时空分布及变化趋势,及其与气候因子的关系。结果表明:黄土高原1999—2013年年最大NDVI的平均值为0.31,NDVI较高的区域位于黄土高原南部,而西北部植被覆盖度较低;自1999年开始,黄土高原地区NDVI呈极显著(P0.01)增加趋势,年最大NDVI的变化斜率为0.0099;不同季节(春、夏、秋、冬)和生长季的植被状况均呈现良性发展趋势;1998—2013年间,黄土高原地区气候呈现不显著的"冷湿化"特征;NDVI年际(及生长季和季节)变化与降雨和温度的相关性不显著,而在月时间尺度上,呈显著的相关性,并且月NDVI与当月降雨量的相关性要强于与当月温度的相关性;植被生长对温度的响应存在一个月的滞后期,而对降雨的响应无滞后效应。     

青藏高原典型草地NDVI时空演变的季节差异及其气候驱动

基于全球库存建模和制图研究(GIMMS)第三代归一化植被指数(NDVI3g)产品和气象数据,利用一元线性回归模型、偏相关分析和显著性T检验,分析了1982—2015年青藏高原高寒草甸和高寒草原春、夏、秋季NDVI时空演变的差异特征及其与气候因子的关系。研究表明：(1)高寒草甸春、夏、秋季NDVI整体均无明显变化趋势,高寒草原春季和夏季NDVI均显著增加,变化速率均为0.0002/a(P<0.05),而秋季NDVI变化趋势不明显。(2)空间上,高寒草甸春季NDVI显著增加面积占比31.95%,集中分布在祁连山区和三江源区,夏季NDVI显著增加的面积占比32.12%,主要分布在祁连山区、三江源地区和一江两河流域;秋季NDVI显著增加的比例为24.59%,集中分布于祁连山区和一江两河流域。高寒草原春、夏、秋季NDVI显著增加的区域均集中分布于西藏自治区北部和柴达木盆地南缘地区,分别占比44.20%、43.09%和37.99%。(3)高寒草甸春季和秋季NDVI均与气温显著正相关,偏相关系数达0.41(P<0.05)和0.23(P<0.05),夏季NDVI与气温、降水量和太阳辐...     

延安北部丘陵沟壑区植被指数变化及其与气候的关系

利用GIMMS和SPOT两种归一化植被指数(NDVI)数据和气候资料,分析延安北部丘陵沟壑区1982—2007年植被覆盖的历史演变及其与气候因子的关系。结果表明:(1)延安北部丘陵沟壑区植被覆盖状况26a来尽管有波动起伏,但是整体在持续转好,年平均NDVI增加了14.2%。夏季的NDVI值最高、波动起伏最大,其次是秋季,春、秋季的NDVI年际变化具有明显的上升趋势。各季NDVI与年NDVI均有相关关系,春、秋季NDVI与年NDVI相关显著。NDVI年内变化曲线为单峰型,春季NDVI缓慢增加,秋季NDVI降低速度比较快。(2)年平均NDVI与年温度相关不明显,夏、秋、冬三季NDVI与同期温度相关也不明显,只有春季平均NDVI与该季温度相关显著。3—4月份温度对植被的影响呈正相关,温度越高,返青生长越快;初夏6—7月份,温度对植被生长有滞后影响,前期温度与后期NDVI为负相关。降水量是引起NDVI年际波动的影响因子之一,年降水量与当年7月和9月份NDVI相关,决定了一年植被最为旺盛时的好坏。月降水量对NDVI影响具有滞后性,上年9月份降水影响翌年4—6月份的NDVI,6月和7月份NDVI受当月和前期降水影响。(3)1999年以来,延安北部丘陵沟壑区植被覆盖快速上升,除与降水增多有关外,非气候因素中生态保护和环境建设等人为措施,如植树造林、封山禁牧等封育措施是导致植被显著增加的重要原因。