Consequences of Buffelgrass Pasture Development for Primary Productivity,Perennial Plant Richness,and Vegetation Structure in the Drylands of Sonora,Mexico

Abstract: In large parts of northern Mexico native plant communities are being converted to non‐native buffelgrass (Pennisetum ciliare) pastures, and this conversion could fundamentally alter primary productivity and species richness. In Sonora, Mexico land conversion is occurring at a regional scale along a rainfall‐driven gradient of primary productivity, across which native plant communities transition from desert scrub to thorn scrub. We used a paired sampling design to compare a satellite‐derived index of primary productivity, richness of perennial plant species, and canopy‐height profiles of native plant communities with buffelgrass pastures. We sampled species richness across a gradient of primary productivity in desert scrub and thorn scrub vegetation to examine the influence of site productivity on the outcomes of land conversion. We also examined the influence of pasture age on species richness of perennial plants. Index values of primary productivity were lower in buffelgrass pastures than in native vegetation, which suggests a reduction in primary productivity. Land conversion reduced species richness by approximately 50% at local and regional scales, reduced tree and shrub cover by 78%, and reduced canopy height. Land conversion disproportionately reduced shrub species richness, which reflects the common practice among Sonoran ranchers of conserving certain tree and cactus species. Site productivity did not affect the outcomes of land conversion. The age of a buffelgrass pasture was unrelated to species richness within the pasture, which suggests that passive recovery of species richness to preconversion levels is unlikely. Our findings demonstrate that land conversion can result in large losses of plant species richness at local and regional scales and in substantial changes to primary productivity and vegetation structure, which casts doubt on the feasibility of restoring native plant communities without active intervention on the part of land managers.     

Spatial and temporal distribution of the cloud optical depth over China based on MODIS satellite data during 2003–2016

The cloud optical depth(COD) is one of the important parameters used to characterize atmospheric clouds. We analyzed the seasonal variations in the COD over East Asia in 2011 using cloud mode data from the AERONET(Aerosol Robotic Network) ground-based observational network. The applicability of the MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) COD product was verified and compared with the AERONET cloud mode dataset. There was a good correlation between the AERONET and the MODIS. The spatial and temporal distribution and trends in the COD over China were then analyzed using MODIS satellite data from 2003 to 2016. The seasonal changes in the AERONET data and the time sequence variation of the satellite data suggest that the seasonal variations in the COD are significant. The result shows that the COD first decreases and then increases with the season in northern China, and reaches the maximum in summer and minimum in winter.However, the spatial distribution change is just the opposite in southern China. The spatial variation trend shows the COD in China decreases first with time and gradually increases after 2014. And the trend of COD in the western and central China is consistent with that in China. While the trend of COD shows a continuously increasing over time in northeast China and the Pearl River Delta.     

基于决策树的黑龙江省旱耕地分类

基于决策树和EOS/MODIS数据,参考黑龙江省的农事活动和农作物发育期数据,对该省旱耕地进行了分类。结果表明,利用MODIS较高时间分辨率的特点,提取该省植被物候信息,可以在较短时间内实现对旱耕地分布及面积的定量描述;由于黑龙江省的干湿冷暖差异较大,按气候特征分区进行旱耕地判识的效果较好,总体精度可达到85.27%,Kappa系数0.8415。该项研究可为黑龙江省旱耕地面积数据的及时获取提供参考。     

基于定量遥感技术的重庆市热岛效应

近年来，城市热岛效应不断增强，已经成为一个突出的城市环境问题。重庆市作为长江中上游特大型城市，工业发达，经济快速发展，市区热岛效应明显，但是很少对其研究。以2007年Landsat5 TM影像为数据源，利用单窗算法对重庆市城市地表温度进行反演，并进行城市地面亮温等级划分，在从城市土地利用类型、NDVI等方面对重庆市城市热岛效应强度和空间格局分布及其特征进行了探讨。结果表明：城区热岛现象显著，且分布不均匀；不同土地利用类型对热岛效应影响不同；城市地面亮温与NDVI呈明显的线性负相关关系。最后结合重庆市的特殊地形，提出了以下解决城市热岛效应的对策：加强城市规划，调整城市结构；构建最佳绿化结构，提高城市绿化率；改变能源结构，提高能源利用率，控制工厂废气排放量。     

2000~2014年黄土高原植被覆盖时空变化特征及其归因

基于MODIS-NDVI数据,辅以一元线性回归分析、Mann-Kendall检验、Hurst指数等方法,分析了2000~2014年黄土高原植被覆盖时空演变特征及其驱动因素.研究表明:近15年黄土高原NDVI呈显著增加趋势,增速为6.93%/10a(P<0.01);空间上,植被归一化指数,或归一化值被指数Normalized Difference Vegetation Index(NDVI)呈由东南向西北递减的分布格局,高值区主要分布在东南部的土石山区、河谷平原区;同时,500m以下和3500米左右的NDVI值最高;在趋势上,NDVI呈现增加和减小趋势的面积比重分别为88.24%和11.76%;Hurst指数表明研究区未来NDVI变化趋势呈持续性和反持续的比重分别为50.07%和49.93%,其中持续改善和由改善变为退化的面积分别占43.98%和44.28%;降水是影响NDVI变化的主要驱动因子,表现为NDVI随降水的增加而增加;人类活动也是影响NDVI的重要因素,且对NDVI有双重影响.     

北疆地区MODIS 3km气溶胶光学厚度与PM10质量浓度的相关性分析

利用2016年MODIS 3 km分辨率的气溶胶光学厚度(AOD)日产品、PM_(10)质量浓度以及相关气象数据,开展了北疆地区AOD与PM_(10)质量浓度的相关性分析.结果表明,AOD与PM_(10)质量浓度的直接相关程度较低,相关系数仅为0.294.对比分析了利用能见度数据对AOD进行垂直订正,然后再用相对湿度数据对其进行二次订正(AOD垂直-湿度订正)和利用能见度数据对AOD进行垂直订正和相对湿度数据对PM_(10)质量浓度进行订正(AOD垂直订正-PM_(10)湿度订正)两种订正方法,结果指出"AOD垂直订正-PM_(10)湿度订正"可显著提高二者之间的相关性.订正之后,北疆地区AOD与PM_(10)质量浓度的相关系数达到0.755,呈显著正相关;阿勒泰的订正效果最好,相关系数为0.837.最后,基于垂直订正后的AOD和湿度订正后PM_(10)建立两者之间的最优拟合模型,并利用新建的模型反演了北疆地区PM_(10)质量浓度.反演得到的PM_(10)质量浓度与经过湿度订正后PM_(10)呈显著正相关,相关系数为0.688;昌吉和伊宁的反演效果最好,相关系数分别为0.910和0.829.本研究结果表明MODIS 3 km AOD产品经过垂直和湿度订正后,可作为北疆地区监测PM_(10)质量浓度的一个有效手段.     

福建近岸海域悬浮泥沙浓度遥感定量监测研究

论文在分析MODIS数据对海洋水体反射光谱特征的基础上,选用合适的探测波段构成悬浮泥沙遥感参数,并根据2003~2004年福建近岸海域海洋监控区内9个站点的海洋水色数据建立悬浮泥沙浓度遥感定量反演模式。利用已建立的模式对2001~2005年福建近岸海域悬浮泥沙浓度进行遥感反演,根据反演结果分析该海域悬浮泥沙浓度的分布及其变化特征,着重分析闽江口海域的悬浮泥沙运动特点。结果表明:福建近岸海域悬浮泥沙浓度与基于MODIS蓝光(0.438~0.448μm)和绿光(0.545~0.565μm)探测波段数据构成的遥感参数呈指数函数关系,定量反演效果比较理想,反演结果能客观地揭示福建近岸海域悬浮泥沙的浓度分布及其变化特征,为今后对该海域悬浮泥沙运动规律的深化研究奠定了基础。     

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。     

大山包黑颈鹤自然保护区植被覆盖度遥感监测及分析

基于2001、2006年的TM/ETM遥感数据,利用像元二分模型,估算出不同时期内大山包黑颈鹤自然保护区的植被覆盖度,并对其变化进行了定量分析。结果表明,2006年较2001年的植被覆盖度呈增高趋势。植被覆盖度的变化与人类活动有密切关系,大山包黑颈鹤自然保护区核心区居民异地迁移工程以及国家级自然保护区的建立是大山包黑颈鹤自然保护区植被覆盖度增高的重要原因。     

2000—2014年四川省气溶胶时空格局及其驱动因子定量研究

论文研究四川省2000—2014年气溶胶光学厚度的时空演变趋势,并综合自然和人为两方面因素,从区域尺度上对四川省气溶胶光学厚度演变的驱动力进行定量研究,更进一步从像元尺度上分析驱动力的空间分异。结果表明：1）四川省以中部盆地为气溶胶光学厚度高值中心区且增长趋势最为明显,川东平行岭谷值较小且有轻度减少趋势,川西高原、川西南山地值最小,但有轻度增长趋势;2）区域尺度上,对气溶胶光学厚度驱动力主导因子进行定量研究,建立了气溶胶光学厚度（AOD）与GNP、降水量和归一化植被指数的多元回归模型,即AOD=0.849+0.567×GNP-0.909×降水量-0.077×归一化植被指数,该模型较好地体现了在更为宏观的区域层面上四川省气溶胶光学厚度演变驱动力的定量作用;3）像元尺度上,驱动力的空间分异表现为中部盆地气溶胶光学厚度主要受人为和地表因素影响,川东平行岭谷、川西高原和川西南山地气溶胶光学厚度受气象和地表因素影响较多。由于川渝地区秋冬季多云雾,有效的气溶胶卫星观测数据偏少,因此如何在秋冬季获取气溶胶光学厚度有效数据是未来应加强的工作;在驱动力因子方面人为因子的选取划分可以进一步具体化;由点到面的插值会影响驱动力因子数据的精度,故如何通过高精度的插值方法来提高数据的精度亦是未来提高驱动力定量研究准确性的发展方向。