密云水库流域2000-2005年植被覆盖度变化监测

植被是生态系统最重要的组成部分,而植被覆盖度是衡量地表植被状况的一个最重要的指标,是生态系统健康评价的前提和必要的基础。文章利用2000和2005年2个时相的Landsat 7 ETM+遥感影像为数据源,以BP神经网络法为植被覆盖度估算模型,计算了密云水库流域内不同时期的植被覆盖度,生成了该流域2个时相内的植被覆盖度图,以此分析密云水库流域植被覆盖度的时空变化。结果表明,从2000-2005年,密云水库流域内除无植被覆盖类型外(即水域部分),其余土地利用类型的植被覆盖度都呈增加趋势,其中以沙质地和耕地最为明显,分别增长了29.5%和27.3%,并且密云水库流域的平均植被覆盖度不高,尤其西部地区植被覆盖度较差,水土流失和土地沙化情况比较严重。     

陆面模式Noah-MP模拟地表热通量的物理过程不确定性分析

陆面过程中的热量交换对于确定生态系统中的水文循环、边界层发展、天气和气候至关重要,然而目前陆面模式Noah-MP对地表热通量模拟的偏差在-180~180 W·m^-2之间,为明确模拟不确定性来源,本研究基于FLUXNET全球热通量观测数据,在5种气候类型、9类下垫面系统定量评估了Noah-MP感热和潜热通量模拟的不确定性.结果表明：Noah-MP在不同类型下对感热和潜热通量模拟的平均误差主要分布在-80~10 W·m^-2和-30~10 W·m^-2之间,模型在气候类型为热带和干旱气候以及下垫面类型为草地、针叶林、落叶阔叶林的模拟误差最大.研究发现植被过程是热通量模拟不确定性的主要来源,其次是水文过程和土壤过程;其中动态植被模型（DVEG）是植被过程模拟的主导因子,其次是湍流输送过程（SFC）、冠层气孔阻抗（CRS）和冠层辐射传输（RAD）.     

近50a玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对碳储量的影响

土地利用变化对碳收支的影响是当前全球变化研究领域的重点内容之一,中国西北干旱区土地利用变化对陆地生态系统碳收支的影响尚不清楚。论文以西北干旱区流域绿洲水土开发的典范--玛纳斯河流域为研究区,基于Bookkeeping模型,利用多期土地覆被类型图、植被和土壤碳密度历史文献及实地调查资料,开展玛纳斯河流域近50 a荒漠转变为绿洲农田和农田弃耕两种主要土地覆被变化对碳收支的影响研究。玛纳斯河流域的垦殖活动有利于碳储量的增加,在1962-2008年的46 a间,土地利用变化导致流域植被碳储量增加6.34×10⁵ t,土壤碳储量增加3.14×10⁶ t,总碳储量增加3.77×10⁶ t。受土地覆被变化面积和转换类型碳密度差异的影响,不同土地覆被类型转换对碳储量的影响存在显著差异:荒漠草地、裸地开垦为耕地均引起植被和土壤碳储量显著增加;林地开垦为耕地引起植被碳储量减少,土壤碳储量增加,总碳储量减少;而耕地弃耕通常会导致流域碳储量减少。     

基于RS和GIS的都江堰市热岛效应研究

随着人类社会的发展,城市的规模也不断扩张。持续加速的城市化对城市气候及环境产生了深远的影响。本次研究采用遥感与GIS相结合的方法来分析都江堰市城市热环境的时空变化。根据1994和2007年两个时相的LandSatTM影像提取了研究区的土地覆盖、亮温信息和植被覆盖信息。通过统计分析和空间分析对这13年来都江堰的热岛时空变化及其与土地覆盖和植被覆盖变化的关系进行了深入研究。分析结果表明,城市热岛与城区的空间分布之间存在明显的一致性,与植被覆盖有较强的负相关关系。     

黄河三角洲土地利用/土地覆被区域分异

利用多源遥感和空间数据,对黄河三角洲1984、1986、1991、1996和2001年5个不同时期的遥感数据进行处理,分析了1984年东营市建市17年来黄河三角洲土地利用/土地覆被的空间分布特征及动态变化的区域分异。现代黄河三角洲的土地利用/土地覆被类型趋于多样化,年变化率比较大;近代黄河三角洲区,以未利用地和耕地为主,土地利用/土地覆被最不稳定;黄河冲积平原区,耕地面积远高于其它地类,约占2/3,总体变化速率处于中等水平;山前冲洪积平原区,土地利用/土地覆被类型比较单一,耕地占绝对优势,土地利用/土地覆被最为稳定,年变化率最小。     

Mapping and modelling of changes in agricultural intensity in Europe

Spatial maps of agricultural intensity are needed for analyses of environmental issues, including biodiversity changes. We present a method to produce such maps for Europe. While most studies beyond farm level focus on land cover change only, this paper focuses on spatial variation in land use intensity and its dynamics.Our method defines agricultural land use intensity in terms of nitrogen input. For arable land, it combines field observations with administrative-level statistics to assess probability of occurrence for three land use intensity classes. For grassland, it uses maps of livestock density to assess probability of occurrence for two intensity classes. Agricultural land is spatially allocated to intensity classes using an algorithm that downscales intensity changes simulated with an agricultural economic model.Our results are 1 km² resolution maps of classified agricultural land use intensity in the year 2000. We illustrate the method by exploring changes in the spatial pattern of land use intensity for a financial policy reform scenario in the year 2025. Results indicate spatial heterogeneity in land use intensity across European countries, including large differences in intensity between countries, between regions, but also within regions.Our method could be improved with smaller-resolution agricultural statistics and broader intensity indicators.     

Conserving invertebrate diversity in agricultural, forestry and natural ecosystems in Australia

Continental Australia and Tasmania cover a wide range of latitudes from tropical regions in the north through the arid and semi-arid core to cool temperature regions further south. Vegetation is equally varied and because of this and the continent's isolation during the Tertiary, floral and faunal diversity and endemism are very high. Europeans arrived 200 years ago and since that time have markedly modified the landscape by clearing and changing the vegetation, predominantly for agricultural and urban development. Both accidental and deliberate introductions of stock, weeds, crops, trees and pasture plants have also caused enormous changes to Australian environments. In the last few years the deleterious effects of some of these changes have been relaised, for example the extent of soil degradation. Measures are being taken to rectify problems and techniques are being introduced which benefit both primary producers and other users of the land and also nature conservation. Some of these measures for a more sustainable use of the land are illustrated here for four vegetation types, eucalypt woodland, native forests, grasslands and arid systems. They include adopting native tree species for timber production and native grasses for pasture, retention of native vegetation and paying attention to conservation of invertebrates in Parks and Reserves.     

2000～2020年西南地区植被NDVI时空变化及驱动机制探究

基于2000～2020年MOD13A3 NDVI时间序列、1999～2020年气象数据以及2000年和2020年两期土地利用类型数据,采用Theil-Sen Median趋势分析、 Mann-Kendall显著性检验、多重共线性检验、残差分析和相对作用分析等方法,分析了西南地区植被NDVI时空变化特征及气候变化和人类活动对植被NDVI变化的驱动机制.结果表明,研究时段内西南地区整体及各地貌单元植被NDVI均呈上升趋势,其中,广西丘陵和云贵高原植被NDVI上升趋势最为显著,青藏高原植被NDVI上升趋势最为微弱.气候变化和人类活动影响下西南地区植被NDVI上升斜率分别为0.001 0 a^-1和0.000 6 a^-1.气候变化和人类活动的共同驱动是引起西南地区植被改善的主要原因.西南地区植被改善主要受区域气候条件的控制,植被退化主要受人类活动的影响.总体上,植被NDVI与最低气温、降水、最高气温、可能蒸散率和相对湿度呈正相关,与平均气温、气压、日照时数、温暖指数和湿度指数呈负相关.最低气温、日照时数和降水是影响西南地区植被NDVI变化的主要气象因子...     

基于CA-Markov模型的向海湿地土地覆被变化动态模拟研究

论文借助地理信息技术,采用CA-Markov模型,以1988、1996、2003年3个相同时相的TM遥感影像作为数据基础,并结合地形图和相应的交通、气候等数据对向海自然保护区未来的土地覆被类型进行动态模拟和预测。在模型建立过程中,通过马尔可夫模型求出转移概率矩阵,确定CA模型转换规则。利用CA-Markov模型对向海自然保护区未来的土地覆被类型转化方向进行了动态模拟,将模拟结果与已有的土地覆被类型对比,得出模拟精度达到74.46%。据此对向海自然保护区2010、2018年土地覆被类型做出预测。预测结果表明：向海自然保护区土地覆被类型整体趋势不容乐观,湿地面积在大量减少,林地和草地呈减少趋势,耕地、居民地、未利用地呈增加趋势,其中未利用地面积增加最多。该方法可以对向海自然保护区的湿地保护和动态监测以及可持续发展提供依据。     

我国北方的土地利用与沙漠化

沙漠化已成为我国北方地区一个重大的环境和社会经济问题。土地利用的方式和程度是沙漠化发展或逆转的主导因素。人类经济活动强度的增加和范围的扩大,造成北方地区农牧交错带的逐渐北移,大面积土地利用方式的改变和地表植被覆盖的减少,使得以风沙活动为主导外营力的沙漠化过程得以发展。我国北方地区近５０年来的土地沙漠化面积不断扩展,已达近３５万ｋｍ２,其蔓延的速率呈加快的趋势。据历史资料分析、野外调查和遥感动态监测与评价,对典型沙漠化地区的土地利用与沙漠化过程的发展及其防治开展了深入的研究。     

中国西北地区地表植被覆盖特征的时空变化及影响因子分析

归一化的植被指数(NDVI)自然正交分解结果显示,自上世纪80年代初期至1994年前后,中国西北部区域地表植被覆盖呈增加的过程;1994～2000年,地表植被覆盖状况开始退化,植被退化强度空间分布不匀.TOVS云覆盖数据与地表特征时间变化的一致性,间接证明1994年之后西北部地区植被退化的事实.通过降水和NDVI的相关分析,划分出西北地区地表植被覆盖变化气候影响显著区域、气候与人为影响共同作用显著区域.并从气候和人为影响2个方面分析了造成西北部地区地表植被覆盖状况下降的原因.在降水和NDVI相关显著区域,气候干旱因素是造成1994年后植被覆盖退化的主要原因;而黄河等流域1994年后植被退化的区域,气候干旱和人为活动因素是造成植被覆盖退化的主要因素.     

三北防护林工程区植被覆盖变化与影响因子分析

利用1982~2006年间GIMMS AVHRR NDVI植被覆盖数据和气象站点气候数据,分析了三北防护林工程区25a来植被覆盖的时空变化特征及其与气温、降水变化的相关性,并在此基础上通过采用残差分析法探讨了人类活动对研究区植被覆盖变化影响的空间格局.结果表明:研究区25a的年植被变化量增加幅度略大于减少幅度,植被覆盖整体呈缓慢上升趋势,其中Ⅰ区和Ⅳ区NDVI值上升最明显(P<0.001),Ⅱ区则呈微弱下降趋势,而四大建设区植被覆盖度有不同程度提高;研究区植被和气温、降水整体呈正相关关系,17.74%的地区植被与气温呈负相关,而6.84%的地区呈正相关,10.60%的地区植被与降水呈负相关,19.53%的地区则呈正相关,植被与降水正相关面积明显大于植被与气温正相关面积,说明降水是研究区植被生长的关键因子;研究区植被残差年际变化显著正相关面积大于显著负相关面积,人类活动对植被建设作用要强于破坏作用,三北防护林建设工程带来的生态效益正在呈现.     

植被覆盖对沙尘天气滞后性影响的机制分析

1982～2000年卫星和335个气象台站沙尘天气观测资料相关分析显示,中国区域沙尘天气年发生频次与植被覆盖率存在非线性关系.在沙尘天气主要发生源地,夏季植被的覆盖状况会直接影响后期冬春两季各类沙尘天气的发生次数,而这种影响机制却不清楚.本研究通过准地转正压模式,从3个摩擦量级分析了上述现象的物理机制.结果表明,在大气与水面摩擦系数量级,最高可在72 h内使边界层大气风速平均下降90%;在大气与裸土摩擦量级,18 h内边界层大气平均风速最高可下降100%;在大气与植被摩擦量级,1 h内边界层大气平均风速就可以下降100%.观测事实和模拟结果证实,地表植被残存的根茎,是影响冬春两季沙尘天气发生频次的重要因素之一.残留根茎对大气的摩擦阻挡作用,是夏季植被对沙尘天气产生滞后性作用的主要机制.     

Ecosystem mapping for the implementation of the European Biodiversity Strategy at the national level: The case of Italy

Several international initiatives, including the European Biodiversity Strategy to 2020, promote the identification and mapping of ecosystems as basic tools for the conservation of biodiversity and related services. On coarse scales, the spatial representation of ecosystems is usually based on broad land cover categories that largely overlook important ecological and biogeographic features of the biotic communities they are meant to exemplify. This paper presents a nationwide ecosystem mapping approach that promotes a degree of thematic detail, which is more suited than that found in the continental maps to meeting biodiversity conservation targets in Italy. The approach is based on the rationale that current and potential vegetation cover are valuable proxies for outlining ecosystems. The resulting Ecosystem Map of Italy includes 43 types of forest ecosystems instead of the 5 woodland, forest and other wooded land types recognized at the European level. We outline the expected advantages of this enhanced thematic detail for a number of conservation purposes and highlight how the resulting maps may help to meet biodiversity conservation targets at the national level. In particular, we refer to the assessment of conservation status, the definition of restoration priorities, the planning of green infrastructure and the identification of collapse risks for the ecosystems identified. Comprehensively, the definition, characterization and assessment of ecosystem types represent the carrying structure of the recently launched national system of natural capital accounting.     

1954-2010年西南高山地区土壤碳储量时空动态及对气候变化的响应

西南高山地区生态系统类型丰富、地形复杂, 是响应全球气候变化的重点区域,对全球气候变化具有重要的指示作用。研究应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange betweenVegetation, Soil, and the Atmosphere)估算了1954-2010 年西南高山地区土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:①西南高山地区1954-2010 年平均土壤有机碳密度为14.16 kg C·m^-2,在空间分布上,SOC密度自东南向西北递增,与温度显著负相关(r=-0.447,P<0.01),而与降水量相关性不显著;②西南高山地区1954-2010 年SOC 总量变动范围为6.95~7.64 Pg C,增加趋势显著(P<0.05),平均每年增加0.013 Pg C,土壤有机碳密度平均增加26.94 g C·m^-2;③常绿针叶林、常绿阔叶林和草地SOC密度增加趋势均显著,除常绿阔叶林SOC密度与温度相关性不显著外,其他两种植被类型SOC都与年平均温度显著正相关(草地:r=0.527, P<0.01; 常绿针叶林:r=0.501, P<0.01),且3 种植被类型SOC与年降水量均相关性不显著;④由于作为土壤有机碳输入的凋落物产生量对温度不如异养呼吸敏感,所以未来升温条件下,土壤有机碳储量的增速减缓或者呈下降趋势。     

快速城市化时期中国城市建成区植被状况的时空分异特征

基于植被变化视角,以中国656 个建制城市的建成区为研究对象,选择1992、2000 和2010 年DMSP/OLS 夜间灯光数据和植被数据,选用城市建成区内归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）的均值反映建成区植被的状况;用建成区内NDVI均值和背景区内NDVI均值的比值（NDVI比值）衡量人为因素对城市建成区植被的影响情况。结果表明：①同一年份,城市规模越大,建成区植被越差;近20 a 来,除小城市植被变差外,其他等级城市植被总体在变好。②同一年份,规模小的城市人为因素产生的不利影响相对较小。近20 a 来,人为因素对特大城市和大城市植被产生的不利影响在减小,而中等城市基本不变,小城市则变大。③同一年份,从湿润半湿润森林带、半干旱草原带到干旱荒漠带的城市建成区内的植被逐渐变差;近20 a 来,干旱荒漠带的建成区植被状况略微变差,其余植被带内建成区植被变好。④同一年份,从湿润半湿润森林带、半干旱草原带到干旱荒漠带人为因素对建成区植被的不利影响逐渐减小;近20 a 来,湿润半湿润森林带内人为因素对建成区植被的不利影响在减小,而其他植被带内,人为因素的不利影响在增加。     

太仆寺旗2000-2008年EVI对气候及土地利用变化的响应

以位于北方农牧交错带的太仆寺旗为研究区,利用2000-2008年MODIS-EVI数据和周边45个气象站点同期月气温、降水资料,分析了近10 a该区EVI的时空变化及年最大EVI与气候因子的相关性。结合2000年和2005年的土地利用数据,分析了各地类EVI对气温、降水变化的响应及各地类变化过程对EVI变化的影响。结果表明:年最大EVI与6-7月平均气温呈显著负相关,与同期总降水呈显著正相关,相关系数均大于0.9;各地类EVI与气候因子相关性差异明显,退耕前,仅草地EVI对气候变化敏感,退耕后,耕地、林地EVI与气候因子相关性显著增强;耕地变草地、林地变耕地分别导致EVI减小2.27%和1.42%,林、草相互转变导致EVI分别减小0.71%和0.67%,说明退耕还林还草等措施未必促进植被恢复,受其他自然及人为因素影响。     

东北多年冻土区植被NDVI变化及其对气候变化和土地覆被变化的响应

利用1982~2006年的NOAA AVHRR-GIMMS和MODIS 2种数据集的归一化植被指数(NDVI)数据对东北多年冻土区植被NDVI年际动态和空间差异进行分析,并结合气象数据和土地利用/覆被数据分析了植被NDVI对气候变化和土地利用/覆被变化的响应.研究表明,东北多年冻土区植被NDVI值较高,且空间差异明显;森林为该区主要植被类型,NDVI值较高,主要分布于大小兴安岭和伊春地区;草地集中分布于西南部, NDVI值相对较低.东北多年冻土区过去25a间植被生长的变化趋势为:伴随着气温的显著升高和降水量减少,植被NDVI显著下降.较气温而言,降水量是影响植被NDVI的主要因子(r = 0.77, P < 0.01).在气候变化和人类活动的双重作用下,东北多年冻土区植被NDVI在1982~2006年间表现为4个阶段:1982~1990年,植被NDVI虽有小幅波动,但整体上呈持续增加的趋势;1990~1993年,植被NDVI呈迅速下降趋势; 1993~1997年,植被NDVI呈现回升态势,表现出缓慢上升的趋势;1998~2006年,植被NDVI呈现总体下降趋势.不同植被类型表现出不同的NDVI年际变化规律,尤以草地NDVI值波动最大.植被NDVI变化空间异质性显著.气候变化和多年冻土退化影响了东北多年冻土区植被NDVI动态.年均气温升高和年降水量降低影响了植被的生长.从像元尺度来看,研究区植被NDVI与气温和降水均具有较显著的相关性.研究区土地利用/覆被变化的分析结果表明,不同的土地利用类型间的转变对植被NDVI的大小和空间分布产生了重要影响.     

基于景观指数和空间自相关的吉林大安市景观格局动态研究

以松嫩平原西部盐碱化严重的典型区域大安市为研究对象,基于2000和2010年两个时期的土地利用和增强植被指数（EVI）数据,利用移动窗口法和局部空间自相关分析,研究大安市景观格局的变化。结果表明,大安市优势景观类型是农田、草地和盐碱地,2000年农田、草地和盐碱地分别占景观类型总面积的40.20%、19.09%和19.26%,2010年分别占景观类型总面积的41.69%、18.16%和19.94%。2000-2010年,农田和盐碱地面积增加,最大斑块指数增加,景观形状变得复杂,并且盐碱地的景观连通性增强,而草地的面积减少,最大斑块指数降低,景观形状变得复杂。大安市景观格局空间分布特征明显,优势度较高的景观类型分布的区域包括草地、农田和盐碱地,景观连通性强,景观破碎化程度和异质化程度低。而各种景观类型交错分布的区域景观破碎化程度较高,景观异质性较强。大安市2000和2010年EVI的局部Moran’s I分别为0.73和0.75,在空间分布上呈现出明显的空间自相关性。2000和2010年EVI呈高-高自相关的地区大多为农田,这些区域的植被覆盖较好,EVI呈低-低自相关的地区大多为盐碱地,植被覆盖较差。大安市不同景观类型的Moran’s I和斑块密度（PD）以及斑块形状指数（LSI）呈负相关关系,和最大斑块指数（LPI）以及蔓延度指数（CONTAG）呈正相关关系。移动窗口法和空间自相关法的结合分析,有助于了解大安市景观格局的空间变化特征及植被覆盖的空间聚集规律,从而为该地区生态环境保护提供依据。     

2000~2020年西南地区植被NDVI对气候变化和人类活动响应特征

研究植被变化及其对气候变化和人类活动的响应机制,对区域生态保护和植被恢复具有重要现实意义.利用MODIS NDVI数据、基于站点的气象数据和土地利用数据,结合Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性分析、残差分析、偏相关分析和复相关分析等方法,基于不同地貌单元,分析2000～2020年中国西南地区植被覆盖时空演变特征及其对气候和土地利用变化的响应特征.结果表明,2000～2020年西南地区植被NDVI整体呈波动上升趋势,上升斜率在空间上呈东南高和西北低的分异格局.气候变化和人类活动对西南地区植被NDVI上升均以促进作用为主,且对广西丘陵植被生长的促进作用强于其他地貌单元.2000～2020年间西南地区植被NDVI与气温和降水呈正相关,与相对湿度和日照时数呈负相关,且温度是影响西南地区植被NDVI变化的气候主导因子.城市扩张在一定程度上减少了区域植被覆盖,但得益于适宜的气候条件以及林业生态工程的实施,西南地区整体植被覆盖以上升为主.研究结果可为西南地区生态保护及经济可持续发展提供科学依据.