陕西省植被覆盖时空变异及其恢复潜力

[目的]系统分析退耕还林以来植被覆盖时空变异特征,评估植被恢复的潜力,为陕西省生态环境建设的可持续发展提供科学的理论依据和实施建议。[方法]以MODIS NDVI数据为基础,采用Sen+Mann-Kendall模型和Hurst指数探究了2000-2020年陕西省及秦巴山区、关中平原和黄土高原3个亚区植被覆盖度(fractional vegetation cover,FVC)的时空变化特征,并运用相似生境法测算了不同区域的植被恢复潜力。[结果]①2000-2020年陕西省FVC增长率为0.0029/a,74.58%的区域有所改善。其中:黄土高原区FVC改善面积达84.46%,且以显著改善为主;秦巴山区FVC改善面积为74.40%,以轻微改善为主;而关中平原区FVC具有退化趋势,退化区域占64.56%。②全省FVC持续性改善面积占19.80%,黄土高原区和秦巴山区以持续性改善为主,面积比例分别为27.83%和13.68%,而关中平原区以持续性退化为主。③黄土高原区西北部及其与关中平原接壤地带的植被恢复空间较大,而子午岭林区植被恢复空间较小;秦巴山区森林覆盖率较高,几乎没有恢复空间;关中平原受城市化的影响,植被恢复空间小。[结论]近几十年来,陕西省植被覆盖度显著提高,但受气候、地形、植被类型和人类活动等因素的影响,植被覆盖变化具有明显的空间异质性。陕西省植被恢复的增长速度趋于放缓,持续改善能力已经较低,植被覆盖趋于平稳,但是黄土高原西北部地区及其与关中平原的接壤处植被覆盖恢复潜力仍较大。

东北三省NDVI时空变化特征及对气候因子的响应

中国东北地区是全球气候变化最敏感的区域之一,了解植被的时空变化及对气候因子的响应对东北地区生态环境的构建和评价具有重要意义,对全球气候变化的响应也具有重要的指示作用。基于MODIS归一化差值植被指数(NDVI),利用Theil-Sen斜率估计、Mann-Kendall检验和Hurst指数开展2000—2021年东北三省NDVI时空演变特征及未来变化趋势研究,并通过相关分析方法研究NDVI对气候因子的响应。结果表明:2000—2021年NDVI整体均值为0.391,季节上呈现出春冬季低、夏秋季高的变化趋势,空间上呈现出西低东高的变化趋势;2000—2021年,NDVI年均增长率为0.003 a~(-1),而2010—2021年,NDVI整体呈现极显著上升趋势,年均增长率为0.006a~(-1);东北三省86.93%面积的NDVI在未来可持续增长,表明未来植被生长态势较好;相关分析表明,NDVI与气候因子在空间尺度上存在依赖性,气温与NDVI有更好的相关性;在东北三省大部分地区,气温和降水均对NDVI变化有正贡献,且两者的贡献相当,但在空间上存在着差异。

基于日尺度旱涝急转指数的重庆市旱涝急转事件演变特征分析

为准确地反映旱涝急转事件的“突发性”与“交替性”特征,对重庆市34个气象站采用日尺度旱涝急转指数DWAAI提取1960—2018年旱涝急转事件,根据重庆市的实际情况划分不同强度旱涝急转事件对应的DWAAI数值范围,探究不同强度旱涝急转事件发生频次的时空演变特征。结果表明:重庆市旱涝急转事件以旱急转涝为主,旱急转涝事件占旱涝急转事件累计次数的85%,主要发生在4—9月,多年平均次数为22.64站次,其中,中度、重度事件占所有旱急转涝事件的11.7%、2.9%;旱急转涝事件频发于重庆市西部、中部及东北部区域,发生频次的变化趋势不显著;涝急转旱事件主要发生在7—9月,多年平均次数为5.60站次,轻度、中度事件占所有涝急转旱事件的92.9%、7.1%;涝急转旱事件在重庆市东南部、中部以及东北部区域的西部地区(如开县)频发,频发地区的发生频次总体呈增加的趋势。研究成果可为保障重庆市及相关地区水安全、加强防旱抗涝减灾工作提供理论基础。

基于参数最优地理探测器的福建省植被NPP时空分异及驱动力探究

植被净初级生产力(NPP)是生态系统碳循环的重要组成,研究其时空尺度的变化和驱动机制,对生态系统的可持续发展具有重大意义。选取MOD17A3HGF植被NPP数据、土地利用、地形、气象和社会经济数据,通过Sen+MK趋势分析、Hurst指数、最优参数地理探测器等方法,分析2000-2020年福建省植被NPP时空变化特征及未来趋势,并探究植被NPP空间分异的驱动因子。结果表明,1)2000-2020年福建省植被NPP呈波动状缓慢下降,多年均值为843.71 gC·m^(-2)·a^(-1);灌木植被NPP的多年均值926.54 gC·m^(-2)·a^(-1),是生产力最强的土地利用类型;植被NPP主要集中在600~900 gC·m^(-2)·a^(-1),处在该范围的区域占全省总面积的52.09%~66.23%。2)福建省北部、东南部植被NPP多为显著上升,而中部和西南部主要为显著下降;未来植被NPP变化趋势以反持续性为主(53.25%),应重点关注闽北山地与闽江下游区域。3)造成植被NPP空间分异的驱动因子平均解释度高低排序为降水量>气温>土地利用>夜间灯光>人口密度>坡度>高程>国内生产总值,双因子交互中最高解释度为气温∩降水量(0.282),自然因子间的交互作用影响更大。

基于MODIS数据的近20年海南岛叶面积指数时空变化及驱动力分析

叶面积指数(LAI)是重要的植被结构参数之一,在监测植被生长状态、评估生态系统健康以及制定环境保护政策等方面均具有重要价值。海南岛因其特殊的地理位置和气候条件,拥有丰富的植被资源,气候变化及人类活动对其影响不断加剧。因此,深入研究海南岛LAI的时空变化对于理解该地区植被状况具有重要参考意义。本研究基于2002—2022年的MOD15A2 LAI产品数据集和气象数据,利用Theil-Sen中值分析和Mann-Kendall趋势检验等方法,分析了海南岛LAI的时空分布变化及其对气候因子的响应。结果表明:1) 2002—2022年,海南岛LAI整体呈增长趋势,其中北部的增长趋势明显强于南部。这一现象与橡胶种植业的发展和南部地区旅游产业的兴起有关,表明LAI的变化与人类活动紧密相连。此外,海南岛的LAI分布呈现中部高、周边低的空间特征,与该地区的地势特征相一致。2) 2002—2022年海南岛LAI的平均变异系数为0.136,说明植被变化波动较小,表明其能保持生态平衡和一致性。3)在气候暖干化的背景下,温度上升对植被生长的促进作用存在饱和效应。海南岛北部地区的LAI与温度主要呈正相关,而南部地区主要呈负相关,降水的影响则与温度相反。以上结果表明,海南岛LAI的空间差异和时空变化主要受气候条件、地形和人类活动等多种因素的协同作用。本研究为海南岛植被保护、生态修复和气候适应性管理提供了科学依据。

基于GEE的石嘴山地区生态环境质量时空演变特征研究

以石嘴山市为研究对象,基于GEE平台选取30年的Landsat影像数据,提取绿度、湿度、干度、热度,并加入符合地区特点的盐碱度指标共同构建改进后的遥感生态指数(RSEI),采用长时间序列的趋势分析方法,对1991—2021年石嘴山地区的生态环境变化进行综合评价。1991—2021年研究区的RSEI指数与绿度、湿度呈正相关,与盐碱度、干度、热度呈负相关,生态环境质量呈现出“下降-快速上升-缓慢上升”的趋势。1991—2021年石嘴山市的生态环境质量呈明显改善趋势,生态环境质量显著上升区域面积为4787.8 km^(2),占比71.0%,显著下降区域面积为117.4 km^(2),占比1.7%。在1991—2021年,除主城区及周边地区生态环境质量下降以外,其余地区较之前都有明显上升,尤其是在沙湖以及黄河两侧。研究表明区域生态环境质量下降的主要原因是城市扩张,上升的主要原因是内陆湖以及土壤盐渍化改良工程对生态环境的积极改善作用。

蒙古高原250 m分辨率植被生长季NDVI年际时空变化数据集(2001-2021年)

蒙古高原对我国北方生态安全有着重要的影响,植被对气候变化和生态环境有着重要的指示作用,植被的时空变化格局与趋势是评估区域生态状况的重要指标。本研究基于MOD13Q1 NDVI数据,利用R语言调用Google Earth Engine服务进行月度最大值合成,之后使用R语言terra包完成生长季年度均值合成、变异系数计算、Theil-Sen median趋势分析和Mann-Kendall显著性检验以及Hurst指数计算,形成了2001-2021年蒙古高原250m分辨率植被生长季NDVI年际时空变化数据集,包含蒙古高原地区生长季NDVI时空变化格局和趋势特征信息。通过在国家地球系统科学数据中心共享数据,为科学认识蒙古高原区域植被覆盖时空变化规律提供数据支撑。

闽江流域生态环境质量动态变化及其驱动力

[目的]探究闽江流域生态环境质量动态变化的驱动因子及相互作用,为该流域生态环境质量改善和实现人与自然和谐发展提供理论支持。[方法]选用2001—2020年的MODIS系列遥感数据,基于Google Earth Engine(GEE)平台计算闽江流域的遥感生态指数(RSEI),结合趋势分析研究闽江流域生态环境质量的时空变化,最后通过地理探测器探测RSEI的驱动因子。[结果]①RSEI计算结果中4个生态指标的第一主成分平均贡献率达到69.01%,说明RSEI能够充分反映闽江流域生态环境质量状况。②闽江流域生态环境质量良好且向好发展。2001—2020年闽江流域的RSEI均值由0.618上升到0.701,生态环境质量等级优良的面积比例增加了19.16%,流域90.28%的地区生态环境质量有所改善。[结论]闽江流域生态环境质量受多个因子共同影响,其中海拔和夜间灯光对闽江流域生态环境质量解释度较高,是主要的影响因素和驱动力,因子间的相互作用均会加大对生态环境质量的影响。

广东省植被叶面积指数时空变化特征及其影响因素

植被变化是评价生态环境和衡量地表植被状况的重要指标之一,探讨植被的时空动态变化特征及其影响因素对生态环境的保护及植被的恢复建设具有重要意义。基于MODIS叶面积指数(LAI)卫星遥感产品、气象数据和社会经济数据,运用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验、Hurst指数分析和地理探测器等方法,探究了广东省2003~2020年叶面积指数的时空变化特征及其影响因素。结果表明:2003~2020年,广东省叶面积指数年际变化呈现为波动上升趋势(增长率为0.219/10a),叶面积指数季节均值的增长率从大到小依次为冬季(0.405/10a)、春季(0.251/10a)、秋季(0.139/10a)和夏季(0.111/10a);在空间上,叶面积指数表现为西北高、东南低的特征,低值区主要集中在珠江三角洲地区和沿海经济区;叶面积指数未来变化趋势以弱反持续性和弱持续性为主,持续改善区域的面积远远大于持续退化区域的面积,说明广东省植被覆盖未来改善的可能性较大;叶面积指数主要影响因素为高程、人口密度和GDP,其中高程的影响最为显著,对叶面积指数空间分异的解释力为16.9%,且双因素的交互作用能增强对叶面积指数空间分异的解释力。

社会福利指数构造的理论和方法初探

社会福利指数的构造已成为学界研究的热点问题。为了对社会福利指数进行正确的构造,文章首先对森所构造的福利指数的理论渊源及其局限性进行了探究,其次对国内学者所构造的社会福利指数进行了评析,指出其存在着严重的方法论上的缺陷,在此基础上,文章就社会福利指数构造的理论和方法论框架提出了一些看法。

2000—2013年北部湾海岸带蒸散量时空动态特征

基于北部湾海岸带2000-2013年MOD16蒸散发（ET）数据和植被类型数据，借助于Theil—Sen中值趋势分析、Mann—Kendall检验以及Hurst指数等数理统计方法对海岸带蒸散量的时空变化特征进行定量分析，并在此基础上对蒸散量的未来变化趋势进行预测。结果表明：时间尺度上，2000--2013年北部湾海岸带蒸散量呈波动增加趋势，增速为1．41mm／a，高于广西桂南地区，海岸东岸蒸散量增速快于全区，而丘陵地区和海岸西岸地区增速慢于全区。季节蒸散量由大到小排序为：夏季（111．88mm）、秋季（93．45mm）、春季（85．57mm）、冬季（47．98mm），分别占年内蒸散量的33．01％、27．58％、25．25％和14．16％；空间尺度上，蒸散量自东北一西南中心线呈现海岸带西岸年均蒸散量高于海岸带东岸，东南地带年均蒸散量达到全年最小值的态势，ET—sen趋势度介于-50．93～51．76mm／a，海岸带蒸散量在空间上呈现出减小的趋势；空间波动性上，海岸带蒸散量的变异系数较大，其值介于0．02～0．39。海岸带中部以及东南部蒸散量处于高波动状态，而海岸带西岸和西北部处于低波动状态，其中合浦县的南流江三角洲蒸散量的波动性最大；未来变化趋势上，海岸带蒸散量Hurst指数的范围为0．25—0．93，平均值为0．68，呈现单峰右偏分布，Hurst指数反持续序列（7．58％）小于持续性序列（92．42％），说明研究区ET未来变化呈持续性减小的趋势。

一维到多维贫困测度比较研究——基于粤北山区的调查数据

贫困测度是研究贫困问题的基础,贫困测度的结果决定了反贫困对策的制定和实施,进而影响到贫困问题的解决。自森提出多维贫困概念以来,贫困测度的研究也从一维向多维扩展,很多学者提出了不同的贫困测度方法。论文对一维到多维多种贫困测度方法进行分析述评,利用粤北山区农村家庭样本数据实证分析了一维收入贫困线、FGT指数及Alkire&Foster多维贫困测度方法的优缺点,结论是:收入贫困线及FGT指数适合世界各国或地区之间贫困状况的比较;而A-F多维贫困测度模型不但适合某一地方的贫困测度,还能通过维度分解找出致贫原因,利于制定科学的反贫困对策。

旅游在线搜索与客流波动的动态关联研究——以南京钟山风景名胜区为例

波动是旅游流的重要特征和研究重点,为探索日际时间尺度下景区客流与在线信息流的波动差异和关联性,文章利用手机大数据长期监测的南京钟山景区游客量与两种客户端搜索量的3种旅游流数据,使用GARCH族方法测算不同旅游流的年内波动性,采用时差相关系数法和滚动相关系数的协动性分析和交叉相关分析方法研究了旅游流之间的整体和动态相关性,并基于VAR的脉冲响应函数研究了游前搜索对景区客流的冲击效应。分析结果表明:在日际尺度的波动上,电脑客户端(PC端)上的旅游景区搜索量序列较为平稳,移动客户端的搜索量与游客量序列具有尖峰厚尾分布和波动丛集性特征;景区客流量和移动搜索量波动均不具有长记忆性,移动搜索指数的高波动影响略长于客流量,两种波动的假日经济现象明显,均具有正向非对称性,节假日冲击促进短时集中出游,但不会带来长期客流或搜索量的显著增长;旅游搜索与客流波动在不同滞后/领先时差上具有交叉相关性,PC端搜索的波动冲击会引起游客量在滞后5期达到响应峰值,响应时序动态与移动端相反;法定节假和高温等季节性因素会引起搜索与客流相关程度在年内的动态变化。

1960-2011年河西走廊地表干湿状况的时空变化及影响因素

[目的]为了探讨河西走廊地区地表干湿状况对气候变化的响应。[方法]利用河西走廊地区14个气象站1960—2011年逐日气象数据,基于FAO推荐的Penman—Monteith模型计算河西走廊各气象站的参考蒸散量和湿润指数,采用Sen’s斜率和Mann—Kendall趋势检验方法,分析河西地区地表干湿的时空变化特征,探讨影响湿润指数变化的主导因子。[结果]河西走廊地表多年平均干湿指数为0.00~0.56,且52a来河西走廊湿润指数整体呈增加趋势;湿润指数的变化具有明显地域性差异。各季节湿润指数亦整体呈增加趋势,以冬季增幅最大,秋、春次之,而夏季变化最小。[结论]河西走廊地区气候属于干旱,52a来湿润指数略有增大,其主要原因是降水的增加和风速的减小。

基于MODIS和HJ-1数据的宿鸭湖水库面积遥感监测研究

水体与植被、城市和土壤等地物在不同波段的光谱反射率的差异是利用遥感手段提取水体信息的基本原理。以宿鸭湖水库为例,在水体光谱特征分析的基础上,采用归一化植被指数(NDVI)方法提取2010年的MODIS和HJ-1遥感影像上的水体信息。首先将MODIS数据的第1和第2波段,以及HJ-1数据的第3和第4波段经过波段运算得到NDVI图像。将两种遥感图像中NDVI值为负的像元判识为水体,NDVI值为正的判识为水库周围的农田,经过计算像元数量得到水体面积信息。水体判识阈值在全年变化范围在-0.08和0.08之间。HJ-1数据具有较高的空间分辨率,水体判识的结果比MODIS数据更加精确。利用HJ-1数据水体监测结果对MODIS数据结果进行校正,使得到的监测结果同时具有较高的时间分辨率和空间分辨率。研究结果表明:利用HJ-1数据校正后的MODIS数据所测得的水域面积与实际观测得到的水库蓄水量之间的复相关系数为0.8603,显著提高了水体监测的精度,从而为大范围的水资源与水环境动态监测提供了迅速、可靠的依据。

基于偏导数的Sobol’总测度指标的上下限分析

以Sobol’主测度指标Si作为总测度指标Stoti的下限,建立并推导了基于偏导数的测度指标作为Stoti的新上限。基于泛函和Euler-Lagrange等式,进行了不同变量分布形式下(均匀、正态、指数、Beta、三角分布等),Sobol’总测度指标Stoti的基于偏导数的上限分析,并给出了新上限详细的推导过程和具体的计算公式。通过简单数值和工程算例,验证了新上限的精度及效率,为更准确地界定总测度指标Stoti的取值区间提供了参考。

干旱区地表温度和热岛效应演变研究--以宁夏沿黄城市带为例

宁夏沿黄城市带位于宁夏东北部,不仅是干旱地区地理研究的重点区域,也是宁夏经济发展的核心区域。基于2000-2018年的MODIS地表温度、土地覆盖类型以及植被覆盖率数据,通过计算热岛比例指数(URI),利用Mann-Kendall非参数检验及Sen’s斜率估计法,对宁夏沿黄城市带近20 a白天和夜间的地表温度(LST)和热岛效应时间变化进行分析。结果表明:(1)近20 a来,宁夏沿黄城市带大部分地区LST变化不显著,但在植被覆盖率增加区域,白天LST显著减小而夜间LST显著上升;植被覆盖率减小区域与之相反;夜间LST变化幅度强于白天。(2)宁夏沿黄城市带的热岛效应通常在白天较弱、在夜间较强;白天和夜间时刻的城市热岛效应在一年内呈现不同的季节变化特点,白天春冬较强,夜间夏季较强;过去近20 a,宁夏沿黄城市带白天热岛效应呈现稍微减弱趋势,夜间热岛效应呈现稍微增强趋势,但变化趋势均不显著。(3)从植被覆盖率和地物类型两个影响因素的研究表明,植被覆盖率是影响地表温度变化的重要因素,城建区与郊区主要地物温差的改变是城市热岛强度变化的重要原因。从长时间序列变化的角度详细分析干旱区城市热岛的特征和变化原因,可为干旱区城市热岛带来的环境问题治理提供参考,也为研究干旱区热岛提供了借鉴。

基于语义字典构建的中山大学BBS舆情监测研究

校园BBS是大学生发表言论、表达思想的重要平台,也是高校舆情监控的重要部分。本研究在前人研究舆情监控的基础上,基于本体和语义网的思想构建了高校BBS舆情监测的语义字典。将已有的中山大学BBS帖子作为原始语料构建字典的基础,利用原始语料中词汇的内在聚类结构作为字典的知识结构,并通过对原有帖子的中心词聚类和标引,初步构建中山大学BBS语义字典。同时,构造算法对动态采集的新帖子进行实证分析与验证。该研究能够为网络舆情监测提供新的研究方法与思路。

黄土高原气象干旱和农业干旱特征及其相互关系研究

选择标准化降水指数(SPI)和植被状态指数(VCI)分别作为评价黄土高原气象干旱和农业干旱的指标,使用干旱频率和Sen斜率分析了黄土高原地区干旱的分布特征与变化趋势,并探讨了气象干旱与农业干旱的相关性。结果表明:①黄土高原西部干旱频率总体上高于东部。气象干旱和农业干旱变化趋势在空间上表现有所不同,黄土高原西部、北部气象干旱呈不显著减缓趋势,东部和南部呈不显著加重趋势,但绝大部分地区的农业干旱呈减缓趋势,尤其是400 mm等降水量一线两侧区域。②季节上,黄土高原夏季和秋季气象干旱频率较高,春季和冬季气象干旱频率相对较低。黄土高原农业干旱频率春季最高,夏季其次,VCI对农业干旱实时监测的适用性更强。③不同季节,农业干旱滞后气象干旱的时间长短不同,冬季滞后约2个月,春季滞后约1个月,夏季和秋季滞后少于1个月。黄土高原一熟制种植区的SPI-12值与VCI值具有较好的正相关性。研究结果可以为黄土高原的干旱监测和预警、干旱区划以及干旱灾害风险评估提供科学依据.

北部湾南流江流域植被净初级生产力时空分布及其驱动因素

分析北部湾南流江流域净初级生产力时空动态变化特征及其驱动机制,为该区域生态环境保护及应对气候变化提供科学依据。基于光能利用率模型(CASA),利用遥感数据、气象数据和植被类型数据估算了研究区2000—2015年流域的净初级生产力(NPP),借助于Theil Sen趋势、Mann Kendall检验以及Hurst指数等数理统计方法对研究区NPP的时空变化特征、未来趋势及其驱动因素进行了定量化分析。结果表明:①时间尺度上,流域NPP总体上呈现出波动上升趋势,增速为44.03 g C m^-2(10 a)^-1,快于广西自治区,上游和下游地区NPP快于全区,而中游地区慢于全区;②空间尺度上,流域NPP的分布规律表现出明显的地域分异,中游最高(1098.99 g C/m^2),下游次之(1041.71 g C/m^2),而上游最小(1013.22 g C/m^2)。NPP的Sen趋势度介于-77.10—74.80 g C m^-2 a^-1之间,在空间上呈现出增加的趋势。③空间波动性上,流域NPP的变异系数较大,其值介于0.01—0.71,其中洪潮江水库、小江水库周边以及玉林市的城乡建设用地扩张区域处于高波动状态,而流域中部的六万大山以及五皇山地带则处于低波动状态;④未来变化趋势上,流域NPP的Hurst指数范围介于0—0.99之间,平均值为0.70,呈现单峰右偏分布,预示着流域NPP未来处于持续性增加的趋势;⑤驱动机制上,流域NPP与多年平均气温呈正相关关系,与年均降水量呈负相关关系,气温是该流域植被NPP的主控因子。由耕地转化为建设用地所导致的NPP损失值最大,其值达到4715.62 t/a,而草地转换为建设用地导致NPP损失值最小,其值仅为184.63 t/a。