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...     

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.     

大兴安岭林草交错带植被NDVI时空演变及定量归因

探究植被动态变化并识别其驱动因素对区域生态环境恢复与可持续发展具有重要意义.基于2000～2020年MODIS NDVI数据与同期气象、 DEM和土地利用类型等数据,运用Sen+Mann-Kendall趋势分析与Hurst指数法,深入解析大兴安岭林草交错带植被时空变化特征,预测其未来演变规律,并引入地理探测器模型,定量揭示全域及不同自然地理分区尺度下,各探测因子及其交互作用对植被空间分异的影响程度和作用机制.结果表明：(1)时空演变上,2000～2020年大兴安岭林草交错带NDVI时空异质性明显,时间上以0.002 a^-1(P <0.05)的速率波动增长并于2011年发生上升突变;空间上呈“自西南向东北递增”分布格局,21年间NDVI等级转移以“中植被覆盖→中高植被覆盖”为主,植被改善区域面积远大于退化区域面积.(2)趋势预测上,大兴安岭林草交错带NDVI未来变化趋势主要为持续改善,占比37%,但以弱持续居多.(3)驱动机制上,风速、蒸发和相对湿度对全域NDVI空间分异的影响最为显著,21年间自然因素的影响呈削减态势,而人为因素的影响愈发增强,在不同植被区、...     

中国八大经济区GPP变化及影响因子协同机制

以中国和八大综合经济区为研究区,全面分析人文因子、土地利用类型、气候因子和地形因子对植被总初级生产力(GPP)空间分异的影响差异.利用MODIS GPP数据、气象数据、土地利用类型、DEM数据、夜间灯光和人口密度数据等,基于Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和地理探测器模型,在全国和经济区尺度上分析2000～2020年植被GPP时空变化特征,探测植被空间分异的影响因子及影响因子间的协同机制.结果表明,2000～2020年中国及八大经济区植被GPP整体呈波动上升趋势,呈上升趋势的区域占总面积的84.46%,其中,呈极显著上升区域占19.86%,主要分布在黄河中游综合经济区中部和大西北综合经济区东部.影响因子探测结果表明,湿度、日照时数、降水和土地利用类型是中国植被GPP空间分异的主要影响因子,其中,湿度的影响力最高,q值为0.64.经济区尺度上,湿度、日照时数、降水是影响东北、黄河中游、大西南和大西北综合经济区植被GPP空间分异的主导因子,而人文因子对东部和南部沿海综合经济区植被空间分异的影响较大.交互作用探测结果表明,中国植被GPP空间分异主要...     

基于空间尺度效应的西南地区植被NPP影响因子探测

植被净初级生产力(NPP)是评价陆地生态系统质量的重要参数,研究植被NPP时空演变特征及其驱动力对区域生态环境保护和可持续发展具有重大意义.基于MODIS NPP数据、气象数据、 DEM数据、人口密度数据、 GDP数据和土地利用类型数据,采用一元线性回归分析、 R/S分析和地理探测器模型,分析西南地区及其六大地貌单元植被NPP时空演变特征及未来变化趋势,探究植被NPP空间分异的影响因子.结果表明,2000～2020年西南地区植被NPP整体呈极显著上升趋势.地貌单元中,除青藏高原南部外,其余地貌单元植被NPP均表现为改善态势,其中四川盆地和云贵高原表现为极显著改善.西南地区的植被NPP变化斜率整体呈现“东高西低”的分布格局.西南地区及各地貌单元植被NPP呈上升趋势的区域面积均大于呈下降趋势的区域面积,但未来植被NPP变化趋势均以下降为主.地理探测器结果表明,除云贵高原植被NPP空间分异主要受气温影响外,海拔是西南地区及各地貌单元植被NPP空间分异的主导因子.交互探测结果表明,影响因子之间的交互作用均表现为双因子增强或非线性增强,其中,海拔∩温度对西南地区植被NPP空间分异的解释力最大.地...     

2000~2020年黄河流域植被时空演化驱动机制

以归一化植被指数（NDVI）作为植被覆盖及生长状况指标,基于2000～2020年MODIS NDVI数据及同时期气象数据,采用Theil-Sen斜率估算、Mann-Kendall检验、相关性分析和残差分析等方法研究了2000～2020黄河流域植被时空演化驱动机制.结果表明,2000～2020年黄河流域生长季NDVI均值以0.005 a^-1的速率波动上升,植被明显改善的区域主要分布于流域中游的秦岭山系、陕北高原和吕梁山系;黄河流域生长季NDVI与降水和气温的偏相关系数均值分别为0.57和0.49,降水对植被的影响高于气温;人类活动对植被生长起明显改善的区域主要分布在流域中部的陕北高原、吕梁山系和宁夏南部等区域,对植被生长起抑制作用的区域主要分布在银川、包头、西安、洛阳、郑州和太原等人类活动强烈的城市区域;人类活动和气候变化分别对黄河流域植被变化贡献了72%和28%,在人类活动和气候变化的驱动下,黄河流域植被生长得到改善的面积占流域面积的96.4%,其中人类活动贡献率大于80%的区域面积占34.3%,主要分布在流域中部和东南部.气候变化贡献率大于80%的区域面积占4....     

基于MGWR的长江流域植被演化及其影响因素

以2000～2022年长江流域植被覆盖度为因变量,以地形、气象、社会经济因素为自变量,借助能很好处理尺度差异的多尺度地理加权回归(MGWR)探讨植被时空变化及其影响因素.结果表明:2000～2022年长江流域植被覆盖度呈现波动变化,以改善为主,增长速度为0.245%/a;流域植被空间分布模式为东西低,中部高的空间分异;未来流域大部分地区有退化风险.不同影响因子对于长江植被的作用出现明显的空间差异,其中坡度、高程、气温及相对湿度是长江流域植被变化的主要驱动因素;值得注意的是人为因子对于植被的影响力相对较小.植被与各个影响因子的响应尺度具有显著差异,其中地形和气候因子等自然因素对于植被的作用尺度较小,仅为43,而社会因素的作用尺度较大(>870).     

东北地区植被时空演变及影响因素分析

基于2000~2020年MODIS NDVI遥感数据,辅以气象数据和土地利用数据,通过小波分析、Sen+Mann-Kendall趋势分析、Hurst指数、偏相关分析及残差分析法,以不同地形地貌为单元,对不同周期阶段下东北地区植被时空演变特征及其对气候变化和人类活动的响应机制进行深入解析.结果表明:时间上,21a间东北地区植被NDVI呈速率为0.0308/10a(P<0.001)的上升趋势,以16a第一主周期下10a左右的周期变化最为稳定;空间上,东北地区植被NDVI整体处于较高水平,但空间分异明显,呈“西南低东北高”的格局.各周期阶段均为NDVI改善面积大于退化面积且改善范围不断扩增.NDVI未来变化趋势主旋律为持续改善,占总面积的63.56%;响应机制上,东北地区植被NDVI受气候变化与人类活动共同影响.2000~2020年NDVI与气温、降水和相对湿度呈正相关,与日照时数呈负相关,其中降水对NDVI的影响作用最强,且随周期演替以降水为主导气候因子的面积显著递增.各周期阶段人类活动对NDVI变化均以正向促进为主,林业工程实施是植被状况改善的关键,而建设用地扩张是植被减少的主要原因.     

西南地区陆地植被生态系统NPP时空演变及驱动力分析

研究西南地区陆地植被生态系统净初级生产力(NPP)的时空演变特征及其驱动力,对区域生态环境保护具有重要的现实意义.利用2000～2021年MODIS NPP、1999～2021年基于站点的气象数据和2000～2020年土地利用类型等数据,结合主成分分析、残差分析、Theil-Sen Median趋势分析和偏相关分析等方法,研究西南地区陆地植被生态系统NPP时空演变及其对驱动力的响应特征.结果表明,时间上,2000～2021年西南地区植被NPP呈波动上升趋势,速率为3.54g·(m²·a)^-1.气候变化和人类活动影响下,农田、草地和森林生态系统NPP均呈上升趋势,但农田生态系统NPP的上升趋势最为显著.空间上,西南地区植被NPP呈上升趋势的面积占比为89.06%,显著上升和极显著上升的区域主要分布在广西南部、四川东部、重庆西部,以及云南和贵州交界处.气候变化和人类活动对西南地区植被生长具有双重影响,气候变化和人类活动影响下农田生态系统NPP呈上升趋势的面积占比均高于草地和森林生态系统.西南地区植被NPP与各气象因子的相关性呈明显地域差异.区域尺...     

1982—2015年长江流域植被覆盖度时空变化分析

量化植被覆盖变化及其与气候变化之间的关系,是当前全球变化和陆地表层生态系统研究领域的热点和难点。论文基于GIMMS-NDVI数据和气象数据,运用趋势分析、突变分析、偏相关分析以及残差分析,探讨长江流域植被覆盖度时空变化特征及其对气候和人类活动干扰的响应机制。结果表明：1）1982—2015年间长江流域除岷-沱江和太湖流域植被覆盖度为下降趋势外,其余均呈上升趋势,呈上升趋势的区域占流域总面积的69.77%,其中45.09%的区域呈显著上升趋势（P<0.1）;2）基于Mann-Kendall突变分析发现,1982—2015年间长江流域植被覆盖度年际变化存在突变现象,且区域差异性显著;3）气温与植被覆盖度的偏相关系数绝对值最大的像元占研究区总面积的43.31%,表明气温是长江流域近30 a植被覆盖度年际变化的主要影响因素;4）人类活动对长江流域植被覆盖度的影响力以持续增强为主,人类活动减弱的区域主要分布在金沙江流域、岷-沱江流域、汉水流域局部区域以及各大省会城市区域。     

长江流域植被净初级生产力对未来气候变化的响应

研究基于气象观测和B2气候变化情景数据,利用大气-植被相互作用模型(AVIM2)模拟了1981—2000年和2010—2050年两个时段内植被NPP的空间分布格局及其时间变化趋势并分析了其时空变化与气温和降水量的关系。研究表明1981—2000年流域内植被NPP的空间分布大致呈现自西向东、自北向南递增的趋势。未来长江流域气温将整体增加,但各地增温幅度不同。流域降水量有增有减,主要增加区域位于长江源头和上游及中游的江北地区。未来在气温增加幅度较小而降水量增加的区域,如长江源头和上游的青海、西藏、川西及云南的部分地区的植被NPP将增加。在气温增幅较大而降水量减少或者降水量增加不多的区域如长江中游和下游的广大地区植被NPP将减少。从植被类型来看,长江流域大部分森林、郁闭灌丛和农作物的NPP在B2气候变化情景下将减少,每年减少量分别在0~4.5 gC.m-2、0~2 gC.m-2和0~2.5 gC.m-2之间。高寒草甸、草地和稀疏灌丛的NPP将增加,每年增长量介于0~2 gC.m-2之间。     

基于MEA情景的长江流域氮平衡及溶解态无机氮通量:流域-河口/海湾氮综合管理

以长江流域氮循环为研究对象,基于千年生态系统评估框架下的4种情景,预测了2050年长江流域的氮循环在不同驱动因子作用下的未来变化趋势,并提出长江流域生态系统的优化管理的建议.研究结果表明,在1970—2010年期间,长江流域氮输入量增加了5倍,长江向河口输出的溶解态无机氮(DIN)通量增加了8倍,流域土壤中的氮已经达到饱和并且氮过剩量持续增加,流域对氮的截留率下降,水体输送的DIN通量增加,区域氮循环失衡问题日益严重.在千年生态系统评估框架下,预测在2050年,在采取积极措施的预测情境下,河流向河口和近海输送的溶解态无机氮通量将会比2000年有所下降,而在消极应对的预测情境下,河流向河口和近海输送的溶解态无机氮通量将会继续增加,从而加剧河口和近海地区水体的污染程度.非点源氮输入将是长江溶解态无机氮输出通量的主要来源,其中以化肥氮输入为主,其次为禽畜粪便氮输入,贡献率最低的是点源污水氮输入.情景预测及源解析研究表明,2050年长江流域-河口/海湾氮污染控制的重点在于减少长江下游-太湖流域、沅江-湘江-洞庭湖流域、赣江-鄱阳湖流域及岷江流域的化肥及畜禽粪便排放,2050年要实现长江水系水质全面达标,长江流域的氮输入量需要削减29%,其中长江下游-太湖流域削减40%,汉江流域削减43%,沅江-湘江-洞庭湖流域削减31%.从子流域尺度制定氮污染管理策略更适用于流域-河口/海湾系统框架下的综合管理.     

乌江流域固碳服务时空格局及驱动机制

生态系统提供的固碳服务是实现碳中和的重要手段之一,明确环境因子的驱动机制是有效提高固碳服务的重要基础.该研究以乌江流域为研究区域,利用InVEST模型核算乌江流域2000—2020年碳储量,并综合考虑社会-经济-自然系统中的影响因素,使用随机森林模型和部分依赖图模型(PDP模型)分析各因子对固碳服务的贡献度及驱动机制.结果表明：(1)2000—2020年,乌江流域固碳服务空间上呈东北高西南低的分布特征,表现为下游>中游>上游,时间上呈显著增加趋势,且上游的增速大于中游及下游.(2)时空尺度上,自然地表类因子均是对固碳服务贡献最大的环境要素,其中植被覆盖度在空间尺度上的贡献度最高,为55.08%;坡度在时间尺度上的贡献度最高,为34.46%.(3)各影响因子在时空上呈现出不同的驱动机制,其中人口密度的驱动机制变化最为强烈,在空间上,固碳服务随人口的增加而降低,在时间上,固碳服务整体随人口的增加而增加.(4)2000—2020年,人类活动的改变是乌江流域固碳服务增加的重要原因,气候变化也是较重要的影响因素.研究显示,固碳服务的高低虽受限于自然地表类环境因子,但人类活动的正面干扰...     

长江流域蒸发皿蒸发量及影响因素变化趋势

采用MannK-endall非参数检验方法和反距离权重插值法IDW对长江流域近40年来20cm蒸发皿蒸发量及其影响因素进行了时空变化趋势分析,研究结果表明:近40年来,长江流域年平均蒸发皿蒸发量在全流域和不同区域内均呈现显著的下降趋势,且中下游地区(99%的置信度)比上游地区(95%的置信度)下降趋势显著,夏季(99%的置信度)比其它季节下降趋势显著。影响蒸发皿蒸发量的主要气象因子太阳净辐射和风速呈现显著下降趋势,气温表现为显著升高趋势,但中下游地区夏季温度微弱下降,降水微弱增加,但中下游地区夏季降水显著增加。因此,长江流域年平均太阳净辐射和风速的显著下降是年平均蒸发皿蒸发量显著下降的主要原因,而中下游地区夏季气温的微弱下降和降水的显著增加使得中下游地区夏季蒸发皿蒸发量下降趋势尤其显著。     

无定河流域1956—2009年径流量变化及其影响因素

黄河是中国的第二大河,近几十年,黄河的径流量发生明显变化,分析径流量变化及驱动力,对流域治理及水资源的开发利用、解决水资源的供需矛盾,促进社会、经济、生态可持续发展等具有重要作用,因此分析径流量的变化趋势及驱动力已成为国内学术界的热点话题。无定河是黄河中游重要的一级支流,也是中游区水土保持措施实施最早的流域,因此以无定河流域为例分析黄河中游径流量的变化趋势及原因。论文首先分析白家川站1956—2009年径流量的变化趋势,并采用7种时间序列突变检验方法分析序列的突变点;其次,通过估算不同时期气候变化对径流量的影响,从而分析人类活动对径流量的影响。结果显示:1956—2009年无定河流域径流量显著减少,气候干旱化加剧;径流量时间序列突变发生在1971年和1997年,这与20世纪70年代大规模实施的水保措施及1997年以来的退耕还林等生态修复措施有关;70年代以来人类活动影响是径流量减少的主要原因。     

长江经济带典型流域重化产业环境风险及对策

长江经济带工业企业密集,环境风险点多,产业结构和布局不合理造成累积性、叠加性和潜在性的生态环境问题突出,制约了其持续健康发展.根据自然资源、社会经济和产业发展特征,选择3个典型流域（区域）（即重化产业最密集、人口最密集,重化产业布局性矛盾最突出的长江湖口以下干流区域;重大调水工程下游减水河段与涉水产业重点发展的汉江流域;生态系统脆弱的喀斯特地貌区与磷矿资源开发强度高的乌江流域）进行分析,并识别流域重化产业发展可能带来的环境风险问题及其演变趋势.基于保障“清洁长江”与“安全长江”建设的总体目标,按照“守底线、优格局、提质量、保安全”的调控思路,提出长江经济带典型流域重化产业绿色发展的优化调控对策和差别化生态环境保护与环境风险防控建议,为推动长江经济带的实施精准治理提供支撑,主要包括:①长江湖口以下干流区域以保障人居环境安全为目标,以各类工业园区为抓手优化布局,提升区域环境风险防控能力建设,研究制定长江沿岸地区持久性有机污染物控制对策;②汉江流域以流域环境承载力为硬约束,从国家产业政策战略高度调整汉江中下游的产业发展战略,严格控制高耗水和水污染产业的持续发展;③乌江流域以保障下游库区水质为目标,严控喀斯特地貌区域新增磷化工产能,研究喀斯特地貌区实施磷化工产业废水特别排放限值.