基于MaxEnt模型西南地区高山植被对气候变化的响应评估

采用1∶100万的中国植被类型图以及19个气候环境变量数据,基于最大熵(MaxEnt)算法和ArcGIS空间分析模块构建西南地区高山植被地理分布的气候适宜性预测模型,模拟其在基准期(1960—2000年)和不同气候情景下(A2、A1B和B1)的气候适宜性分布格局,并评价其对气候变化的适应性。结果表明:MaxEnt模型分析研究区高山植被地理分布气候适宜性的适用性非常高(AUC=0.93);最暖月均温、最湿季均温、最冷月均温等温度变量是限制其地理分布的主要气候因子;研究区高山植被地理分布的气候适宜区主要集中在西藏自治区、青海省、四川省西部及云南省西北部的部分地区;完全适宜、中度适宜、轻度适宜、不适宜的面积所占总面积比例约为1∶1∶2∶5;1960—2050年研究区高山植被潜在地理分布的气候适宜性面积有不同定程度的减少;未来3种气候变化情景下高山植被地理分布对气候变化的适应性分布格局基本一致,均为不适应区所占总面积比例较大;伴随气候变化,研究区高山植被的适应性减弱,体现在其潜在地理分布对气候变化的适应区分布范围减少;海拔5000—5500m适应性较强,适应区所占面积比例最大(53%左右);3500—4500m适应性最弱,适应区所占面积比例最小(5%左右)。

基于NDVI滇池水华特征的时空变化研究

相较于其他传感器,MODIS数据在水质监测方面具有明显优势。基于2000-2017年的MODIS影像16d合成250m×250m分辨率的归一化植被指数(NDVI)数据,应用ArcGIS、GetData、Grapher10等软件对数据进行处理,从逐年、逐月到逐旬详细分析了滇池地区NDVI的时空分布规律,探讨了不同等级蓝藻水华的分布面积和空间变化特征。结果表明,(1)时间变化上,2000-2017年间滇池年NDVI总体呈现减少趋势,蓝藻水华覆盖度有所降低,富营养化偏向减轻;多年平均的轻度水华面积约占滇池总面积的54.99%,中度水华和重度水华面积分别占总面积的27.42%和17.59%;11-4月滇池以无水华区域为主,5-10月以轻度水华为主,中度水华主要出现在5-10月,重度水华则集中在7-9月;蓝藻水华的暴发时间大约在7月上旬和8月下旬,其重度水华面积分别达到11.4%和14.0%。(2)空间变化上,滇池蓝藻水华的暴发格局总体呈现"北重南轻"的分布态势,水华较严重的区域集中在北部草海、断桥、晖弯和滇池边界;但从变化趋势上,NDVI减小,表征蓝藻水华覆盖度减少的地区主要分布在滇池北部的断桥和中部部分区域。该研究结论可为丰富滇池水质监测方法,建立实时预警系统,以及水资源的合理利用与有效管理提供科学依据。

2000—2016年云南地区植被覆盖时空变化及其对水热因子的响应

基于2000—2016年MODIS-NDVI数据,利用趋势分析法以及线性相关分析等方法对云南地区植被月变化趋势、年际变化趋势进行详细分析;探讨植被覆盖变化与主要气候水热因子的关系。结果表明:研究区大部分地区植被覆盖良好,年NDVI的平均值为0.55,其中NDVI较高值(>0.8)区域主要分布于南部,而西北部和中部城市地区NDVI值较低;自2000年开始,研究区NDVI总体呈显著(P<0.05)增加趋势,年NDVI的变化斜率为0.0036,植被覆盖呈增加趋势的区域占研究区总面积79.80%;不同季节(春、夏、秋、冬)和生长季的植被状况均呈良性发展趋势;湿润指数和水热综合因子在滇西北与NDVI多呈负相关,在滇中地区以正相关为主;春、夏、秋3个季节NDVI受降水影响较大,而冬季NDVI则受气温影响较大;受降水影响较大的区域主要分布在中部和南部,受气温影响较大区域主要分布在滇西北、滇东北地区; NDVI在不同月份对气候因子的滞后时间存在差异,NDVI与当月气温的相关性强于与当月降水的相关性,植被生长对气温的响应无明显滞后效应,对降水存在3个月的滞后期。

西南地区生长季植被覆盖时空变化特征及其对气候与地形因子的响应

为探究西南地区生长季植被覆盖时空变化特征以及驱动因子如何定量影响其动态变化,基于MODIS NDVI数据,通过趋势分析、变异系数、相关分析等方法研究了西南地区2000—2016年生长季植被覆盖的时空变化特征,并结合气候因子、DEM数据,分析了植被覆盖对气候与地形因子的影响程度。结果表明:西南地区近17年来生长季NDVI呈增长趋势(0.009/10 a),其中4月份增速最显著(0.029/10 a);呈增加趋势的区域占研究区总面积71.94%,主要分布在东部与东南部区域;植被覆盖变化以较低稳定(31.15%)与中度稳定(25.36%)占主导。研究区NDVI与气温、降水的相关性在空间分布上主要以正相关为主;月尺度NDVI与气候因子的相关性高于年尺度的值;植被覆盖度与月平均气温的相关性高于其与月降水量的相关性,植被生长对降水月变化的响应不明显,对气温的响应无明显滞后效应。研究区平均NDVI在海拔大于4 000 m区域最小(0.30),在坡度0°~5°区域最小(0.37),但是NDVI的显著退化趋势则是以海拔大于4 000 m处最大(14.33%);海拔大于4 000 m区域主要受降水控制,坡度5°~15°区域主要受气温控制;坡向对植被生长变化的影响没有海拔和坡度影响大。

昆明市中部城-郊-乡梯度上土壤重金属分布特征及其污染评价

基于航空遥感影像,选取昆明市典型的城-郊-乡样带,利用地理信息系统(ArcGIS 10.2)和景观格局分析(Fragstats 4.2)软件,选用4个城市化指标,基于主成分分析(PCA)和多元线性回归分析对研究区域城市化水平进行量化,在此基础上结合土壤重金属采样结果,对研究区域土壤重金属的空间分布特征进行分析,评价其污染水平。结果表明,昆明市中部城、郊、乡土壤中各重金属含量总体均符合土壤环境质量Ⅱ级标准,其中Pb、Cr、As的平均含量分别为53.35、45.33、16.81 mg/kg,Pb、As含量高于土壤环境背景值,Cr含量低于背景值;城-郊-乡梯度上土壤重金属元素Pb含量呈现出城区>乡村>郊区的特征,城区土壤中重金属元素Pb含量为郊区的2.08倍,乡村的1.29倍;乡村土壤中重金属元素Cr、As的含量均高于城区与郊区;城区和乡村的土壤综合污染指数分别为1.72、1.53,属于轻度污染;郊区土壤综合污染指数为0.88,属于尚清洁。

基于NDVI云南地区植被生态系统对气候变化的适应性分析

基于遥感影像数据资料和ArcGIS,利用2000—2016年云南地区植被生态系统NDVI与气温及降水之间的响应关系,分析不同区域气候变化类型对当地植被生态系统长势的潜在影响,进行气候变化背景下植被生态系统的适应性分析。结果表明:研究区2000—2016年NDVI整体呈现不同程度的增加趋势,植被覆盖度显著增加的区域主要分布在滇东北和东部的部分地区,植被覆盖度减小的区域主要集中在中部城市密集地区和滇西北。NDVI和气温整体上呈正相关关系,尤其以东北和东部地区较为明显,负相关的区域主要分布于滇西北高海拔地区;NDVI和降水的相关性小于气温。基于NDVI的植被生态系统表现为适应和中度适应当地气候变化类型的区域占研究区总面积89.16%,主要分布于南部、东北部和东部地区;表现为不适应当地气候变化类型的区域主要分布于中部城市密集地区、滇西北部分地区。森林生态系统表现为适应和中度适应当地气候变化类型的区域占研究区总面积的79.29%,主要分布于东部、东北部和南部部分区域,不适应当地气候变化的区域主要分布在滇西北和中部零星地区。

基于MODIS数据的滇中高原农业干旱时空变化分析

利用MODIS增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)和地表温度(Land Surface Temperature,LST)数据,通过计算温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI),详细分析了滇中高原2001—2020年农业干旱时空变化规律.结果表明,近20年研究区TVDI年均值呈上升趋势,农业旱情整体呈显著增强趋势;每年4月份的农业旱情最为严重,10月份旱情最轻;TVDI年均值在0.46~0.56之间,中旱和重旱覆盖面积呈扩大趋势;昆明和曲靖主要以轻旱为主,玉溪以中旱为主,楚雄轻旱和中旱相间分布;西部地区旱情整体上有增强趋势;昆明北部及玉溪西部部分高海拔地区、元江河谷及金沙江河谷部分地区,农业干旱变化不稳定,其他地区农业旱情变化逐渐趋于稳定;研究区农业干旱重心先向南移动后再向西南方向移动.

云南中部地区植被覆盖时空变化特征及其影响因素研究

基于MODIS NDVI数据通过像元二分模型提取植被覆盖,利用线性趋势、相关分析方法分析了云南中部地区2000-2016年植被覆盖的时空分布特征与变化趋势,并探讨了气候因子、地形因子、人类活动对其植被覆盖的影响。研究结果为:云南中部地区植被覆盖春季最低(平均58.75%),秋季最高(平均66.30%),大部分地区年植被覆盖度的平均值在50%-70%之间;植被覆盖高值区主要分布在曲靖境内(>80%);滇池周边人口高密度区植被覆盖常年最低(<20%)。近17年来云南中部地区植被覆盖总体呈现增长趋势,年平均增长率0.3%·a^-1,其中秋季增幅最大(0.42%·a^-1)。坡度对植被覆盖影响较大,坡度≤8°地区的植被覆盖明显较低。除了冬季降水量与植被覆盖呈现显著正相关关系,其他季节多呈现负相关关系;气温与植被覆盖多呈现正相关关系,云南中部地区植被覆盖变化主要受气温影响。人类活动对植被覆盖变化影响较大,造林面积变化与植被覆盖趋势变化具有相对一致性,经济发展水平较高的昆明市区植被覆盖为常年最低。

气候变化下高山植被的响应研究综述

揭示气候变化背景下自然生态系统的响应,是地理学、生态学和环境科学研究的热点。高山植被生长在气候极端恶劣、土壤极端贫瘠的环境中,对气候变化响应最为敏感,能够捕捉全球气候变化影响的早期信号。西南地区是我国重要的生态屏障区,研究其在未来气候变化下的响应显得尤为重要,对如何在发展经济的同时维护区域生态安全水平具有重要意义。