不同尺度视角下大敦煌NPP分布格局研究简

利用2000-2010年大敦煌境内及周边地区的17个气象站点和MODIS数据,通过改进的光能利用率概念模型（CASA）,反演了大敦煌NPP的空间格局,并从年尺度和月尺度上分析大敦煌NPP与气候变化的关系。研究表明：①2000-2010年间,大敦煌的NPP出现稀疏的“小块状”或“条带状”分布,平均NPP为55.89gC/（m²·a）;②大敦煌年降雨量从东南（202.03mm）向西北（34.03mm）呈现递减的趋势,年均温从中间呈“条带状”分布的高值区（10.54℃）向南北两个方向递减形成低值区（4.27℃）;③以年为尺度,大敦煌的绿洲草原区和戈壁荒漠区与年降水量的关系比年均温密切;④以月为尺度,大敦煌NPP与月降水量和月均温的相关性比年尺度低,其原因是植被生长更依赖水热的共同作用,而与单一气候因子的相关性降低;绿洲草原区对降水量存在时滞与累积效应,戈壁荒漠区不存在时滞与累积效应。     

2000年～2006年东北地区植被NPP的时空特征及影响因素分析

东北地区作为全球变化的敏感区域,分析其植被生产力变化特征及其对气候变化的响应具有重要意义。本文基于EOS/MODIS卫星遥感资料,对东北地区植被净初级生产力（NPP）变化的时空特征及主要影响因素进行分析。结果显示,2000年～2006年,我国东北地区植被年NPP主要集中在(200～400)gC/(m^{2·年)区间,平均值为400.85gC/(m2·年),高于同期全国植被年平均NPP（360.97gC/(m2·年)）11.02%。长白山地、大兴安岭和小兴安岭等森林分布区年平均NPP较高,辽河平原、松嫩平原和三江平原农业区及呼伦贝尔草原东部草原区次之,而呼伦贝尔草原西部草原区,松嫩平原西部的农牧交错区及内蒙古赤峰市农牧交错区年平均NPP最小。对东北地区主要植被类型的年均NPP分析,针阔叶混交林年均NPP最大,草地年均NPP最小。一元线性回归分析表明,东北地区2000年～2006年年均NPP变化特征以基本不变的趋势为主,年均NPP增加的面积略高于减少的面积,占东北地区总面积的30.51%,减少地区的面积占总面积的27.43%。土地覆被变化是影响植被NPP变化的重要影响因素之一。植被NPP与气候因子的相关性分析表明,降水是影响东北地区陆地植被净初级生产力的主要因素。}     

京津冀地区植被净初级生产力时空分布及其与地形因子的关系

基于2000-2014年中分辨率成像光谱仪MODIS的MOD17A3数据,分析了京津冀地区植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空分布,探讨高程和坡度因子对植被NPP的影响。结果表明,京津冀地区2000-2014年年均NPP主要集中在200～300 gC/(m~2·a)。2000-2014年植被NPP波动变化,并呈增长趋向。15年间植被NPP均值2004年最高,高达356 gC/(m~2·a),其次是2008年,为313 gC/(m~2·a),最低是2001年,为223 gC/(m~2·a)。京津冀北部地区年均NPP与经向地带分异规律一致,由东向西递减;京津冀西部地区年均NPP与纬向地带分异规律一致,由南至北递减。京津冀中部地区太行山东部存在一个高值区。高程和坡度是植被NPP变化重要因子,并且随着高程和坡度升高,植被NPP降低。     

井冈山保护区植被NPP时空变化特征及与气候因子的关系

井冈山国家级自然保护区在中亚热带天然常绿阔叶林生态系统碳循环研究中具有重要的科学价值。本文使用250 m分辨率MODIS NDVI遥感数据和中国气象站点数据驱动CASA模型,模拟了井冈山2000-2016年植被净初级生产力(NPP)动态变化,并分析了NPP与气候因子之间的关系。结果表明,井冈山地区植被NPP主要集中在420～480 g C·m~(-2)·a~(-1)(面积占比90. 91%);在2000-2016年间呈波动中下降的变化趋势,下降速率为4. 83g C·m~(-2)·a~(-1)。井冈山地区植被NPP极显著减少(占比11. 33%)和显著减少(占比23. 00%)的区域主要分布在中南部。月尺度和年尺度的NPP变化曲线与气温和太阳总辐射变化较为吻合,与降水的吻合性稍差。年NPP与太阳总辐射之间显著相关;月NPP与降水、气温和太阳总辐射之间均为显著相关,但与降水之间的相关性弱于与气温和太阳总辐射的相关性。     

1991年至2000年中国陆地生态系统蒸散时空分布特征

生态系统蒸散（ET）的时空动态是研究气候变化和陆地生态系统碳水循环的重要因子,与生态系统的净初级生产力（NPP）密切关联。基于1991年～2000年NOAA-AVHRR遥感数据、气象数据以及土壤数据和其他辅助数据,利用改进的生态系统过程模型（Boreal Ecosystem Productivity Simulator, BEPS）,模拟了中国陆地生态系统不同时间尺度ET的空间分布格局,分析了10年来中国陆地生态系统ET的时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明：20世纪90年代中国陆地生态系统ET呈上升趋势,10年ET平均值为442.55mm/a;最高值为475.91mm/a,出现在温度和降水都达到峰值的1998年;最低值为425.59mm/a,出现在年降水量最少的1992年。中国陆地生态系统年ET与年均温和年总降水量显著正相关,而年ET与年总降水量的相关性（R² = 0.950, P<0.05,n= 10）优于与年均温的相关性（R2 = 0.399, P<0.05,n=10）,说明降水可能是中国陆地生态系统年ET变化的主要决定因子。中国陆地生态系统年ET表现出明显的空间分布格局：从西北地区到东南地区呈三级阶梯逐渐增加,与相应的降水分布格局类似;而基于不同植被类型和气候带的年ET表现出一定的地带性规律。从时间格局上看,ET的年内变化主要表现为单峰形式,而年际变化和相应植被类型及气候条件有关。全国年ET变化趋势在空间上有很大的异质性。     

植被NPP变化及其对气候的响应——以俄罗斯布里亚特共和国地区为例

以遥感影像数据和地表气象观测数据为基础,运用改进后的CASA模型对2000年-2008年俄罗斯布里亚特共和国地区的植被NPP进行估算,并验证了模型的精度以及分析了植被NPP的变化规律及其与气候因子的相互关系。研究结果表明:改进后的CASA模型可以运用于布里亚特共和国地区植被NPP的估算,其模拟精度较高;布里亚特共和国地区植被NPP在2000年-2008年期间,总体为波动中呈现上升趋势,年际变化率为0.39gC/(m2·a)。植被NPP的月份变化为4月-7月份为快速增长期,7月份到达峰值,8月-10月份为急骤下降期,11月-次年3月为植被NPP积累停止期,月增长率为9.93gC/(m2·month);主要气候因子温度、降水量、太阳辐射和土壤含水量的年际变化中,只有太阳辐射呈下降趋势,其余均呈现上升趋势;植被NPP与气候因子的相关性在年际水平上表现并不特别明显,却在月份水平上相当明显;积温和降水是该地区植被NPP的主要限制因子。     

2001-2010 年东北三省植被净初级生产力模拟与时空变化分析

本文基于改进的CASA光能利用率模型,利用遥感数据、气象数据、土地覆盖类型数据作为模型输入参数,估算了中国东北三省2001-2010年的植被净初级生产力(NPP),并利用MOD17A3 NPP产品与本文估算NPP进行了精度对比分析。结果表明,东北三省10a平均的植被NPP为304.643g C/(m2·a)。不同土地覆盖类型NPP差异明显,阔叶林>混交林>针叶林>农田>灌木>草地>城镇>未利用地>水体。年NPP在2001-2005年间出现了上下波动的趋势,且不同土地覆盖类型NPP的时空变化趋势不同,森林覆盖区域具有明显的逐年下降趋势(-1.217g C/(m2·a)),未利用地则具有明显的逐年上升趋势(2.35g C/(m2·a))。通过对3个气象因子(降水、辐射量、温度)、3个模型参数因子(APAR累积量、光能利用率ε、NDVI累积量)与NPP的相关性分析可知,APAR累积量与NPP的相关性最大,研究区平均相关系数达到了0.703,温度与NPP的相关系数最小,研究区平均相关系数为0.011。     

石羊河流域出山口径流特征及其与山区气候变化相关关系分析

采用Mann-Kendall与Morlet小波变换对石羊河流域出山口近50年(1956年～2005年)的径流量进行趋势和周期性分析，结果显示石羊河流域出山口年径流量总体呈现平稳波动走势，近50年来处于历史较低时期。该径流存在30年以上尺度的年际变化和年代变化，以及22年左右的尺度、14年～15年尺度、约12年尺度和10年以下尺度的周期变化；中长尺度周期变化突出，30年表现为第一主周期。石羊河流域出山口年径流的周期变化与乌鞘岭站年降水量和年均气温周期基本上都能在同一周期上下浮动，其中出山口年径流量与乌鞘岭山区年降水量相关系数为0.61，说明地表径流量主要是由山区降水补给；年径流量与山区年均气温变化呈0.28的反相关，说明该流域近50年来出山口径流与山区气温呈反比，即径流量随年均气温上升而减少，相关性暂时不十分明显。     

1972—2021年浙江省气温和降水变化的多时间尺度分析

本文利用浙江省68个国家气象站1972—2021年的年降水量和日平均气温资料,采用线性倾向率法、累积距平法、Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验和小波分析等数理统计分析方法,对浙江省近50 a来的气候变化特征进行研究。结果表明：(1)浙江省近50 a来,年均气温显著上升,气候倾斜率为0.39℃/10a;年降水量整体呈现小幅度的上升趋势,波动现象比较明显,气候倾斜率为38.339 mm/10a;(2)年均气温在1997年左右出现了1次明显突变,经历了1次低温到高温的转变;年降水量则在2010年左右出现明显突变,2010年是浙江省年降水量逐渐增加的开始;(3)小波分析结果显示浙江省近50 a来的气候变化的第一主周期为30 a;年均气温主要存在着24～32 a的长周期规律,短周期规律不显著;年降水量的震荡周期存在24～32 a、14～24 a、8～12 a、4～8 a的多尺度嵌套结构;(4)目前处于小波系数等值线气温高值中心及降水低值中心,等值线尚未闭合,预测未来一段时间将继续处于年均气温偏高、降水偏低的周期内。     

浅析全球变暖背景下西藏南部大气运动尺度的变化对其暴雨灾害性天气发生的影响

文章选取了1984～2000年西藏南部12个台站的资料,并定义了反映大气运动尺度的表征量Q,通过Q和暴雨比(年暴雨量/年降水量)的相关性确定区域大气运动尺度的变化对暴雨灾害性天气发生的影响.分析表明,1984～2000年西藏南部大气运动尺度的变化与暴雨灾害性天气的发生发展关系密切,两者的变化趋势呈负相关.1984～1992年大气运动尺度在增大,暴雨比在减少;而在1992～2000年大气运动尺度在减小,中小尺度的天气系统在增加,暴雨灾害性天气日趋严重.     

东北地区农田净初级生产力时空特征及其影响因素分析

本文在GIS技术的支持下,利用2000年-2006年MODISNPP(净初级生产力)数据、气象数据和土地利用数据,在经过统计数据验证之后,将东北地区农田生产力划分为五级:高产、较高产、中产、较低产和低产。在此基础上,分析了东北地区农田生产力的空间分布特征与时间变化规律,并分析了气候因子和地形因子对农田生产力的影响。结果表明:东北地区农田以旱田为主,占总面积的89.8%,农田净初级生产力自西向东、自北向南逐渐增加;旱田年均NPP变化范围在(309.8~329.5)gC(/m2·a),水田年均NPP介于(323.5~341.7)gC(/m2·a)之间,二者的年际变化趋势一致;2000年-2006年,东北地区农田NPP均值由309.1gC(/m2·a)上升至331.4gC(/m2·a);旱田(水田)NPP与气象因子以及地形因子的相关分析结果表明:生长季降水与旱田(水田)NPP呈现显著正相关,相关系数分别为0.53和0.37;生长季气温与旱田(水田)NPP呈微弱负相关关系;由于东北地区农田多分布在平原区,地形因子(高程、坡度、坡向)对旱田(水田)NPP的影响不大。以上结果表明,降水是影响东北地区农田净初级生产力的最重要因素。     

2000年至2008年松嫩平原生长季蒸散量时空格局及影响因素分析

蒸散是地表能量平衡与水量平衡的重要组成部分,研究松嫩平原生长季蒸散量时空格局及影响因素对该区农作物生长环境评价、水资源高效利用具有重要意义。本研究以MODIS产品为主要数据源,通过陆面能量平衡算法SEBAL及Penman-Monteith方程估算了松嫩平原2000年-2008年生长季(5月-9月)的陆面实际蒸散量,分析了蒸散量的空间分布特征及时间变化趋势,并在月时间尺度上通过基于像元的相关分析法探讨了蒸散量与主要气候因子(降水量、平均气温、平均相对湿度、平均风速、日照时数)相关性。结果表明:①除水体、沼泽湿地等高蒸散特性地物外,松嫩平原生长季蒸散量具有从西南部向东部、东北部逐渐增加的变化趋势,呈明显阶梯状变化,松嫩平原2000年-2008年生长季蒸散量的区域平均值呈明显下降趋势(P0.05),多年平均值为612.63mm,最大值(669.31mm)出现在2000年,最小值(570.79mm)出现在2005年;②受气候条件、土壤供水状态及植被覆盖度等因素影响,松嫩平原生长季各月蒸散量差异明显,7月蒸散最强烈,高达141.60mm,9月由于降水减少、气温降低,月蒸散量仅81.35mm;③对蒸散量与主要气候因子进行基于像元的相关分析得知蒸散量与降水量、平均气温的正相关性极其明显,而蒸散量与平均相对湿度的相关性在林地、水体分布区以负相关为主,在其他区域则以正相关为主,蒸散量与平均风速、日照时数的相关性相对较弱。     

黄河源区植被净初级生产力时空变化特征及其对气候要素的响应

以2000-2010年MODIS NPP数据为基础,并结合该区同期气温和降水量数据,采用趋势分析和偏相关分析法研究了黄河源区植被NPP年累积量(aNPP)时空变化特征及影响因素.结果表明: 受水热条件和植被类型分布的地带性规律影响,黄河源区植被aNPP呈由东南向西北逐渐递减趋势.常绿针叶林aNPP最高,高寒草原aNPP最低.2000-2010年黄河源区植被aNPP呈显著增加趋势,线性增长率为3.64gC/(m²·a),其中高寒沼泽、常绿针叶林、高寒草甸和高寒草原aNPP的增长率分别为4.47gC/(m²·a)、4.08gC/(m²·a)、3.61ggC/(m²·a)和3.53gC/(m²·a).植被aNPP显著增加区域占研究区面积的46.67%,并主要分布在黄河源区中下游的河谷地带.植被aNPP显著减少区域仅占研究区面积的0.03%,在空间上呈零星分布.植被aNPP与6-9月平均气温和6-7月降水量呈显著正相关性.植被aNPP与温度呈极显著正相关和显著正相关的区域分别占研究区面积的58.53%和18.36%,并主要分布在黄河源区西部、中部和东南部.植被aNPP与降水量呈极显著正相关和显著正相关的区域分别占研究区面积的3.87%和11.27%,并主要分布在黄河区北部.气候的暖湿化是导致黄河源区植被aNPP增加的主要原因.     

河套地区发展节水农业的探讨

1 灌区背景 　　巴盟河套灌区地处我国西北干旱区,年均降水量仅128～213mm,且年际分布极不均匀,主要集中在7、8、9三个月,占全年降水量的73%左右;年均蒸发量高达2 105～2 298mm,主要集中在5、6、7三个月,占全年蒸发量的52%左右,降水少、蒸发大,干旱少雨是这一地区的主要气候特点.长期以来,引黄灌溉导致土壤含盐量、地下水位较高,因此而造成的盐渍化土地面积占灌区耕地面积比例高达68%,土壤盐渍化是这一地区的主要土壤问题.……     

中亚地区1982年至2002年植被指数与气温和降水的相关性分析

本文利用1982年～2002年间AVHRR-NDVI数据和气候研究组(CRU)降水与气温数据,分析了中亚5国21年来NDVI年际与季节变化特征及其与气候因子的相关关系.结果表明:①在植被生长季,53%地区NDVI年变化率＜±0.0005NDVI/a(无变化),40%地区NDVI年变化率＞0.0005 NDVI/a(增加),6%地区NDVI年变化率＜-0.0005 NDVI/a(下降):按照植被覆盖类型,除常绿林、高山草甸年均NDVI呈一定的上升趋势,变化率分别为0.0014 NDVI/a(P0.05=0.001),0.0009 NDVI/a(P0.05=0.001),落叶林、草原、作物、草原化荒漠NDVI没有显著变化(P0.05＞0.05);②年均NDVI与降水、温度相关性分析结果表明,49.00%的地区年均NDVI与年降水量呈正相关,52.33%的地区NDVI与春季降水量正相关,33.69%的地区NDVI与夏季降水量正相关,70.00%的地区年均NDVI与各季气温弱相关,仅17.78%的地区年均NDVI与年均气温正相关;6种植被类型NDVI与降水、气温相关关系为,常绿林、高山草甸年均NDVI与年均气温分别低度、显著正相关性,相关系数分别为0.432(P0.05=0.05)、0.557(P0.05=0.009);草原、作物与年降水量分别显著、低度正相关,相关系数分别为0.5111(P0.05=0.018)、0,476(P0.05=0.029);落叶林NDVI与夏、冬季降水量低度正相关,相关系教分别为0.415(P0.05=0.061)、0.461(P0.05=0.035);草原化荒漠NDVI与春季降水量正相关但不显著,相关系数为0.415(P0.05=0.061).     

1982年至2003年藏北高原草地生态系统NDVI与气候因子的相关分析

本文利用1982年～2003年GIMMS每15d合成的归一化植被指数(Normalized Difference VegetationIndex,NDVI)数据集和藏北高原8个气象站1981年～2003年逐月气象资料,用相关分析研究了NDVI与6个气候因子的相关性及其时气候因子的时滞响应情况,同时计算了气温、降水和风速3个气候因子与NDVI的偏相关系数.结果表明:①除噶尔和改则之外,6个站的NDVI与同期月均气温、月均最高气温、月均最低气温、月均相对湿度和月降水量都呈高度正相关(P<0.001),其中与月均最低气温的相关性最好,NDVI与当月降水量的相关系数为那曲>索县>安多>当雄>班戈>申扎;月均风速与藏北高原草地NDVI呈高度负相关(P<0.001;当雄除外,为D<0.05);②NDVI对气温和降水的响应有滞后效应:改则和噶尔NDVI对气温滞后3个月,其它6个站滞后1个月;噶尔NDVI对降水的滞后期为2个月,其它7个站均滞后1个月;申扎和改则(噶尔)NDVI对空气湿度分别滞后1和2个月,其它5个站无滞后;那曲、安多、班戈和申扎NDVI对降水的累积滞后期为1个月,当雄和索县为2个月,改则和噶尔为4个月,NDVI对降水响应的累积滞后相关系数从东到西呈降低趋势;③除改则和噶尔之外的6个站NDVI变化受气温的影响大于降水;在气温-降水-风速组合下,除改则和噶尔之外的6个站NDVI第一相关因子仍是气温,但索县、那曲、班戈和申扎属于气温-风速-降水驱动型,安多和当雄属于气温-降水-风速驱动型.藏北草地NDVI与气候因子的相关性受植被类型、海拔、年降水量和年平均风速的影响.     

毛乌素沙漠气候变化空间分布比较研究

随着全球气候的变化,毛乌素沙漠区气候日趋暖干化。该文应用毛乌素沙漠区内部包括内蒙古(乌审旗)、陕西(府谷)、宁夏(盐池)三个地区1971年--1998年均温,春、夏、秋、冬各季月平均气温及1961年--1998年降水量,春、夏、秋、冬各季月平均降水量,研究气候暖干化在毛乌素沙漠区内部的空间差异。分析结果表明：①近30a来整个毛乌素沙漠区气候趋于暖干,但其内部尚存在较明显的差异;②乌审旗、盐池及府谷年均温显著升高,尤其冬季是三个地区增温幅度最大的时期,且远大于全国的冬季增温率。其中府谷升温幅度较小,乌审旗是者中增温幅度最大的地区;③乌审旗、盐池及府谷年降水量减少趋势明显,乌审旗减少幅度最大,秋季是三个地区降水减少幅度最大的季节,春、夏、冬三季减少趋势不明显,这三个地区春季降水有明显的相关性。总的来说,乌审旗、盐池及府谷在气候变化方面有一定的差异,但其暖干化的趋势是一致的,尤其是秋季的暖干化趋势更为相近。     

扎兰屯近50年气候变化特征与趋势分析

在全球变暖大背景下,对扎兰屯市气象观测站1961年~2010年气温与降水量数据进行线性倾向率与滑动平均分析。最终结果表明,扎兰屯市近50年年平均温度为3.18℃,并呈线性逐年增温,气候倾向率达到0.41℃/10a。年均降水量486.4mm,其年际变化不明显。     

中国小流域径流对气候变化的敏感性分析

全球变暖导致的水文水资源问题越来越突出。为了预测气候变化对径流水资源的影响,本文利用全国469个小流域20多年年平均降水量、年平均气温和年平均径流量数据,细分不同的气候情景,分析径流变化对气候变化的响应程度。结果表明：一般来说,径流与降水变化趋势一致,与气温变化趋势相反,但是在局部地区由于温度的升高增加的降水超过蒸发的影响,径流随着气温升高反而增加;干旱地区径流对气温比对降水的响应更加显著,而在湿润地区径流对降水比对气温的响应更加显著;其中年平均气温11℃－15℃、年降水量400 mm---800 mm的华北地区,年均径流深对年均降水量的响应最敏感,而年平均气温低于5℃、年降水量低于400 mm的内蒙古高原西部及新疆北部的天山和阿尔泰山迎风坡低山地带,年均径流深对降水的响应最小;年均降水量200 mm ---400 mm、年平均气温6℃---10℃的内蒙古高原东部,气温对径流的影响最明显,而年平均气温16℃---25℃,年平均降水量800 mm---1600 mm的长江中下游地区、西南的大部分地区以及华东华南的大部分地区,径流对气温的响应相对不显著。     

长江上游降水变化及其对径流的影响

利用长江上游地区60个国家基本、基准站1960年-2009年的月降水量资料和干流区屏山、寸滩和宜昌3个水文控制站同期径流资料,分区域对长江上游地区的降水量、径流量变化趋势以及降水量和径流量的相关性进行了分析.主要结论如下:①年降水量呈上升和下降趋势的气象站点空间分布相对集中,分别分布在屏山站以上流域和屏山站以下流域;屏山站以下流域和整个长江上游地区年降水量近50年呈现下降趋势,屏山站以下流域秋季降水量的显著减少是长江上游年降水量减少的主要原因;②整个长江上游月降水量趋势从1月-7月以上升趋势为主逐渐转变到8月-12月以下降趋势为主,且月降水量变化趋势空间分布有从3月份至9份月由屏山站以下流域开始逐渐向长江源头过渡的趋势,到9月份整个长江上游基本呈减少趋势;③与降水量变化趋势基本一致,屏山站以下流域寸滩和宜昌站年径流下降趋势显著的主要原因是5月-11月径流的减少,且秋季下降显著,而屏山站春、夏、冬和年径流呈上升趋势,且春季和冬季上升趋势很显著;④整个上游地区面雨量与径流量具有很好的相关性,同期面雨量与径流量在月、季和年尺度上相关性都较显著.屏山以上流域隔月相关比同期相关性强.