基于SPOT-VGT的黄河流域植被覆盖时空演变

植被是土地覆盖中的最主要部分,是连接土壤、大气和生物等要素的自然"纽带"。植被覆盖动态变化对全球能量循环和物质循环具有重要影响,是全球变化研究的重要内容之一。黄河流域作为我国重要的粮食生产基地,其环境变化直接影响到流域经济的可持续发展。为了快速准确地提取地表植被状况,了解黄河流域生态环境,利用1998—2011年的SPOT-VGT遥感数据,结合地理信息技术,采用均值法和趋势分析法对黄河流域植被NDVI时空分布特征和变化趋势进行了动态监测。结果表明,(1)黄河流域14年NDVI均值的空间分布整体特征是东南部平原、盆地和西部山地植被状况要好于北部地区。其次,黄河流域属于干旱半干旱地区,植被发育主要依赖于水文条件,所以沿黄河干流和支流区域也具有较高的植被NDVI值。(2)黄河流域植被NDVI年均值近14年间整体呈缓慢增长趋势,1998—2000年呈现急剧减少态势,2001—2003年出现了较为快速的增长,2004—2011年又出现了较长时间的连续增长过程。(3)黄河流域植被NDVI基本不变的区域约占研究区总面积的71.13%;植被NDVI轻微改善的区域约占流域总面积的27.30%,且主要分布于流域东南部的盆地、平原和西部的山地、丘陵地区,植被NDVI退化的区域面积约占流域总面积的0.98%。黄河流域自1998年以来,植被NDVI整体在不断提高,生态环境在不断改善。     

1982—2015年黄河流域植被NDVI时空变化及影响因素分析

在全球变化的背景下,刻画植被动态、定量分析气候和人类活动对植被变化的影响对于改善生态系统结构和功能具有重要意义.基于GIMMS-NDVI3g数据、结合土地利用数据和气象数据,采用趋势分析、残差趋势等方法,多尺度、多时段、多类型研究1982—2015年黄河流域植被动态变化,并定量分析气候变化和人类活动对NDVI变化的贡献...     

近53年黄河流域降水时空分布特征

利用黄河流域76个气象台站近53 a（1960-2012）的逐日降水资料,采用国际上通用的极端降水事件指数,应用一元线性回归法、移动平均法和径向基函数空间插值法,研究了黄河流域极端降水指数时空变化特征。结果表明：（1）时间上,黄河流域年平均降水量在过去53 a下降趋势较为显著,降水倾向率为-7.2 mm/10a;极端降水量变化趋势表现较为稳定,极端降水倾向率为-0.64 mm/10a,呈不断降低趋势;极端降水强度倾向率为-0.078 mm/10a,呈不断下降趋势;极端降水比率总体表现为微弱增长趋势,倾向率为0.49 mm/10a。（2）空间上,降水量空间分布具有明显的差异性,由北至南呈阶梯式逐渐增多趋势,其中降水量最少的地区是以银川为代表的周边区域,最多的地区为黄河流域南部区域;极端降水量从北至南也具有逐渐增多态势,与降水量具有相似的空间分布特点,且极端降水量越多的地区降水总量也相对较多;极端降水强度表现出由流域西部向东部逐渐增多的趋势,西部最低值为不到20 mm/d,逐渐向东过渡到最大值为76 mm/d;极端降水比率的分布呈由北向南逐渐递减的特点,并且出现了以银川为中心的极大值和以西安为中心的极小值分布格局。     

基于改进遥感生态指数的宁夏生态环境质量时空变化

在遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index,RSEI)的基础上引入PM₁₀作为大气环境质量指标,提出了改进的遥感生态指数(Improved remote sensing ecological index,IRSEI),并基于IRSEI分析了宁夏2000-2020年的生态环境质量时空分布格局与演变,以及宁夏生态环境质量的变化趋势,此外还深入讨论了不同的指标归一化方式对IRSEI结果的影响。结果表明,1)2000-2020年,宁夏生态环境质量呈现“先上升,后下降,又上升”的趋势,21年间IRSEI从0.329上升至0.426,总体上升了约29.48%;空间分布上,生态环境质量等级为“优”和“良”的地区主要分布在宁夏北部、南部以及黄河流域沿岸,生态环境质量等级为“差”和“较差”的区域主要分布在宁夏中部。2)宁夏生态环境质量改善面积远大于退化面积,21年间改善面积占比达到54.42%,且极强改善区域集中在宁夏南部,中部以较强改善为主,退化面积占比为14.98%,主要分布在北部城市区域。3)趋势分析结果表明,宁夏生态环境质量呈改善趋势的区...     

渭河流域地表植被覆盖对气候变化的响应研究

气候变化通过改变植物生长环境,从而影响植物生长。了解植物与气候之间的内在关系,长期动态监测和评估植被覆盖情况至关重要,同时有利于深刻理解生态恢复机制。渭河流域地理位置特殊,生态环境脆弱,在其周围及黄河下游生态环境保护中有重要地位。为揭示植被时空变化格局以及对气候变化的响应,以渭河流域作为研究对象,采用差值法、线性回归斜率法及相关系数法分析2000-2019年渭河流域在不同气候分区下NDVI分布特征及NDVI与降水、气温的相关性和滞后性。研究结果显示：（1）2000-2019年,渭河流域NDVI呈波动上升的趋势,各分区NDVI增长率表现为半干旱区(0.053 8/10 a)>半湿润区(0.044 3/10 a)>干旱区(0.036 6/10 a);(2)2000-2009年、2009-2019年NDVI均表现为改善态势,但2009-2019年改善程度减缓,斜率从0.072 7/10a降低为0.035 1/10a,差值法改善区面积由98.20%降低到86.12%,线性回归斜率法改善区面积由87.69%减小到61.86%;(3)在季尺度、月尺度上,与降水相比,气温对渭河流域植被生...     

2000-2021年汾河流域植被时空演变特征及地形效应

运用NDVI数据在长时序上考虑不同地形绝对面积差异来评价汾河流域植被变化趋势的研究目前比较匮乏。为科学认识汾河流域植被变化及其地形效应,基于2000-2021年的MODIS NDVI数据并结合地形数据,采用线性趋势分析与地形差异修正的方法,分析了汾河流域植被的时空分布及演变特征,并探讨了其在海拔、坡向和坡度上的生长变化差异。结果表明,（1）近22年汾河流域植被NDVI呈流域中部低、外围高、低海拔盆地平川区小于高海拔山脉区的分布格局,随地形和土地覆盖类型变化规律性显著。2000-2021年汾河流域植被总体呈改善趋势,年际变化速率为0.07/(10 a),其中,63.24%的区域植被NDVI显著增加,33.78%的区域植被基本不变。（2）汾河流域植被NDVI分布和变化存在明显的地形效应,随着海拔递增,植被NDVI先减小后增大再减小,2 200-2 400 m海拔范围内NDVI最大;不同坡向的植被NDVI差异较小,但总体北坡大于南坡、东坡大于西坡,东北坡最大;随着坡度增加,植被NDVI阶梯式增大,20°-35°坡度范围内NDVI最大。（3）2000-2021年汾河流域不同地形的植被NDVI年...     

静乐县生态脆弱性时空演变与分区研究

生态脆弱性研究是区域生态环境恢复与治理的重要依据。基于人为-自然因素综合作用体系,选取表征人类活动、社会经济、植被、气象、土壤和地形地貌等14个因子构建静乐县生态脆弱性评价指标体系。运用空间主成分分析法,结合遥感数据和地理信息系统技术,对山西省静乐县2007和2017年生态脆弱性进行定量评价和分区,揭示区域生态脆弱性时空演变特征。结果表明:(1)通过主成分特征分析发现,地形起伏度、土壤侵蚀程度、人均耕地面积、年均降水量和人均GDP是影响研究区生态脆弱性的主要因素。(2)静乐县生态脆弱性类型主要由微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱和重度脆弱4类组成。2007年以轻度脆弱和中度脆弱为主,2017年以中度脆弱和重度脆弱为主。空间上均呈现"中部高-两边低"的格局。(3)研究期内,各类生态脆弱性等级相互转移的总面积为662.84 km~2,以轻度和中度脆弱转移为主。轻度脆弱主要转向中度脆弱,转移面积为472.90 km~2;中度脆弱主要转向重度脆弱,转移面积为187.65 km~2。研究区空间上基本呈现"轻度向中度演变、中度向重度演变"的趋势,生态形势严峻。(4)根据时空演变特征将研究区划分为生态修复区、生态持平区和生态退化区。研究成果可为静乐县及同类型地区开展生态修复治理工作提供科学支撑和研究思路。     

基于空间马尔科夫链的关中地区生态安全时空演变分析

生态系统内部和生态系统之间都不是封闭的,各要素间均存在着相互作用。利用已获得的陕西关中地区生态安全格网化评价结果数据,运用空间马尔科夫链对该区域的生态安全时空演变进行了分析,得出以下四个结论：①区域背景在关中地区生态安全趋同时空演变过程中起着相当重要作用;②不同区域背景在区域生态安全等级转移中所起的作用也各不相同;③一个区域生态安全等级向上或向下转移的概率与该区域和周围邻居之间的差异程度不成比例;④空间马尔可夫转移概率矩阵为＂区域趋同的时空演变＂现象提供了空间上的解释。实践表明,空间马尔可夫链方法为定量分析地理环境对区域生态安全变化的空间效应提供了方法依据,值得进一步研究和讨论。     

中国焦化场地近20年时空演变特征及驱动因素

落后的焦化工艺产生的粉尘、烟气和化学废气进入空气,可对场地周边及较远区域造成严重的大气污染;剩余氨水、粗苯分离水等废水排入水体或农田会造成区域水体与土壤污染;废水泄露和固体废物(如焦油渣)管理处置不当,污染物直接进入土壤也会造成场地土壤污染.文章通过国家企业信用信息公示系统、天眼查和文献数据库等共享数据平台收集中国存在...     

黄河流域农业资源环境效率时空演化特征及影响因素

探讨农业资源环境效率对于推动黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。通过构建农业资源环境效率综合评价指标体系,采用超效率SBM模型和空间计量模型,对1990—2017年黄河流域9省(区)农业资源效率时空分异特征及其演变过程进行测度与刻画,并进一步探讨其影响因素。结果表明:(1)研究期间黄河流域9省(区)农业资源环境效率总体呈现缓慢波动上升趋势,且总体水平较低,山东和四川处于引领地位。(2)黄河流域农业资源环境效率总体呈现下游上游中游的空间分布格局。从空间格局演化来看,流域农业资源环境效率空间分异特征较为明显,呈现以山东和四川为核心的"双核"特征;从上、中、下游来看,则呈现"中心-外围"特征。(3)从影响因素结果分析来看,农业经济发展水平、农业生产技术水平和种植业结构对流域农业资源环境效率具有显著促进作用,而财政支农政策、工业化水平、环境规制和农业受灾率则具有一定阻碍作用。最后,提出了黄河流域强化农业科技支撑、农业生态环境保护和农业基础设施建设等方面的对策建议。     

近60年汉江流域侵蚀性降雨的时空变化特征

汉江流域是水土流失与洪涝灾害严重的地区。侵蚀性降雨是剧烈土壤水蚀的原动力,是洪涝灾害的直接致灾因子,因此对汉江流域侵蚀性降雨特征的研究具有重要的实践意义。利用汉江流域及其附近地区47个站点逐日降雨观测资料,采用常规统计学方法计算研究区逐年年降雨量、侵蚀性降雨量以及暴雨量平均值,进而得到降雨特征值逐年距平百分率及变异系数(Cv),分析了这3个将于特征值之间的相互关系,揭示了汉江流域降雨的时间变化特征。借助于地理信息系统技术,将汉江流域逐年降雨特征值在ARCGIS里采用Kriging方法进行空间插值,得到年均降雨特征值的空间分布,分析了研究区3个降雨特征值的空间分布特征。研究结果表明:1951-2012年汉江流域多年平均降雨量为886 mm,日降雨量≥12 mm的侵蚀性降雨量为614.1 mm,日降雨量≥50 mm的暴雨量为167.6 mm。研究期间内,3个降雨指标均在波动中下降,但下降趋势不显著,没有表现出显著的干湿趋势;年侵蚀性降雨量和年降雨量变化具有显著的一致性,但侵蚀性降雨的变化幅度大于降雨量的变化幅度;年暴雨量的变化特征与年降雨量的变化特征亦相似,但年暴雨量的波动幅度较年侵蚀性降雨量、年降雨量更大。1951-2012年汉江流域年均降雨量、侵蚀性降雨量及年暴雨量在空间上均从东南向西北递减,降雨的异常程度很高。研究结果可增进对汉江流域降雨变化规律的认识,为汉江上游植被生态恢复及中下游的防洪减灾提供参考意见。     

降雨过程后北京城区PM2.5日时空变化研究

随着人类环境意识的增强,人们对城市雾霾天气的忧虑与日俱增,PM2.5的时空变化和对人体健康的影响已成为关注的焦点。以往的研究多集中在不同季节或年际的变化,本文通过统计环保局发布的位于北京城区13个逐时浓度监测点降雨前后PM2.5质量浓度,并在城区布设14个采样点昼夜连续监测一次降雨后72 h内PM2.5质量浓度变化情况,研究北京市城区降雨后PM2.5日变化规律及空间分布特征,由此分析降雨对PM2.5日变化规律的影响。同时对比PM2.5与同步气象数据（温度、相对湿度）和交通数据（车辆量、车速）最值频率分布情况,进而对PM2.5日变化特征进行成因分析。随后利用GIS空间分析方法,分析了PM2.5的日空间分布特征。结果表明,降雨对颗粒物的去除作用明显,一次降雨可使PM2.5质量浓度平均下降56.3%。雨后72 h内PM2.5质量浓度均小于60μg·m-3,降雨后1 h内PM2.5质量浓度处于稳定状态,在随后的12 h内PM2.5浓度值都处于下降状态。降雨过程只降低PM2.5的质量浓度值,并不影响其日变化规律。PM2.5的日变化规律以19时为界,表现出明显的昼夜差异。白天的变化规律呈现凹型,夜间的变化规律呈现拱型。PM2.5质量浓度峰值多出现在23时或0时,谷值多出现在下午15时,该特征受气象因素影响较大,受交通源的影响作用不明显。早高峰期间,PM2.5质量浓度变化主要受交通源的影响;晚高峰期间,交通源和气象因素共同影响PM2.5质量浓度。研究区PM2.5日空间分布特征同样存在明显的昼夜差异。白天PM2.5空间分布特征为南部高北部低;PM2.5在夜间的空间分布特征则多表现为四周高、中心低,三环外围区域多为高值区。     

黄河三角洲潮沟湿地植被空间分布对土壤环境的响应

潮沟在黄河三角洲广泛存在,且分布有多种独特的湿地植被类型。通过设置有代表性的28个样地,获取了植被种类、多度和土壤环境因子数据;并运用双指示物种（TWINSPAN）,对黄河三角洲潮沟分布区植被进行了群落类型划分,得出研究区共有7种类型植物群落;同时利用典范对应分析（CCA）阐明了这些植被群落空间分布与土壤环境因子之间的关系,其分析结果显示构成黄河三角洲土壤盐分的主要是Cl-和Na＋,距离海洋的远近和土壤含水量共同影响土壤含盐量,盐地碱蓬和中华柽柳分布主要取决于土壤含盐量、Na＋含量及距离海洋距离,而各种植被类型的分布与土壤全磷（TP）、全氮（TN）、有机质、Ca2＋及Mg2＋含量存在一定的关系。     

近年来长江流域气溶胶光学厚度时空变化特征分析

利用2000年3月至2011年2月MODIS Level3遥感反演大气气溶胶光学厚度（AOD）产品数据,结合中国地形的3大阶梯分布,分析近年来长江流域气溶胶光学厚度的时空变化特征。结果表明,近12年来,长江流域的年平均AOD值在0．38,～,0．44之间变化,其中“第一阶梯”年平均AOD呈极显著下降趋势（P〈0．01）,“第二阶梯”和“第三阶梯”则呈上升趋势,但趋势不显著（P〉0．05）;4季平均AOD除春季呈下降趋势,其他3季均为上升趋势,其中冬季上升速率最快,线性倾向率为0．004·a-1（P〈0．05）,春季AOD与其他季节的差距在逐步减小;长江流域3大阶梯AOD具有鲜明的季节变化特征,基本上是春夏季较大,秋冬季较小,具体表现为春季最大,从夏季到冬季逐渐减小,冬季到来年春季跳跃性增高,但由于地理位置、地形、气候、人类活动等因素的影响,不同区域又有所差异;AOD年平均值和四季平均值均表现为“第三阶梯”〉“第二阶梯”〉“第一阶梯”。长江流域年平均AOD变化空间差异显著,其中显著减少区域占整个流域面积的17．54％,主要分布在“第一阶梯”;显著增加的区域仅占流域总面积的5．23％,主要分布在“第二阶梯”和“第三阶梯”。另外,由于海拔、地形及山脉阻挡等诸多因素影响,导致在地形阶梯间高程突变线左右两边的狭窄区域,AOD分布存在低处明显大于高处的现象。这些结果有助于长江流域的区域气候变化和环境研究。     

黄河沉积物对磷的吸附行为

研究了黄河流域9个沉积物对磷的吸附行为,用修改后的Langmuir等温吸附模型对吸附实验数据进行了拟合,得到最大吸附容量PAC、Langmuir吸附平衡常数k.利用所得拟合参数通过公式计算方法得到EPC_0,以此判断沉积物是磷"源"还是磷"汇",分析了沉积物组成及其理化性质与磷吸附特征的关系.结果表明,各沉积物的吸附,解吸平衡磷浓度EPC_0范围在0.0031～0.109 3 mg/L,,其值也较低,与可解吸的内源磷含量正相关,与地理位置没有表现出相关性.在本研究条件下,在壶口张家湾断面,沉积物对磷表现为"汇";而其他沉积物对磷表现为"源",但释放量和吸附量不大.黄河沉积物对磷的最大吸附容量PAC的范围为0.073～0.454 mg/L,吸附能力较弱,沉积物的最大吸附容量与沉积物的有机质有较好的正相关关系.此外,沉积物对磷的吸附存在明显的固体浓度C_S效应,吸附滞后角随着C_S的增加而增大,随着同体浓度的增加,沉积物对P的吸附量逐渐降低,但EPCC_0值却增大,体现了颗粒物在磷循环中的两性作用.     

生物环境因子对树干呼吸时空变异的影响

树干呼吸是解释森林生态系统生产力变化的关键过程之一.测定树干呼吸速率,理解其生物环境调控机制,有助于构建森林碳循环模型,提供森林碳收支的估测精度.本文比较分析了树干呼吸3种测定方法,指出活体测定法与质量平衡方法的结合使用,可以更深入地进行树十呼吸机理研究.针对树十呼吸速率时空变异,着重探讨温度、树干液流的重要影响机制,并比较分析了不同森林生态系统的维持呼吸年通量,维持呼吸年通量与林龄、维度、年均温和降水量呈显著线性相关.表4参84     

黄河下游断流研究进展

介绍了黄河下游断流的发生特点、断流成因及断流对三角洲人民生产生活及对生态环境的影响三个方面的研究成果和进展。这些研究表明:黄河下游断流是自然与人为因素叠加所致,但主要影响因素为人类活动,而气候变化、源区生态环境恶化也是导致黄河径流减少的重要因子,但由气候变化引起的黄河径流量改变的百分比还未确定;黄河下游断流对河口海域生态系统、三角洲演变、工农业生产及城乡人民生活等方面都会产生影响,严重断流时会导致三角洲土地利用格局发生变化,并产生一系列生态问题。今后一段时间,要研究保障区域生态安全的生态用水量,合理利用黄河水量的丰枯周期,从根本上解决黄河下游的断流问题。     

Impacts of climate change/variability on the streamflow in the Yellow River Basin, China

Changes of streamflow reflect combined effects of climate, soil and vegetation in the basin scale. This study was conducted to investigate the response of streamflow to the climate changes/variability in different scales of the Yellow River Basin (YRB). The spatial distribution and temporal trends were explored for precipitation and potential evapotranspiration (PE) during 1961-2000 to illustrate climate change/variability and impacts of climate change/variability on streamflow were explained by investigating the relationship of precipitation, PE and streamflow in the YRB. The results presented that: (i) precipitation and PE exhibited different spatial distribution patterns and temporal trends in different regions, and most stations showed negative trends for precipitation in the basin; (ii) the relationship of streamflow with precipitation and PE showed high nonlinearity, and the magnitudes and patterns of streamflow response to precipitation and PE displayed different patterns varied with the dry conditions in different region or years; and (iii) the precipitation elasticity of streamflow (?_P) was 1.80, 1.08, 1.78 and 1.95 in Lanzhou, Toudaoguai, Huayuankou and Lijin respectively, while the PE elasticity of streamflow (?_ET) was −3.41, −4.40, −4.52 and −4.20 in above four scales, respectively, from which can be seen that streamflow was more sensitive to precipitation in wet region than in arid region and inversely it was more sensitive to PE in arid regions than in wet regions. Furthermore, precipitation elasticity of streamflow calculated from the partial correlation presented a reasonable result to show the combined effect of precipitation and PE on streamflow.