湖北省植被覆盖度时空变化特征与影响因素分析

湖北省植被结构变化受自然和人类活动因素的影响较大,揭示湖北省植被变化的空间特征对其生态环境改善具有重要意义.基于MOD13Q1 NDVI数据计算湖北省的植被覆盖度,结合气象、DEM数据分析湖北省2000～2020年植被覆盖度的时空变化及分布格局,并探讨了其对气候变化、人类活动的响应.结果 表明:(1)2000～2020年湖北省植被覆盖度总体呈现增加的趋势,增大区域集中在湖北省的西北部,十堰、神农架林区和随州周围;(2)局部地区存在植被退化现象,退化面积呈先减小后增加的趋势.2000～2005年植被恢复区域主要集中在西北部和西南部,退化区域分布在武汉、襄阳、仙桃和黄石等地区;2005～2010年湖北省整体植被覆盖状况相对较差,退化区域分布在西北部和东南部,十堰和武汉较为明显,改善区域集中湖北省中部、神农架林区、襄阳、随州和天门;2010～2015年湖北省植被退化面积减少,分布在东部和西北部;2015～2020年植被覆盖度整体呈现下降趋势;(3)湖北省的东北部、西南部以及襄阳等地区的植被覆盖度与气温、降水呈现正相关,随着海拔的升高,气温、降水及风速和植被覆盖度正相关和负相关所占比重逐渐减少;(4)人类因素对湖北省的生态环境有正影响,对植被恢复有促进作用;负影响主要集中在武汉周边城市、襄阳、荆州等区域.     

2000～2019嘉陵江流域植被覆盖时空变化特征及气候响应分析

嘉陵江是长江水系流域面积最大的一条支流,近年来嘉陵江流域出现严重水土流失,在生态保护工程的实施和气候变化的共同作用下植被覆盖发生了明显变化,研究植被覆盖时空变化特征、未来趋势和影响因素,可为嘉陵江流域生态环境治理提供参考依据.基于MODIS-NDVI时序数据和地面气象数据,借助3S技术和线性趋势分析、Hurst指数、变异系数等方法多角度分析了嘉陵江流域植被覆盖的时空演变特征及未来趋势,并结合Mann-Kendall(M-K)检验与偏相关系数研究气候因子对植被覆盖的影响.结果 表明:(1)近20年来嘉陵江流域植被覆盖总体呈上升趋势,增加速率为2.9％/10a,且空间分布上具有显著差异,表现为上中游偏高,下游偏低;(2)嘉陵江流域植被覆盖呈增加趋势和减少趋势的面积分别占88.68％和11.32％,具体表现为陇南陕南地区及中下游东部地区显著增加,流域西北部与南部各市县城区减少;(3)流域北部地区植被覆盖变化的波动性强于南部地区,中东部地区波动最小.(4)嘉陵江流域植被覆盖变化反向持续性较强,植被变化呈持续退化趋势的主要在碌曲县南部与流域南部各市县城区,呈持续改善趋势的主要在广元市剑阁县与苍溪县,其余区域呈由退化到改善的趋势;(5)气温对嘉陵江流域植被覆盖变化的影响最大,且植被NDVI对气温和降水的响应均存在一定的滞后现象,人类活动对植被覆盖变化的影响具有两面性.     

基于MODIS NDVI时序数据的湖南省植被变化研究

基于MODIS NDVI时间序列数据集,运用Mann-Kendall趋势分析检验、Hurst指数和相关分析等方法,对2000～ 2018年湖南省植被时空变化特征、演化趋势的可持续性及其与气温、降水和日照时数的关系进行了研究.结果 表明:(1)湖南省植被覆盖整体较高(年均NDVI为0.54),高植被覆盖区主要分布在以林地覆盖为主的山地和丘陵地区;NDVI具有明显的季节变化特征,8月份最高(0.67),2月份最低(0.36).(2)近19年湖南省NDVI整体呈上升态势,增速为8.6％/10 a(P＜0.01);其中显著增加的地区占76.09％,主要分布在湘中与湘西北的林地、耕地、草地区域;NDVI显著下降的区域仅占1.46％,主要分布在长株潭等建设用地区域以及洞庭湖平原的局部耕地区域.(3)未来湖南省植被变化的总体趋势可能向退化的恶性方向发展(占76.59％),其中改善与强反持续性趋势占23.25％.(4)日照时数、气温对研究区植被NDVI的影响主要表现为冬季的正相关.     

西南地区近14a植被覆盖变化及其与气候因子的关系

基于1999~2012年NDVI数据,结合气温和降水资料,运用GIS和RS技术,分析了西南地区近14a植被覆盖的时空变化特征及与气温、降水的关系。结果表明:(1)该区植被生长良好,各植被类型NDVI均呈显著增加趋势。空间整体表现为改善状态,改善面积远大于退化面积,严重退化区仅占1.18%。退化区分布于横断山地北部、四川盆地东部以及云贵高原中部。(2)植被覆盖变化将以良性发展为主,但强持续性的退化区和弱持续性的改善区应值得关注;强持续性的退化区主要分布在横断山地中北部、云贵高原中西部、若尔盖高原中部、四川盆地与若尔盖高原相交区域;草原强持续性的退化面积最大,针阔混交林强持续性的改善面积最大。(3)NDVI与温度存在明显的正相关关系,而与降水及干旱指数变化的关系不太明显,温度是影响该区植被变化的主要自然因素。     

生态工程建设背景下贵州高原的植被变化及影响因素分析

基于MODIS-NDVI和气象数据，运用趋势分析、偏相关分析和残差分析等方法，对生态工程建设背景下贵州高原的植被变化及影响因素进行分析，并定量探讨气候因素与人类活动对植被变化的影响。结果表明：(1)2000~2016年期间，贵州高原植被NDVI在空间上呈东高西低的分布特征，高值分布于野生动植物及自然保护区等，低值分布于湿地保护工程区。NDVI总体呈上升趋势，湿地保护工程区、退耕还林工程区等植被覆盖上升速率较快，野生动植物及自然保护区呈略微的下降趋势。(2)植被改善区域(83.74%)分布于研究区边缘及西北部，退化区域(16.26%)分布于研究区中部和东南部，其中退耕还林还草工程区植被改善最为明显，野生动植物保护及自然保护区和速生丰产工程区改善效果较差。(3)从气侯因素分析来看，气温和降水在总体上与NDVI均呈正相关，气温对贵州高原植被生长的影响大于降水。(4) 从人类活动分析来看，人类活动对植被的建设作用强于破坏作用，人类活动正作用（76.68%）主要分布于西北部，负作用（23.32%）集中分布于东南部。植被覆盖增加是气候因素和人类活动共同作用的结果，人类活动对植被的贡献率为75.53%，气候因素为24.47%。     

雅鲁藏布江流域近13年植被覆盖动态监测及与降水因子的相关性分析

基于MODIS NDVI 和SPOT VGT遥感数据探讨了雅鲁藏布江流域1998、2004、2010 年植被覆盖度的空间格局和变化规律，并从空间上利用重心模型、从时间上利用相关系数模型分析了降雨因子对雅鲁藏布江流域植被生长的影响。结果表明：（1）雅鲁藏布江流域植被覆盖度整体呈上升趋势，表现为低等和中低等覆盖度面积减少，而高等和中高等级有所增大；（2）从变化强度来看，雅鲁藏布江流域的植被覆盖相对较稳定，3个时期的植被盖度变化都以稳定和轻微变化为主，此类变化强度的地区主要集中在上游和下游受人类活动影响较小的区域且其面积比例在3个时期都达到了70%以上；（3）雅鲁藏布江流域植被NDVI年际变化、月际变化与降水分别在空间重心迁移和滞后效应上均表现为较大的正相关性     

三江源地区人类活动对植被覆盖的影响

基于1999-2010年SPOT VEGETATION旬值NDVI数据,并结合偏相关分析、线性趋势等方法对三江源地区影响植被覆盖变化的主要气候因素进行了判断,从而利用主要气候因子进行线性拟合,进而得到残差趋势来反映人类活动对植被覆盖的影响。结果表明:①1999-2010年三江源地区平均植被覆盖由东向西逐渐减小。12年间,植被覆盖呈改善趋势,平均变化率为0.047/10a。山地草原改善最为明显,其次为高寒草甸、高寒草原和常绿针叶林,亚高山、高山植被,矮半灌木荒漠改善趋势最不明显。黄河源区变化率最高,其次是长江源区和澜沧江源区,高寒荒漠草原区改善效果最差。②三江源地区大部分区域植被覆盖主要受气温影响,其次在黄河源区北部、长江源区中东部分布有降水影响区以及水热共同影响区。常绿针叶林受水热共同影响,高山、亚高山以及高寒植被主要受气温影响,山地草原主要受降水量影响。③1999-2010年,三江源地区平均残差趋势为0.018/10a,表明人类活动对三江源地区的植被覆盖变化呈正影响。人类活动对山地草原的正影响作用最强烈,其次是山地常绿针叶林,其他由大到小依次为高寒草甸、高寒草原、高山植被、亚高山植被和高寒匍匐矮半灌木荒漠。黄河源区和澜沧江源区受人类活动的正影响作用较强且相当,其次为长江源区,高寒荒漠草原区受人类活动影响最小。     

云南喀斯特关键带植被时空变化特征及气候与人为影响因子解析

受自然环境及人类活动的影响,滇东南喀斯特地区石漠化问题严重,当地生态环境面临巨大压力.基于MODIS-NDVI数据通过像元二分模型提取植被覆盖度FVC,采用回归与残差分析等方法对2000 ～ 2016年植被覆盖时空变化特征和趋势进行了分析,并对影响其变化的气候和人为因子进行了解析.研究结果表明:近17年研究区FVC总体呈波动上升的趋势,增长速率为春季(0.005 0/a)＞冬季(0.004 3/a)＞秋季(0.004 0/a)＞夏季(0.000 3/a),年增长速率0.003 6/a.2000年以来FVC呈增加趋势的区域占研究区总面积比例在85％以上,而在市域、县域中心区以减少为主.研究区分别有56.41％、61.47％的FVC与气温、降水因子的相关系数通过0.05的显著性检验,主要呈正相关关系.2000～2016年研究区受人类活动影响持续增加的面积占总面积80.54％,持续减弱的面积占13％,影响不变的面积占6.46％,人类活动对FVC变化的影响呈持续加强的趋势.研究结果将为定量评估喀斯特区域石漠化综合治理工程和生态修复评估提供科学依据.     

基于MODIS数据的安徽省植被水分利用效率时空变化及影响因素

水分利用效率是衡量生态系统碳水循环耦合程度的重要指标。基于MODIS数据、土地覆盖类型数据和气象数据，估算安徽省植被水分利用效率(WUE），采用趋势分析法和相关分析法对安徽省2000~2014年植被WUE的时空格局、变化趋势及影响因素进行研究。研究表明:（1）不同植被类型的WUE年均值差异明显，常绿阔叶林和常绿针叶林的WUE均值较高，分别达到1.66和1.69 gC?mm-1?m-2，而耕地的年均WUE最低，各植被类型的年均WUE按照“常绿针叶林>常绿阔叶林>灌木>草地>落叶阔叶林>针阔混交林>耕地”的顺序递减。植被年均WUE具有较强的空间分异性规律，整体上呈现南北高中间低的趋势，植被WUE的高值区主要分布在大别山区和皖南山区，分布范围与常绿针叶林、常绿阔叶林的分布范围基本一致。（2）安徽省2000~2014年植被WUE年内变化呈现出“增加-减小-增加-减小”的M状“双峰型”趋势，具有明显的季节差异，呈现出春季＞秋季＞夏季＞冬季的特征，各季节植被WUE的均值分别占植被WUE的32.58%、24.91%、29.27%、13.24%。（3）安徽省植被WUE动态变化受到降水影响显著的区域占比3.88%；气温显著影响的区域占比2.19%；降水显著影响的地区主要分布在林地范围内，温度显著影响的地区则位于耕地范围内，降水和气温综合显著影响所占面积最小，为0.11%；而植被WUE受气温和降水影响均不显著占比为93.82%；整体上，安徽省大部分地区的植被WUE变化主要受非气候因素影响。     

基于植被状态指数的干旱化特征及气候驱动因素分析——以江苏省为例

干旱是危害最大的自然灾害之一,给农业生产及地区经济造成了巨大的损失。以AVHRR和MODIS遥感数据集所计算的植被状态指数(Vegetation Condition Index,VCI)为监测指标,研究江苏省干旱的时空变化特征,并结合江苏省气象站台1982~2010年的实测气象资料,分析降水量、气温、相对湿度和日照时数这四个气候因子的变化趋势及其对干旱化的影响,不仅能够定量地描述植被干旱的空间变化,还可以反映长期气候对其起到的正反作用。研究结果表明:江苏省近30年的年均VCI值呈上升趋势,区域整体旱情有所缓解;四个气候因子中,年均温度逐渐升高,年均降水量基本保持不变,年均相对湿度和日照时数则呈下降趋势,其中气温和相对湿度与VCI的相关性达极显著水平,是影响江苏省旱情的主要因素。     

基于NDVI的淮河流域植被覆盖度动态变化

基于淮河流域1998～2005年每年第三季度的SPOT VEGETATION逐旬NDVI数据，采用MVC法（最大值合成法）获得月NDVI值，用均值法求取季均NDVI值，然后用像元二分模型求得各年的植被覆盖度。在此基础上，从不同角度分析近8年植被覆盖度的变化情况，并用Hurst指数预测未来植被覆盖度变化趋势。结果表明：近8年淮河流域地表植被覆盖度总体呈上升趋势，上升率为0007/a，其中1999年值最低，2004年值最高。植被变化以稳定和轻微恢复为主，更多区域由较低等级的植被覆盖度转变为较高等级植被覆盖度。由Hurst指数预测到未来植被覆盖度变化将保持增加趋势     

三江源区植被覆盖度的定量估算与动态变化研究

植被覆盖度是衡量地表植被状况的重要指标,其时空分布和变化对政府进行区域规划和决策起着重要作用。MODIS植被指数是区域植被覆盖度提取的重要数据源。利用2000年1月到2009年10月的MODIS 250 m归一化植被指数16 d合成产品（MODIS NDVI）和其他MODIS辅助数据估算三江源区的植被覆盖度并分析时空格局变化趋势。在混合像元二分模型的基础上改进了NDVI参数的确定方法,然后利用重构后的MODIS数据估算植被覆盖度。与2007年8月的野外采样点数据比较,估算精度是8772%,相关系数r为0889 7,表明该模型估算大面积植被覆盖度是可行的。将获得的植被覆盖度分为5个等级,从年最大化植被覆盖度Mfc的角度进行10 a里植被覆盖度的年际变化趋势分析和时空格局变化分析。趋势分析结果表明,2000~2009年三江源区植被覆盖波动式变化,东北部地区得到改善,西部地区在退化,总体呈现退化趋势;时空格局变化分析结果表明,植被覆盖破碎度降低,趋于集中化分布;不同等级覆盖度分布的复杂化程度降低     

基于MODIS像元尺度的三峡库区植被覆盖度变化的地形分布特征

区域植被覆盖变化监测是研究资源环境承载力的基础，其对区域可持续发展至关重要。基于MODIS NDVI数据，采用像元二分模型计算了2001~2018年三峡库区植被覆盖度，结合植被覆盖度变化类型提取模型及分布指数，揭示了库区植被覆盖度变化在不同地形因子上的分布特征。研究表明：（1）三峡库区植被以高和中高覆盖度为主，其分别占库区总面积的65.72%和28.61%。18年来，库区年均植被覆盖度增长率为0.14%；（2）库区植被稳定类型占总面积的79.50%，植被改善占16.71%，植被退化占3.79%。26个区（县）中，长寿区、江北区等7区的植被改善面积小于植被退化面积，存在生态退化风险；（3）高程小于500 m、坡度小于6°的区域植被退化优势显著；高程500~1 100 m的区域植被改善为主导类型；坡度6°~15°的区域无明显优势分布；高程大于1 100 m、坡度大于15°的区域植被稳定和植被改善类型为优势分布；（4）库区不同坡向上，平坡上的植被退化类型显著，当坡向由阴坡向阳坡转变（西坡→南坡，北坡→东坡）时，植被覆盖度变化优势分布类型由植被退化型转变为植被改善型。研究结果揭示了三峡库区植被覆盖的空间分布和变化特征，对库区生态环境评价和植被恢复及保护具有一定的借鉴意义。     

2000～2015年丹江口库区植被覆盖时空变化趋势及其成因分析

基于MODIS NDVI、Landsat遥感影像及气象观测数据，应用趋势分析、偏相关分析和土地利用转移矩阵等方法，阐明了2000~2015年丹江口库区植被覆盖时空变化趋势，并探讨了气候变化和人类活动对库区植被覆盖的影响。结果表明：（1）近16 a来丹江口库区植被覆盖度呈增加的趋势，增速为4.73%/10 a（p < 0.001）；（2）40.94%的区域植被覆盖度增加显著，主要分布在库周丘陵和平原地带；10.04%的区域植被覆盖度减少显著，主要位于西北部伏牛山区及库区建成区周边；49.02%的区域变化不显著；（3）丹江口库区植被覆盖度受气候变化影响不显著，但受人类活动影响较大，其中灌草地和农业用地转变为林地是库区植被覆盖度升高的主要原因，农业用地转变为水体和建设用地是部分区域植被覆盖度降低的重要因素，这些土地利用/覆被变化主要受造林、退耕还林、水库蓄水以及建设活动的驱动；（4）生态建设工程和项目的实施对库区植被覆盖度的稳步增加起到了积极作用。 关键词： 植被覆盖度；变化趋势；土地利用；丹江口库区     

Resilience of stocking capacity to changing climate in arid to Mediterranean landscapes

Small livestock is an important resource for rural human populations in dry climates. How strongly will climate change affect the capacity of the rangeland? We used hierarchical modelling to scale quantitatively the growth of shrubs and annual plants, the main food of sheep and goats, to the landscape extent in the eastern Mediterranean region. Without grazing, productivity increased in a sigmoid way with mean annual precipitation. Grazing reduced productivity more strongly the drier the landscape. At a point just under the stocking capacity of the vegetation, productivity declined precipitously with more intense grazing due to a lack of seed production of annuals. We repeated simulations with precipitation patterns projected by two contrasting IPCC scenarios. Compared to results based on historic patterns, productivity and stocking capacity did not differ in most cases. Thus, grazing intensity remains the stronger impact on landscape productivity in this dry region even in the future.     

Impacts of climate change on Chinese ecosystems: key vulnerable regions and potential thresholds

China is a key vulnerable region of climate change in the world. Climate warming and general increase in precipitation with strong temporal and spatial variations have happened in China during the past century. Such changes in climate associated with the human disturbances have influenced natural ecosystems of China, leading to the advanced plant phenology in spring, lengthened growing season of vegetation, modified composition and geographical pattern of vegetation, especially in ecotone and tree-lines, and the increases in vegetation cover, vegetation activity and net primary productivity. Increases in temperature, changes in precipitation regime and CO₂ concentration enrichment will happen in the future in China according to climate model simulations. The projected climate scenarios (associated with land use changes again) will significantly influence Chinese ecosystems, resulting in a northward shift of all forests, disappearance of boreal forest from northeastern China, new tropical forests and woodlands move into the tropics, an eastward shift of grasslands (expansion) and deserts (shrinkage), a reduction in alpine vegetation and an increase in net primary productivity of most vegetation types. Ecosystems in northern and western parts of China are more vulnerable to climate changes than those in eastern China, while ecosystems in the east are more vulnerable to land use changes other than climate changes. Such assessment could be helpful to address the ultimate objective of the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC Article 2).     

基于MODIS NDVI汉江中游植被时空变化及其地貌分异分析

基于2001~2015年的时间序列MODIS NDVI数据,通过逐像元线性趋势回归和回归系数计算,分析汉江中游地区植被年均NDVI变化的时空规律;通过植被时空变化的地貌分异分析,评估人类活动的影响及其空间差异。研究结果表明:汉江中游地区近15 a来,植被年均NDVI值呈现明显的波动增长趋势;植被时空变化表现出一定的地貌分异规律,平原、河漫滩、台地植被年均NDVI呈现明显的增长趋势,而丘陵、低山和中山植被年均NDVI增长趋势不明显。不同地貌类型区年均NDVI值变化受人类活动影响程度的强弱依次为:平原、台地、河漫滩、丘陵、低山、中山。人类活动是汉江中游平原区年均NDVI稳定增长的主要原因。     

近十年重庆市NDVI变化及对气温降水的旬响应特征分析

在利用SPOT VGT NDVI旬数据、重庆市及周边20个气象站点1999~2010年日气温与降水数据以及研究区相关图件资料的基础上，运用均值法、差值法、趋势线分析和时滞互相关分析法分析重庆市NDVI变化的时空特征及旬平均NDVI与旬均温和旬降水的相关性以及时滞情况。结果表明：1999~2010年重庆市NDVI呈稳步上升趋势；NDVI下降的区域主要集中在渝西北、渝东北、渝南等三峡库区的外围；NDVI与气温和降水之间存在较强的相关性，且NDVI与气温较与降水之间的相关性更强，表明在研究区气温对NDVI的影响大于降水；NDVI与气温和降水之间的相关性和时滞情况存在明显的东南-西北差异，东南地区时滞较长、相关性低，西北地区时滞较短，相关性高；各植被类型NDVI与气温和降水的相关程度高低以及响应速度的快慢决定于各植被类型的生长发育规律及其对气温或降水要求的高低     

Change of Flood Patterns in China under the Influences of Climate Change and Human Activities

Abstract

Based on the flood affected area (FA) data of the provinces in China from 1950 to 2005, the article discusses the change of the flood patterns in China, and investigates its relationship with climate change and human activities. The flood center shifted from North China and the Yangtze–Huaihe basin in the 1950s towards the south, north and west of China, and located in the south of the Yangtze River and South China after the 1990s. The FA in the western provinces was continuously on the rise since the 1950s. There are two characteristics for the future flood pattern in China. The pattern of “flood in the south and drought in the north” depends on the north–south shift of the maximum rainfall region in eastern China. The flood intensification to the west of Hu Huanyong’s line mainly results from the increase of rainfall, extreme precipitation and the melting of glaciers under the background of human activity magnification.