基于Sen+Mann-Kendall的北京植被变化趋势分析

基于1998年到2011年长时序SPOTVEGETATION归一化植被指数数据,采用一元线性回归斜率变化法和Sen+Mann-Kendall法对北京地区的植被变化趋势做了时空分析。实验结果表明:在1998年到2011年期间,北京市城区、延庆县、怀柔区和平谷区的植被变化趋势显著上升;而植被恶化区则集中在北京市城区北部、东部和南部,并以马蹄形包围北京市区。两种方法实验结果在植被上升(下降)区域具有一致性。同时,Sen+Mann-Kendall法以其良好的抗噪性和对数据分布无要求性可广泛应用到其他区域的植被变化趋势分析中。

中国区域物流差异发展趋势分析——基于Theil指数的实证研究

在开放经济格局下,我国经济发展的区域间差异明显,相应地,区域间物流水平在一定程度上也明显不同。研究国内区域间物流差异的发展趋势,对改进物流工作和了解国内经济发展的区域性差异有实际参考意义。本文利用2009~2018年全国31个省级区域的时序数据,结合Theil指数模型构建了分析区域物流差异发展的计量分析体系。结合区域经济发展的相关指标数据,深入分析了区域间物流差异发展趋势的情况。研究结果表明:2009~2018年期间,我国东、中、西部地区物流发展差异性不断扩大,受到资源禀赋、政策颁布实施情况、区域经济发展水平、市场开放度的差异等方面的影响,区域物流差异发展明显,各地区应首先关注物流发展的内部差异问题,再考虑向外部拓展发展,不同区域要结合自身物流业发展实际情况寻找适合的机遇,继而提高本区域物流产业的整体竞争力。

蒙古高原500 m分辨率植被物候及变化趋势数据集(2001-2019年)

蒙古高原地处欧亚大陆中部,是典型的干旱半干旱地区,对气候变化高度敏感。植被物候是气候条件季节和年际变化最直观、最敏感的生物指示器,利用植被物候数据可以很好地对蒙古高原的生态情况、气候变化进行探究。本研究基于MODIS土地覆盖动态产品(MCD12Q2 C6),通过提取子数据集、镶嵌拼接、投影转换和裁剪等预处理操作,采用非参数Theil-Sen Median趋势分析与Mann-Kendall显著性检验方法,生成了2001-2019年蒙古高原500 m分辨率植被生长季开始时间、生长季结束时间、生长季节长度、生长峰值时间四个物候期以及变化趋势数据。本数据可反映蒙古高原19年植被物候期的时空变化情况,结合温度、降水等气候要素,可探究植被物候变化对环境要素的响应及其反馈机制,并可为植被变化分析、气候变化、碳循环等方面的研究提供数据支持。

基于Sen+Mann-Kendall陕西省植被覆盖度时空变化规律研究

研究长时段、多尺度植被覆盖度时空格局变化及其影响因素对于监测陕西省环境变化,保障生态环境高质量发展具有重要意义。基于MOD17A3H数据、采用Sen趋势分析以及Mann-Kendall显著性检验,对陕西省2000—2019年植被覆盖度时空格局变化进行研究。结果表明:时间上,2010—2019年陕西省植被覆盖度呈波动增长趋势,植被生长环境不断改善;空间上,自北向南,植被覆盖度整体呈低-高-低-高分布,植被覆盖度年际变化趋势呈增-减-增-减分布,两者空间上具有一定互补性;Sen+Mann-Kendall方法对于异常值不敏感,对于数据分布无要求,可以广泛应用到植被覆盖度变化趋势分析中。

云南省植被覆盖时空变化特征及影响因素研究

云南省物种资源丰富但生态系统十分脆弱,生态环境脆弱性保护与植被覆盖联系紧密。为此,该文采用2000—2022年MOD13Q1数据集的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI),利用最大值合成法(maximum value composite,MVC)、Theil-Sen中位数趋势分析、Mann-Kendall显著性检验方法动态监测植被的时空格局变化。利用相关分析方法探讨植被对地形地貌、气候变化及土地覆被等影响因素的响应。研究表明:2000—2022年,云南省整体植被覆盖度较高,年均NDVI值在0.74~0.90之间,呈波动上升趋势,其中增加趋势的面积占91.17%,滇东北增长速率最快;植被覆盖在地域上存在差异,滇东南、滇西南的植被覆盖高于滇西北、滇中、滇东北;在海拔3900 m以下,云南省NDVI值比较稳定,3900 m以上随海拔升高而NDVI值呈减少趋势;坡度<3°时,NDVI值最低,随着坡度增加,NDVI值先增加后降低;平面坡向的NDVI值最低,除平面坡向外,其余坡向对植被生长影响较小;2000—2022年,滇中、滇东南、滇东北的植被覆盖与降水呈正相关,表明降水有利于植被生长;而滇西南、滇西北与降水呈负相关。全区及各区域的植被覆盖与气温呈正相关,表明气温有利于植被生长。研究结果可为加强云南省生态环境建设和生态管理提供科学依据。

塔河流域植被覆盖对气候变化的影响研究

目的:探究塔河流域植被覆盖对气候不同因素变化的影响。方法:选取降水量、气温以及相对平均湿度作为气候因子、NDVI作为植被覆盖度指标,使用Sen+Mann-kendall趋势分析方法分析塔河流域植被覆盖对气候变化的影响。结果:塔河流域NDV与气温相关系数为-0.159,与相对平均湿度相关系数为0.158。结论:塔河流域植被覆盖与降水量、相对平均湿度呈现出正相关关系,与气温呈现出负相关关系,且其对降水量的影响较大。

2000—2040年黄河流域(河南段)生境质量时空格局演变及驱动力分析

实现经济发展与生态保护的共赢是一个世界性难题。随着经济社会的发展,人类活动强度对区域生境质量产生不同程度的影响,在欠发达地区这种影响往往是负面的,因此实现人口稠密的欠发达地区经济发展与生境保护相结合具有重要意义。以黄河流域(河南段)为例,基于InVEST模型生境质量模块与PLUS模型对该区域2000—2021年(历史时期)生境质量时空演变特征进行分析,并以5年为步长对2025年、2030年、2035年和2040年的生境质量进行模拟。研究结果表明:(1)历史时期研究区生境质量均值下降了0.05,呈下降趋势,生境质量高值区集中分布在研究区西南和西北部的山地,呈西高东低的分布格局。(2)历史时期研究区44.74%区域生境质量显著下降,下降区域分布在城乡建设和道路扩张用地区域,西部山区此趋势最为突出。33.81%区域生境质量显著上升,上升区域分布在东部耕地区域和西部林地。研究区生境破碎化趋势加强,海拔与植被等自然要素对区域生境质量水平影响显著,与生境质量水平正相关。(3)2025—2040年不同土地利用情景下的未来生境质量格局差异明显,生态保护情境下生境质量水平呈上升趋势,耕地保护情景下生境质量均值稳定中呈现小幅度提升,城市发展情景下生境质量均值呈现明显下降趋势,不同发展情景下人类活动对区域生境质量影响显著。本研究有助于进一步了解区域生境质量的发展趋势与对土地利用变化的响应。

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。

1952-2008年延河流域降水与径流的变化趋势分析

利用延河流域控制站甘谷驿水文站流量实测数据及流域内5个县级气象站降水观测数据,分析了1952-2008年间甘谷驿水文站以上延河流域降水与径流的年内、年际变化特征,并运用滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验法和Sen斜率估计法对延河流域降水、径流的变化趋势进行了分析。结果表明,延河流域汛期降水量和径流量分别占全年降水量和径流量的72%和64%。20世纪50年代至90年代,径流变化过程基本与降水过程一致,但到了21世纪初期,降水量呈先升后降的变化趋势,而径流量呈下降趋势。1952-2008年间流域降水量呈微弱的减少趋势,而冬季降水却以0.18mm/a的幅度显著递增。甘谷驿站汛期径流量以99.25万m3/a幅度显著降低。从径流的季节变化上来看,春季降低趋势不显著;夏秋两季径流分别以83.83万m3/a和26.16万m3/a的幅度显著减少;而冬季径流以15.62万m3/a的幅度显著增加。虽然相关分析表明降水变化与径流变化有较好的相关关系,但人类活动对径流的影响不容忽视。

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。

基于遥感的植被长时序趋势特征研究进展及评价

基于遥感的植被长时序变化特征是植被生态学研究的核心领域,也是全球变化研究的重点方向。AVHRR、SPOTVGT和MODIS是当前研究植被长时序趋势变化的主要数据源。海量数据不断积累的同时,植被长时序趋势特征研究方法却缺乏对比评价和分析。当前常用的方法有代数运算法、傅里叶变换、主成分分析、小波变换法、回归分析法和相关系数分析法等。在对各种方法评述和分析的基础上,重点讨论和对比了主流方法中的回归分析法和相关系数分析与新兴方法Sen+Mann-Kendall法。结果表明,Sen+Mann-Kendall能克服主流方法的不足,不需要数据服从某一特定分布,并且对数据的误差具有较强的抵抗能力。

中国地区差距的演变趋势及其原因

通过计算中国地区差异的Ｔｈｅｉｌ指标，包括国内生产总值、工业产值、农业总产值、固定资 产投资、第三产业产值等指标的地区差异，分析地区差距的变化趋势，剖析各种因素对地区 收入差距的影响，提出应大力提高中西部地区农村人均收入水平。

松花江流域陆地水储量时空变异特征与影响因素探究

松花江流域是我国重要的粮食生产基地和生态区,研究其水源供给与水量变化对实现流域科学配水和生态环境保护具有重要意义。研究采用2003-2020年GRACE与GRACE-FO重力卫星反演的CSR RL06 Mascon数据产品,针对GRACE与GRACE-FO之间缺失的数据,采用已发表的重构数据进行填补,并通过GLDAS模拟水储量数据验证其在研究区的准确性。在此基础上,采用Theil-Sen结合Mann-Kendall趋势检验,分析了流域陆地水储量时空变化特征。同时,利用Pearson相关系数与地理探测器方法,深入探究降水(Pre)、蒸散发(ET)、人口密度(POP)、归一化植被指数(NDVI)、生态分区(Ez)以及高程(DEM)等因子对陆地水储量的影响程度及不同因子的综合影响。并针对不同精度遥感数据进行相关性分析时,重采样带来的误差问题,对传统栅格数据重采样方式进行优化。研究结果表明:①GRACE数据产品在研究区具有较好的准确性,变化趋势线性区间与GLDAS数据具有很高的相关性;②优化后的重采样方式更适用于类似Pearson相关性分析的空间研究,相比于直接使用原始数据的方式,多数数据精度有显著提升;③松花江流域水储量在研究期内呈现增长趋势,极值比增加明显,研究末期,区内水储量空间分布趋于稳定,呈现东北多西南少的基本态势;④造成流域水储量变化的主要单一因子是降水和蒸散发,多数因子共同作用产生的效果外在表现形式均为非线性增强。

黄土高原露日数变化趋势分析

露日数是预防和控制植物病害的重要因子,探讨气候变化条件下露日数,可为区域植物病害预测及防治提供事实依据。本文基于52个气象站点1961—2010年逐日监测气象数据,计算了黄土高原不同时空尺度的露日数,利用去趋势预置白处理(trend-free pre-whitening,TFPW)的Mann-Kendall法和Sen趋势度估计法(Sen’slope)分析了露日数变化趋势,并借助相关分析法探讨了露日数的成因。结果表明,在月尺度上,黄土高原露水发生在3—11月,全区域月平均值为7 d,9月露日数最长,其中南部、东南部和西北部露日数达8~12 d。5.77%~25.00%气象站点露日数在6月和8—11月以0.02~0.15 d×a^(-1)显著增加,17.31%和7.68%气象站点露日数在4月和7月以-0.09 d×a^(-1)和-0.02 d×a^(-1)显著降低。在季尺度上,黄土高原露水发生在春、夏和秋季,全区域季平均值为15 d,秋季露日数最长,其中南部、东南部和西北部露日数达14~26 d。仅3.85%和5.77%的气象站露日数在夏季、秋季分别以0.25~0.09 d×a^(-1)和0.15~0.09 d×a^(-1)显著增加,5.77%的气象站露日数在春季以-0.34^-0.07 d×a^(-1)显著降低。相对湿度和温度是影响上述露日数时空变化的最关键因子。

三种趋势分析法在东帕米尔高原降水特征分析中的应用

基于东帕米尔高原3个气象站近58年(1961—2018年)逐月降水量资料,借助创新性趋势分析(innovative trend analysis,ITA)法、Mann-Kendall(M-K)非参数检验和Sen’s斜率估计法分析了东帕米尔高原降水量的变化趋势。结果表明:三种分析方法得出的结论具有一致性,近年来东帕米尔高原降水量呈增加趋势。Sen’s斜率估计法分析得出有69.44%的月份降水呈增加趋势,11.11%的月份呈减少趋势;M-K法分析得出有75%的月份降水呈增加趋势,22.22%的月份呈减少趋势;ITA法分析得出有94.44%的月份降水呈增加趋势,5.56%的月份呈减少趋势。三种方法在分析过程中也存在着差异性,如利用Sen’s斜率估计法分析塔什库尔干气象站点时有5个月无变化趋势,与其他两种方法分析结果差异较大。而ITA和M-K法较为准确地辨识时间序列的变化趋势,且不受异常值影响;三种分析方法中,显著性趋势最强的是ITA法,其次是M-K法,Sen’s斜率估计法表现较为一般。其中,ITA分析法有63.89%的月份通过了0.10的显著性水平检验,M-K有25%的月份通过了0.10的显著性水平检验。相较于传统分析方法,ITA的优势在于,它能够给出不同月份不同级别降水量增加或减少的范围和趋势,所以可以有效地识别传统检验无法确定的隐藏的微趋势,更有助于分析水文气象方面数据系列的变化趋势。

基于NDVI数据的陇南市植被覆盖度时空演变

为研究陇南市的植被覆盖变化,基于2001—2020年归一化差异植被指数数据,采用像元二分模型最大值合成植被覆盖度,通过趋势分析、显著性检验,Hurst指数等方法,系统地分析甘肃省陇南市近20年来植被覆盖度的时空演化特征,并对其发展趋势进行预测。结果表明:①陇南市植被覆盖度整体呈现出一个波动性的上升趋势,变化速率在(-0.0417208~0.0479985)/a;②不同地区的植被覆盖度稳定性存在明显的差异,其中植被覆盖稳定不变区域占比7.26%,明显改善区域占比31.12%,严重退化区域占比9.39%;③在植被覆盖演变过程中,持续性和反持续性呈现出交错的分布模式,总体上主要呈现为弱持续性的序列。研究结果可为陇南市生态环境的修复和保护工作提供参考依据。

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。

2000—2020年莆田木兰溪流域植被覆盖时空变化

木兰溪流域作为福建省重要的水源涵养地,也是生态环境敏感脆弱的区域,对该流域的植被覆盖进行检测和分析具有重要意义。基于空间分辨率为1 km的2000—2020年NDVI年时序数据,采用Theil-Sen Median趋势分析法和Mann-Kendall检验,并叠加土地利用数据和海拔高度数据,分析了木兰溪流域不同土地利用类型和不同高程的植被覆盖变化趋势。结果表明:(1)从时间变化上看,2000—2020年植被覆盖区域NDVI年均值波动不大,整个研究时段内的平均值为0.69;(2)从空间分布上看,研究区NDVI呈现“西高东低”的特征;(3)从变化趋势上看,研究区2000—2020年地表植被覆盖改善面积大于退化面积,明显改善区域主要分布在仙游县和城厢区,其中仙游县植被覆盖明显改善所占比例最高,为52%。明显退化区域主要分布在涵江区和荔城区,其中涵江区植被覆盖明显退化,所占比例最高,为93%;(4)在不同土地利用类型中,林地、草地和未利用土地的植被覆盖明显改善所占比例最高,耕地、建设用地和水域的植被覆盖明显退化所占比例最高;(5)在不同高程带下,随着高程的增加,植被覆盖明显改善逐渐增加,植被覆盖明显退化、轻微退化逐渐减少;在特高高程带上,植被覆盖甚至未发生退化。

山东省沿黄九市生态分析评估

为揭示2000—2020年间山东省沿黄九市生态质量的时空变化,本研究利用GEE平台,基于MODIS产品影像集计算了遥感生态指数(RSEI),并结合Theil-Sen Median对研究区的生态质量进行趋势分析。结果表明:1)2000—2020年间,沿黄九市的RSEI整体呈现出中和良等级,且南部高于北部,西部高于东部。生态环境质量整体向好发展;2)沿黄九市RSEI提升的面积占研究区总面积的65.78%,其中显著提升的面积占18.40%。RSEI降低的面积占研究区总面积的20.33%,其中显著降低的面积仅占0.27%。研究表明,山东省沿黄九市生态质量呈整体好转、局部退化现象。研究结果可为研究区域生态环境治理提供一定的参考。