五种气候生产力模型在华北土石山区的适用性分析

植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是陆地植物的净固碳量,对于全球碳估算研究具有重要意义。华北土石山区作为中国林业工程重点区域,是典型的干旱半干旱气候区,准确估算该地区NPP大小及其变化特征对林业生态工程建设具有重要意义。本文基于河南小浪底森林生态系统国家野外科学观测研究站1980-2020年气候数据,利用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型、Chikugo模型、朱志辉模型及周广胜模型共5种气候生产力模型估算,分析NPP的变化趋势,运用随机森林算法探讨NPP影响因素,并以区域MODISNPP数据为标准进行评价,以探究适合估算该地区NPP的气候生产力模型。结果表明:(1)华北土石山区年平均气温、最高气温、最低气温和降水量均呈上升趋势,变化速率分别为0.05℃×a^(-1)、0.04℃×a^(-1)、0.05℃×a^(-1)和1.58mm×a^(-1);年平均太阳辐射和平均相对湿度则呈下降趋势,变化速率分别为0.46MJ×m^(-2)×a^(-1)和0.17个百分点×a^(-1)。(2)采用5种模型计算的华北土石山区NPP均呈上升趋势,但NPP值存在差异,变化范围在739.35~958.48gC×m^(-2)×a^(-1),均值为862.19gC×m^(-2)×a^(-1)。其中Miami模型估算值最大(958.48gC×m^(-2)×a^(-1)),周广胜模型估算值最小(739.35gC×m^(-2)×a^(-1))。(3)随机森林算法表明,降水是影响该地区NPP的关键因子。适用性分析显示,周广胜模型估算值与MODIS NPP最接近,其相对误差、RMSE和MAE分别为1.45%、451.05gC×m^(-2)×a^(-1)和446.03gC×m^(-2)×a^(-1),且相关系数最大(0.49)。综上可知,周广胜模型更适宜该地区的NPP估算,在使用气候生产力模型估算华北土石山区NPP时,应优先考虑使用周广胜模型。

神东矿区AVHRR/NDVI的时空、开采强度和气候效应

研究采矿扰动区长时序、多维度NDVI变化趋势,有助于认识非自然生态区植被演替规律,对高强度开采条件下西北脆弱生态区地表植被自然修复和人工修复工作具有指导意义.研究通过设立直接影响区、间接影响区和自然生态校验区,利用长时序GIMMSAVHRR/NDVI(1981~2006)植被指数数据集,结合同期温度、降水和煤炭产量信息,从时间、空间、气候和开采强度方面开展对比分析,并以长时序MODISNPP/NDVI(2000~2010)数据进行结果验证.时序分析表明,全球变化背景下,神东矿区植被生长季二度延长;空间分析表明,神东矿区NDVI增量低于缓冲区,缓冲区NDVI增量低于自然生态区;开采强度分析表明,随着神东矿区开采强度增强,NDVI增速放缓,增长速率低于自然生态区;气候变化分析表明,神东矿区NDVI受温度升高、降水减少共同作用,与温度相关性较高,与降水相关性较低;同期MODISNPP/NDVI验证结果表现出与AVHRR/NDVI一致的规律性.

MODIS卫星数据中亚地区生态承载力评价应用

中亚地区是"一带一路"区域的核心地带。针对中亚地区的生态承载力遥感监测评价方法较为单一且缺少空间化的评价等问题,提出了基于MODIS卫星数据的中亚地区生态承载力评价方法。利用MODIS卫星数据,分析了2003—2013年中亚地区净初级生产力和土地覆盖类型的变化,计算了研究区生态承载力,并得到研究区生态承载力的空间分布。通过生态承载力计算模型和GIS空间技术,计算生态承载力并将其空间化,解决中亚五国生态承载力的空间化。研究结果表明,2003—2013年中亚地区生态承载力总体呈下降趋势,其中,哈萨克斯坦人均生态承载力为五国最强,2003年人均生态承载力为16.57ha,2013年为14.74ha,乌兹别克斯坦的生态承载力为五国最弱,2003年为1.27ha,2013年为1.12ha。

呼伦贝尔草原净初级生产力时空变化及气候响应分析

为了定量评估呼伦贝尔草原的生产能力,明确气候因子对草原生物量累积过程的影响,利用近18年中分辨率成像光谱仪(MODIS)净初级生产力(NPP)产品(MOD17A2H),结合同时期气象数据,基于像元定量分析了呼伦贝尔草原NPP的时空变化规律及其与气候因子的关系。结果表明:2000-2017年呼伦贝尔草原净初级生产力(NPP)均值为306.97 g C·m^(-2), 18年来NPP变化呈波动中增加的趋势,最低值为2001年的241.60 g C·m^(-2),最高值为2014年的372.10 g C·m^(-2)。NPP高值区(>400 g C·m^(-2))分布于低地草甸;中值区(250～400 g C·m^(-2))分布于山地草甸和温性草甸草原;低值区(<250 g C·m^(-2))出现在呼伦贝尔西部的温性草原,不同草地类型NPP值整体变化趋势表现为:低地草甸>山地草甸>温性草甸草原>沼泽类>温性草原。呼伦贝尔草原NPP与降水的相关性高于与温度的相关性,降水是NPP积累的主要影响因子,温性草甸草原和温性草原对气候因子变化的响应总体比低地草甸和山地草甸敏感。