基于MODIS-EVI数据的神农架林区植被指数变化特征研究

对植被覆盖动态变化监测可以提供生态系统状况有价值的信息,可以检测到人类或气候作用引起的变化.以2003-2012年MODIS的遥感数据为信息源,利用增强型植被指数(EVI),采用最大值合成法,对神农架林区植被覆盖动态变化进行监测,并与同期的气候因子进行相关性分析,结果表明:10 a来神农架林区植被覆盖整体呈增加趋势,且东部地区的EVI增幅大于西部增幅,特别是近5 a(2008-2012年),除2010年外,植被指数均为正距平.说明神农架林区近5 a来植被生长状况较好,生态环境得到了进一步改善.与气候因子进行相关性分析说明,气温是制约神农架植被生长的主要气候因子,而降水和日照是影响该地区植被生长的重要气候因子.     

利用ASTER数据估算2002年4月阿克苏地表特征和植被参数

利用ASTER卫星可见光和短波红外波段数据,估算了2002年4月12日阿克苏地区地表特征参数(地表温度T、地表反射率α)和植被参数(归一化植被指数NDVI、修正的土壤调整植被指数MSA-VI、植被覆盖度Pv和叶面积指数LAI等)。结果表明,各种植被参数在沙漠地区较小,而在绿洲中的值较大。同时本文认为ASTER遥感数据有较高的地面分辨率,利用它可以更好地反映地表的植被参数及地表特征参数状况;还指出了ASTER卫星数据在沙漠绿洲中的适用性。     

青藏高原地表特征时空分布

通过利用地理信息数据库、卫星反演参数、气象观测数据,分析了我国青藏高原地区地表植被覆盖、地表反照率分布、地表蒸发分布、地表积雪分布.结果显示,随着青藏高原地表年平均气温的显著升高,青藏高原部分区域地表覆盖特征也发生了改变.在青藏高原南缘湿润大区降水充分地区,地表反照率相对较低,潜热蒸发量最大,1982～2000年期间地表植被覆盖呈明显增加趋势.青藏高原地区积雪覆盖在各个气候区域也呈现同步变化特征,自1970～1989期间,降雪量呈持续增加趋势,但之后至2000年期间,全区降雪量呈下降趋势,其中积雪覆盖变化最强烈的时段发生在10月～4月之间,变化幅度最大的区域位于青藏高原的东南部区域.     

利用ASTER数据估算西藏一江两河地区地表特征参数

利用ASTER数据估算了2001年11月27日西藏中部一江两河地区(包括雅鲁藏布江中游和拉萨河、年楚河中下游地区)的代表日喀则地区地表特征参数(地表温度T、地表反照率r、归一化植被指数NDVI和植被覆盖度Pv),研究表明,卫星所得到的地表参数分布范围较广,能很好地反映该区域的地表状况。ASTER遥感数据在青藏高原有较好的适用性。     

基于NOAA AVHRR NDVI的西藏拉萨地区植被季节变化

根据每周的NOAA全球植被指数(GLOBAL VEGETATION NDVI,GVI),分析了西藏拉萨地区1985-1999年GVI的变化趋势及其与降水、气温等主要气候要素的相关性,并选择沿91°E和30°N两条区域内典型的样本带,进一步分析了这两个样本带上基于1 km分辨率NOAA NDVI反映的地表植被随季节的变化情况.研究表明,1985-1999年长时间序列的NOAA GVI反映了拉萨地区以天然植被为主的植被覆盖的生长特点,包括季节和年际变化.自20世纪80年代中期到90年代末拉萨地区以天然植被为主的植被覆盖状况有所好转;拉萨地区NDVI值对降水的变化很敏感,月平均NDVI和月降水总量之间存在明显的相关,其相关系数达0.75,而与温度的相关系数为0.63.     

安徽省植被和地表温度季节变化及空间分布特征

卫星遥感广泛应用于宏观、大范围、动态连续的植被和地表温度监测研究。利用2001—2008年MODIS卫星遥感资料, 分析了安徽省归一化植被指数 (NDVI) 和地表温度 (LST) 的季节、月变化和空间分布特征,探讨了代表城市区域的NDVI和LST时空分布及其相关性。结果表明:安徽省NDVI和LST季节变化显著,具有典型地域特征;受当地气候影响,植被、农作物类型地域差异较大,导致LST季节变化以及空间分布不同;城市中心向郊区过渡时,植被覆盖度在不断增加,伴随着NDVI的增加,LST下降;城市LST明显高于郊区值,呈现热岛效应。研究表明,当地气候和植被分布共同决定了LST的分布状况,这将为安徽省合理进行农业区划、科学监测生态环境以及有效评估土地利用与热岛效应提供重要参考依据。     

三江源区植被变化及其对气候变化的响应

利用卫星反演获取的归一化植被指数（NDVI）以及同期气象要素资料,分析了1982-2000年三江源区植被的时间和空间变化及其对气候变化的响应。结果表明：在三江源的大部分地区,植被生长状况趋于变差或基本不变;20世纪90年代,除夏季外,其他季节植被状况趋于恶化;与降水量相比,植被长势对气温变化的响应更为敏感。     

青藏高原4月陆面状况和地表加热异常与中国夏季降水的联系

利用1981—2002年GIMMS-NDVI资料、中国西部数据中心提供的雪深长时间序列数据集、中国753个测站降水资料及ECMWF再分析地表通量资料,通过相关和合成分析等统计方法,探讨了青藏高原(下称高原)4月植被覆盖、积雪异常与地表加热异常和与后期中国夏季降水之间的联系。结果表明,高原4月的陆面状况与同期的地表加热存在密切的联系,植被覆盖和积雪深度的变化具有较好的一致性;高原植被覆盖(积雪)主要影响地表感热(潜热)通量,从而改变高原地区的地表加热;高原地表加热和中国夏季降水存在较为密切的关系。就年际异常而言,前期高原地表加热异常与长江以南地区6月降水存在明显的负相关,与7月降水的显著负相关区域主要位于华北、东北地区,与8月降水的显著负相关区主要位于长江中上游及淮河一带。相比之下,前期高原地表加热与夏季降水的年际增幅异常之间存在更为密切的联系,即前期高原地表加热年际增幅异常与长江以南及西南部分地区6月降水年际增幅异常为负相关,而与7、8月降水年际增幅异常主要呈南正北负的分布特征。     

若尔盖高原典型年份植被覆盖变化对2010年区域气候影响的数值模拟

利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式,采用1981年、1990年、2000年、2010年卫星遥感地表分类数据,模拟分析了黄河源区若尔盖高原典型年份真实地表植被覆盖变化对2010年区域气候的影响。得到以下主要结论:1)对于地表能量,植被覆盖变化对潜热影响较显著,较为显著的气候响应是地表温度的变化,且局地地表温度变化较区域平均温度变化明显。2)蒸腾效率和反照率会改变地表温度,但它们的相对重要性随季节和地点而变化,在夏季,若尔盖高原蒸腾效率改变对温度的影响大于反照率的作用。3)植被覆盖度变化在低层对温湿度均有影响,在中高层仅对温度有较小扰动。     

东北亚近100年降水变化及未来10～15年预测研究

利用中国北方22个站点降水观测资料,检验了英国东英格兰大学气候研究中心的CRU05降水资料的可信度,与同类资料相比,该套资料具有较高的时间和空间分辨率。分析发现,20世纪中国东部地区和20世纪中后期西部地区的降水资料具有较高的可信度。利用这套资料分析了东北亚地区近100年降水变化规律,发现中国北方年降水量普遍存在3年、10年和30年左右的周期振荡,20世纪的几个主要干旱时期和多雨时期是由于降水的年际变化和年代际变化共同影响的结果,特大干旱都是发生在降水年代际变化的少雨时期和年际变化的少雨时期同时出现的阶段。将东北亚降水划分为10个主要区域,即中亚及北疆区、华北及西北东部区、蒙古中北部区、河西走廊及蒙古西部区、黑龙江东部区、大兴安岭西部区、中亚北部区、南疆及柴达木盆地区、东北南部区和阿尔泰山北部区。分析还发现,中国北方的干旱半干旱区不是孤立的,它与蒙古干旱区和中亚干旱区连在一起。在主要振荡周期分析的基础上,对中国北方未来10～15年降水变化趋势做了预测研究。     

Fluctuation of farming-pastoral ecotone in association with changing East Asia monsoon climate

As a monsoon climate dominated region, East Asia has a high rate of climate variation. Previous studies demonstrated that the East Asian monsoon had weakened since the end of 1970’s; however, contrary to the climatic trend, a common scenario of advancing farming-pastoral ecotone (FPE) has been proposed. The objective of this study is to analyze land surface changes in association with monsoon climate variability over past 25 years in East Asia. A combination of intensive ground survey of vegetation and land use, meteorological data, and remote sensing are used to quantify the relationship between vegetation and climate and to analyze the FPE fluctuations associated with changing climate. Field precipitation data from 1981 to 2005, are used to represent climate variations and to delineate the FPE boundary. NDVI data are used to evaluate greenness-precipitation linkages by vegetation type and to create land cover maps depicting spatial pattern fluctuations of the FPE. This study demonstrates that: (1) There was no persistent northwest shifting trend of either the FPE boundary or vegetation cover during last 25 years. (2) Time integrated NDVI (TI-NDVI) varies with precipitation, and the maximum or minimum NDVI may be only sensitive to precipitation for areas with mean annual precipitation lower than approximately 200 mm. (3) A significant relationship exists between NDVI and precipitation variations for areas with mean annual precipitation greater than approximately 300 mm, especially the ecotone with a ΔNDVI of 0.122?±?0.032. (4) The “advances” of FPE closely mimic fluctuations of precipitation in East Asia.     

Interannual Variability of the Normalized Difference Vegetation Index on the Tibetan Plateau and Its Relationship with Climate Change

The Qinghai-Xizang Plateau, or Tibetan Plateau, is a sensitive region for climate change, where the manifestation of global warming is particularly noticeable. The wide climate variability in this region significantly affects the local land ecosystem and could consequently lead to notable vegetation changes. In this paper, the interannual variations of the plateau vegetation are investigated using a 21-year normalized difference vegetation index （NDVI） dataset to quantify the consequences of climate warming for the regional ecosystem and its interactions. The results show that vegetation coverage is best in the eastern and southern plateau regions and deteriorates toward the west and north. On the whole, vegetation activity demonstrates a gradual enhancement in an oscillatory manner during 1982-2002. The temporal variation also exhibits striking regional differences： an increasing trend is most apparent in the west, south, north and southeast, whereas a decreasing trend is present along the southern plateau boundary and in the central-east region. Covariance analysis between the NDVI and surface temperature/precipitation suggests that vegetation change is closely related to climate change. However, the controlling physical processes vary geographically. In the west and east, vegetation variability is found to be driven predominantly by temperature, with the impact of precipitation being of secondary importance. In the central plateau, however, temperature and precipitation factors are equally important in modulating the interannual vegetation variability.     

NPP-VIIRS卫星在西藏植被监测中的应用研究

基于GIS空间分析和数学统计方法,利用TERRA、AQUA和NPP-VIIRS卫星数据反演了西藏日土县植被归一化指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）,并对不同卫星传感器反演结果的一致性进行了检验评估。结果表明:NPP-VIIRS卫星反演的NDVI值略大于TERRA和AQUA的反演值,其估算结果与MODIS卫星估算值存在较好的相关性。NPP-VIIRS卫星可以用于西藏高原植被长势监测工作,为西藏生态文明高地建设提供更加丰富的遥感数据支撑。      

重庆岩溶地区气候变化对植被的影响

岩溶生态系统是一种脆弱的生态系统,植被类型与盖度成为岩溶环境中最重要、最敏感的自然要素。介绍了以重庆岩溶地区为对象,利用气象和NDVI数据,采用相关分析等方法探讨了植被对气候变化的响应。结果表明:(1)在多年平均水平上,气候对重庆岩溶植被生态系统起着比降水大的作用;在植被生长的年际变化方面,气温和降水对植被生长起着大致相反的趋势。(2)年际变化方面,气温和降水对植被生态系统的生长起着大致相反的作用。一般来说,气温与NDVI之间的关系为正相关。(3)植被指数的动态变化受气候波动的影响较大,近20 a来,总体呈增加的趋势。可为岩溶生态系统恢复和重建提供科学依据。     

气候变化背景下黄河流域植被变化及其成因北大核心CSCD

研究黄河流域植被的时空变化及其影响因素,对生态文明建设政策的制定具有重要意义。基于2001~2020年MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)植被指数(Normalized Different Vegetation Index,NDVI)数据集及同期气象数据,运用均值法、一元线性回归、偏相关性分析和回归残差法等方法研究了近20年黄河流域植被时空变化及驱动因素。结果表明:黄河流域NDVI整体呈上升趋势并具有较大的空间异质性,其中黄河中游NDVI增长幅度最大,为0.0496(10 a)^(-1)。生长季受降水和沿黄灌区耕作的影响,西部地区、东南部区域和宁夏平原、河套平原植被指数明显较高;从整个流域来看,降水和温度变化对NDVI的贡献分别为32.6%和15.9%,其中降水对NDVI变化的贡献主要体现在黄河上游(50.7%),而温度的贡献则在黄河下游表现最突出(32.3%);20年来,人类活动和气候变化分别对黄河流域植被变化贡献了78%和22%,其中人类活动贡献率超过80%的区域主要集中在黄土高原中部区域;整个黄河流域NDVI与干旱程度有显著的正相关性,尤其在陇中黄土高原和河东沙区等区域。黄河上游NDVI与改进的帕默尔干旱指数scPDSI的相关性最高,而下游相对较低。     

2000年以来中国区域植被变化及其对气候变化的响应

气候是植被变化的主要驱动因子,研究全球增暖背景下中国区域植被变化及其对气候的响应对于国家开展重大生态恢复评估和未来植被保护政策制定具有重要意义。利用2000-2016年MODIS植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)数据集,运用统计分析方法,从平均态、线性趋势、时间序列、相关性等方面系统分析了2000年以来中国区域植被变化及其对气候变化的响应。结果表明:中国区域NDVI在平均态上呈现从东南向西北递减的空间分布,受降水生长季的影响,东部地区植被指数明显较大;我国大部分地区NDVI呈现增加的趋势,其中湿润半湿润地区NDVI增长幅度为0.037·(10a)^-1,而在干旱半干旱地区变化较小[0.013·(10a)^-1]。NDVI的变化与气候驱动因素的相关性存在一定的区域差异,其中:NDVI与气温变化在东南沿海、东北东部以及青藏高原北部等地区呈现出显著正相关,而在青藏高原南部等地区呈现微弱的负相关;除青藏高原、塔里木盆地和东北北部等地区外,NDVI与降水量在全国大多数地区呈正相关。从全国平均来看,温度和降水变化对NDVI的贡献分别为7.5%和9.1%,其中温度对NDVI变化的贡献主要体现在湿润半湿润地区(9.3%),而降水的贡献则在干旱半干旱地区(12.2%)。植被变化对气候要素驱动的响应也呈现出明显的区域差异性,在我国东南沿海、云贵高原东部、四川盆地等南方地区以及黄河中下游、东北东部等部分地区,NDVI变化对气温的敏感性最强;而在中国北方干旱半干旱大部分地区,NDVI变化则是对降水驱动具有很显著的响应特征。总体而言,气温是驱动南方地区植被变化的主导因子,而降水则调控着北方地区植被生长变化。     

西藏藏北高原典型植被生长对气候要素变化的响应

选取西藏藏北高原西部高寒草原植被、中部高寒草甸植被及东南部高寒灌丛草甸植被 3 种藏北地区最典型的植被类型, 结合临近 3 个气象观测站的资料, 分析这 3 种典型植被类型地区 1999—2001 年旬平均气温、旬总降水量和 SPOT VEGETATION 卫星 10 d 最大值合成归一化植被指数 (NDVI) 变化特征以及 3 种典型植被基于 SPOT VEGETATION NDVI 的生长变化对旬平均气温和旬总降水量两个主要气候要素变化的响应关系。 结果表明: 藏北地区降水资源的空间分布特点是东南部向西北部逐渐减少, 气温则由南向北逐渐递减, 与降水资源分布相反, 蒸发量西部高, 东部低; SPOT VEGETATION NDVI 能够较为准确地反映 3 种典型植被生长变化特征, 所反映的植被返青期和枯黄期等重要植被生长阶段与由积温计算的植被生长特征基本一致; 藏北地区基于 SPOT VEGETATION NDVI 的植被生长变化与气温的相关系数明显高于与降水的相关系数 , 其中以那曲为代表的高寒草甸植被的 NDVI 与旬气温和旬降水总量的相关系数最大, 分别为 0.81 和 0.68 , 表明藏北地区由于海拔高, 气候寒冷, 气温对该地区植被生长的影响明显高于降水的影响, 即该地区植被生长变化对气温的响应程度明显高于对降水的响应程度 , 是植被生长的限制性因素; 不同植被类型对气温和降水两个要素的响应程度大小依次是高寒草甸、高寒灌丛草甸和高寒草原。     

Numerical simulation of the impact of vegetation index on the interannual variation of summer precipitation in the Yellow River Basin

Two sets of numerical experiments using the coupled National Center for Environmental Prediction General Circulation Model （NCEP/GCM T42L18） and the Simplified Simple Biosphere land surface scheme （SSiB） were carried out to investigate the climate impacts of fractional vegetation cover （FVC） and leaf area index （LAI） on East Asia summer precipitation, especially in the Yellow River Basin （YRB）. One set employed prescribed FVC and LAI which have no interannual variations based on the climatology of vegetation distribution; the other with FVC and LAI derived from satellite observations of the International Satellite Land Surface Climate Project （ISLSCP） for 1987 and 1988. The simulations of the two experiments were compared to study the influence of FVC, LAI on summer precipitation interannual variation in the YRB. Compared with observations and the NCEP reanalysis data, the experiment that included both the effects of satellite-derived vegetation indexes and sea surface temperature （SST） produced better seasonal and interannual precipitation variations than the experiment with SST but no interannual variations in FVC and LAI, indicating that better representations of the vegetation index and its interannual variation may be important for climate prediction. The difference between 1987 and 1988 indicated that with the increase of FVC and LAI, especially around the YRB, surface albedo decreased, net surface radiation increased, and consequently local evaporation and precipitation intensified. Further more, surface sensible heat flux, surface temperature and its diurnal variation decreased around the YRB in response to more vegetation. The decrease of surface-emitting longwave radiation due to the cooler surface outweighed the decrease of surface solar radiation income with more cloud coverage, thus maintaining the positive anomaly of net surface radiation. Further study indicated that moisture flux variations associated with changes in the general circulation also contributed to the precipitation interannual variation.     

Terrestrial vegetation dynamics and global climate controls

Monthly data from the moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) and its predecessor satellite sensors was used to reconstruct vegetation dynamics in response to climate patterns over the period 1983–2005. Results suggest that plant growth over extensive land areas of southern Africa and Central Asia were the most closely coupled of any major land area to El Niño–southern oscillation (ENSO) effects on regional climate. Others land areas strongly tied to recent ENSO climate effects were in northern Canada, Alaska, western US, northern Mexico, northern Argentina, and Australia. Localized variations in precipitation were the most common controllers of monthly values for the fraction absorbed of photosynthetically active radiation (FPAR) over these regions. In addition to the areas cited above, seasonal FPAR values from MODIS were closely coupled to rainfall patterns in grassland and cropland areas of the northern and central US. Historical associations between global vegetation FPAR and atmospheric carbon dioxide (CO₂) anomalies suggest that the terrestrial biosphere can contribute major fluxes of CO₂ during major drought events, such as those triggered by 1997–1998 El Niño event.     

地表温度-归一化植被指数特征空间干旱监测方法的改进及应用研究

地表温度-归一化植被指数(Ts-NDVI)特征空间干旱监测方法易受到监测期地表湿度、植被覆盖状况和卫星观测质量的影响,导致特征空间干、湿边不稳定,在基于长时间、大范围卫星观测资料的基础上对Ts-NDVI特征空间方法进行改进,将其称为通用特征空间方法.首先基于某观测时段,单独构建每年基于该单一年份单一时段卫星观测数据的T...