基于GIMMS NDVI和MODIS NDVI数据集,通过一元线性回归模型构建1982-2020年GIMMS-MODIS长时序NDVI数据集,辅以趋势分析、显著性检验以及相关性分析等方法,研究1982-2020年可可西里自然保护区植被NDVI时空分布特征以及变化趋势,并基于像元尺度分析了NDVI对温度、降水变化的响应.结果表明:1982-2020年年均温度、年均降水量均呈现显著上升的趋势,上升速率分别为0.06 ℃·a-1、5.59 mm·a-1;1982-2020年NDVI变化呈现由西北向东南逐渐增加的趋势,夏季NDVI值最大,变化最为明显;冬季NDVI值最小,变化趋于平稳;植被年均NDVI与年均气温表现为不显著的正相关,基于像元尺度分析,NDVI与温度之间的相关性以正向居多且大于NDVI与降水的正相关比例,以秋季的相关性最强,温度对NDVI的影响大于降水.

为深入了解气候变化对我国热带亚热带季风区植被物候的影响,该文基于 2001-2020 年MODIS EVI时序数据,采用Double Logistic法和阈值法提取华南三省(区)植被物候参数,分析了华南三省(区)植被物候的时空变化特征.结果表明,研究区植被返青期主要集中在第90～105天,枯黄期在第320～335天,生长季在第220～235天.20年来植被返青期推迟,枯黄期基本不变,生长季缩短.在空间分布上,返青期在两广地区自西向东、自北向南逐渐推迟,海南则自东北向西南逐渐推迟;枯黄期表现为在两广中部晚、周边早,在海南中部早、周边晚的分布特征;生长季在两广地区整体自西向东逐渐缩短,在海南则自西南向东北逐渐延长.随着海拔增高,不同地区和不同植被的返青期差异较大,且波动性较大,而枯黄期先推迟后提前,生长季先延长后缩短.这揭示了气候变暖背景下华南三省(区)植被物候的变化特征,对更全面认识我国南方植被对气候变暖的响应有指导意义.

水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)是深入理解生态系统碳、水循环及两者耦合关系的重要指标,然而我国重要森林类型之一的竹林的WUE时空格局及其驱动机制研究不足.通过MODIS净初级生产力(NPP)和蒸散(ET)数据得到竹林区WUE,采用线性趋势法计算WUE年际变化率表征变化趋势,并应用地理加权回归(GWR)模型分析了 WUE与气候和地形等10个驱动因子的关系,探究了中国南方竹林区近20年间(2000-2019)WUE驱动机制.结果表明:(1)2000-2019年中国南方竹林区WUE多年均值为0.89 gC m-2mm-1,呈显著下降趋势,下降速率为0.0028 gC m-2 mm-1 a-1,ET上升速度大于NPP上升速度是造成WUE下降的主要原因;WUE呈南高北低的空间分布格局,83.5％区域的WUE呈下降趋势.(2)基于GWR模型的WUE驱动力分析发现,WUE变化最强的驱动因子是CO2浓度和年降水量,而海拔、坡度等地形因子的驱动作用较弱,人类活动因子在大部分区域对WUE存在较小的正向驱动作用.明晰了我国竹林区近20年间对气候与环境变化的响应规律,为制定竹林适应性管理措施,并更好地发挥竹林在缓解气候变化方面的作用提供科学依据.

泥炭藓是陆地生态系统中最重要的固碳植物之一,固碳量约占全球土壤碳的15％.近几十年来,由全球气候变暖导致的泥炭藓沼泽水热状况变化对泥炭藓的固碳量和速率产生影响.选取我国最重要的亚高山泥炭沼泽——神农架大九湖泥炭藓沼泽为试验区,以分析中纬度地区泥炭藓沼泽植被生长状况受气候变化的影响.研究以2000-2017年MODIS植被指数NDVI和EVI为数据源,通过对比Logistic模型订正后的NDVI和EVI时间序列在泥炭藓沼泽植被生长状况监测中的优劣,选出最佳指标以获得18年来泥炭藓沼泽植被生长状况的变化趋势.研究结果表明:1)Logistic模型能够很好的消除泥炭藓沼泽植被指数时间序列的噪声;2)在季节和年际两个时间尺度上,EVI对泥炭藓沼泽植被生长状况的监测效果均优于NDVI.在季节周期上,虽然EVI和NDVI均得到泥炭藓沼泽植被生长周期规律,但EVI更灵敏.在年际分析中,EVI有更大的值域响应空间,以准确反映泥炭藓沼泽植被的年际变化规律;3)由EVI获得18年来泥炭藓沼泽植被变化趋势指出,泥炭藓沼泽植被呈显著微弱增长,年均EVI增长率为3.8‰(R2=0.45,P＜0.01).相比于EVI年均值,EVI年内最大值(R2=0.47,P＜0.01)更敏锐的反映泥炭藓沼泽植被生长状况的动态变化.

基于MODIS-NDVI时序数据,利用像元二分模型估算宁夏灵武白芨滩自然保护区2000-2019年的年最大植被覆盖度,分析保护区整体及不同管理站范围的植被覆盖度(Fractional Vegetation Coverage,FVC)时空变化特征,并结合气象数据计算了2000-2019年该保护区生态系统防风固沙功能,并分析了其时空格局及其变化原因,结果表明:(1) FVC在季节和年尺度上均呈上升趋势,年增长量达0.013;不同阶段的植被覆盖类型变化明显,由第一阶段以低覆盖度类型为主逐渐转变为第五阶段以中覆盖度类型为主;(2)不同管理站范围的FVC变化趋势不同,其中甜水河管理站、大泉管理站、羊场湾管理站及长流水管理站西侧的FVC增长快,且拟合好;(3)该保护区潜在风蚀量、实际风蚀量均逐渐减少,防风固沙率逐渐上升,防风固沙功能逐渐增强,明显体现在第三、四、五阶段;(4)不同管理站范围的防风固沙功能均持续增强,其中大泉管理站的防风固沙率增幅最大,从第一阶段的53.39％升至第五阶段的74.44％,增幅达21.05％;临河白芨滩和马鞍山管理站防风固沙率增幅较小,分别为15.81％、15.50％.总体来看,保护区2000-2019年的FVC增幅显著,植被空间变化规律明显,防风固沙功能整体上呈逐渐增强,一定程度上说明了该保护区的生态保护建设成效显著.

植被物候直接反映了植被对环境变化响应的动态过程,对研究植被与气候的关系具有重要意义.基于遥感植被时序数据,探讨秦巴山区典型山地-米仓山地区植被物候变化及其对气候的响应.利用MODIS NDVI时序数据,采用动态阈值法获取米仓山地区植被物候参数;借助于Theil Sen斜率、Mann Kendall趋势检验方法结合植被类型数据分析研究区物候时空变化;采用偏相关方法分析物候变化与气温和降水之间的关系.结果 表明:(1)米仓山地区植被生长季始期(SOS)主要集中在第80-110d,海拔每上升100m,SOS大约推迟0.6d;生长季末期(EOS)主要集中在第250-300d;生长季长度(LOS)主要集中在130-210d.除低海拔区域受人类活动影响物候波动较大外,EOS和LOS随海拔变化存在2000m分界线,其下物候随海拔升高物候明显推迟或缩短,其上物候变化趋于平缓.(2) 16a来植被SOS呈提前趋势,提前幅度为0.47d/a,提前的像元占74.03％,其中,达到显著提前的像元占12.21％ (P＜0.1);EOS整体呈提前趋势,提前幅度为0.22d/a;LOS略有延长,延长幅度为0.26d/a.(3)区域常绿型森林植被SOS晚于同垂直带的落叶型森林植被;草地、常绿阔叶灌木林SOS提前趋势最明显,变化率分别为-0.80、-0.71d/a;EOS提前趋势最明显的是针阔混交林和落叶阔叶林.(4)SOS主要受3月平均气温和4月降水的影响,3月平均气温升高以及4月降水增加导致SOS提前;EOS主要受10月降水的负向影响.

气溶胶作为悬浮分散在大气中的固态或液态微小颗粒物,对人体健康具有巨大影响,探索区域大气气溶胶变化特征和规律,对监测评估大气环境质量(尤其是人口聚集的城市地区)具有重要意义.本研究以东南亚、南亚和西亚"21世纪海上丝绸之路"沿线9个典型支点城市为例,基于MCD19A2 550 nm AOD产品,结合气象因素、土地利用数据和夜间灯光数据等,探讨亚洲发达城市区域带气溶胶的时空分布、变化特征、影响因素和成因驱动.结果表明:2013-2018年间,9个城市气溶胶光学厚度(AOD)年平均值从高到低依次为卡拉奇、多哈、吉大港、曼谷、科伦坡、胡志明市、新加坡、瓜达尔和仰光.受区域气候系统和气溶胶类型的影响,各地区年、季和月AOD时序特征差异显著.大多数城市AOD高值区主要分布在城市中心区域或社会经济(如工农业)快速发展的地区.不同气象因素对各地区AOD的影响略有差异:降雨量、相对湿度和风速对东南亚4个城市(胡志明市、曼谷、新加坡和仰光)的影响较大,温度、相对湿度和风速与南亚4个城市(吉大港、科伦坡、卡拉奇和瓜达尔)和西亚多哈的AOD相关性较大.城市区域AOD受社会经济、城市化发展以及气象因素耦合协同作用的综合影响,其中,卡拉奇表现得最显著.

2019年亚马逊生态区内的火灾引起全世界关注,围绕这次火灾,仍有若干问题亟待解决:燃烧范围到底集中在哪些区域,持续时间以及受灾程度有待探究,是否出现降水异常偏少的严重气象干旱问题.本研究使用MOD14A2火产品、MCD64A1火烧迹地、降水、地表覆盖类型等多源数据,借助地理信息系统、遥感技术,对亚马逊生态区内火灾的时空变化特征进行分析.利用Spearman相关系数,分析火灾与降水的时空相关关系,对起火原因进行合理推定.结果 表明:亚马逊生态区内火灾的时空分布有较为明显的特征,在时间上体现为集中发生于7月末至9月末,在空间上体现为多数火点分布于研究区域南部的巴西和玻利维亚,并且主要发生在常绿阔叶林生态系统和稀树草原生态系统;降水量与滞后1～2个月的火灾数目呈显著负相关,在一定程度上影响火灾的时序分布,但空间相关系数接近0,说明降水与火灾在空间上不存在直接相关性,加之部分火灾分布在人类活动频繁的区域,与人为因素存在一定的关联.

基于MODIS—NDVI时序数据,运用ArcGIS软件,采取植被指数法和趋势分析法,估算了宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区2000—2019年植被覆盖度,分析研究了植被覆盖变化趋势及其与地形因子的关系.结果表明:该保护区植被覆盖度由波动变化不明显逐渐变为波动上升趋势.植被覆盖类型以低覆盖度和中覆盖度类型为主.随着高程的增加,植被明显改善类型占比逐渐降低,植被无明显变化类型占比逐渐升高;坡度越平坦的地区植被改善越明显,且北坡和西坡的植被改善情况好于东坡和南坡.总体来看,该保护区2000—2019年的保护成效显著,但仍需要对植被覆盖度低的区域实施生态保护建设,并重点关注地势高、坡度大的区域.

珠三角城市群是我国城市化高度发展的区域,城市化气候效应尤其是热岛效应对城市生态系统及其生境产生重大影响.本研究基于2000、2005、2010、2015和2019年MODIS地表温度(LST)数据和土地覆被数据,定量测度地表热环境和生态系统服务价值(ESV),并借助解耦分析模型,分析珠三角城市群2000-2019年LST与ESV之间的解耦状态,揭示两者之间的权衡关系,进而对城市群内部LST与ESV之间协同状态的时空分异进行分析.结果表明:2000-2019年,珠三角城市群地表热环境空间格局时序变化相对稳定,但呈现出核心区高位波动、外围区低位波动的空间分异;珠三角城市群ESV呈现空间分布稳定而时间序列下降的趋势,城市群区域内9座城市ESV降幅均超过9％;珠三角城市群地表热环境与总体ESV,以及与供给、调节、支持服务价值之间呈现的解耦状态以弱负解耦和强负解耦为主,显示出较为明显的权衡关系,表明珠三角城市群生态系统仍然受到城市化环境特征的显著影响,解耦状态的时空分异与城市化水平在城市群内部的空间分异有关.珠三角城市群未来生态政策的制定须考虑城市群内部城市化水平差异以及城市化环境特征与生态系统之间的权衡状态的分异,精准制定生态管控和修复方案,提高生态规划效率和实施效果.