1982—2015年中国北方归一化植被指数(NDVI)变化特征及对气候变化的响应

基于中国北方1982—2015年GIMMS NDVI数据及408个气象站点逐日气象资料,采用极点对称模态分解(ESMD)方法、M K趋势检验、相关分析、趋势分析和极端气候指数,分析了1982—2015年中国北方15个省(自治区、直辖市)植被覆盖时空演变特征及其对气候变化和极端气候的响应。结果表明:1982—2015年中国北方植被NDVI以0.002(10 a)-1速度呈增加趋势(P<0.05),ESMD方法显示生长季NDVI呈波动上升;NDVI显著增加区域包括新疆北部天山及塔里木盆地北缘、甘肃祁连山区及陇南山地、黄土高原和河套平原、辽西低山丘陵一带、吕梁山及太行山区,NDVI显著减少区域主要集中在东北地区大、小兴安岭及长白山一带;从植被类型上来看,植被覆盖增加最多的是栽培植被、草地和荒漠植被;生长季NDVI与温度和降水整体呈正相关且对气温的响应更强烈,NDVI空间分布格局存在异质性;1982—2015年极端气温指数均呈极显著增加或减少趋势,极端降水指数中仅1日最大降水量、异常降水总量呈显著增加趋势;气温极值对NDVI的影响强于降水极值,最低气温和暖夜日数与NDVI关系最密切。

1982—2015年中国北方生长季NDVI变化及其对气温极值的响应

基于GIMMS NDVI 3g v1. 0数据集和日值气象数据,结合极端气温指数,辅以极点对称模态分解、趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、相关分析等方法,探讨中国北方生长季植被覆盖及极端气温的变化特征,研究植被覆盖对气温极值的响应状况。结果表明:①1982-2015年中国北方生长季NDVI以0. 002·(10a)^-1的速率上升(P <0. 05),ESMD(极点对称模态分解方法)显示生长季NDVI波动上升;针叶林、灌丛、荒漠植被、草地以及栽培植被呈增长趋势,栽培植被增速最快,针阔混交林、落叶阔叶林和高山植被呈不显著减少趋势。②空间上,NDVI显著增加区域超过全区的33%,主要分布在天山、塔里木盆地北部、祁连山、陇南山区、黄土高原、河套平原、吕梁山和太行山、大别山以及辽西丘陵地区;显著下降区域仅占12%,主要分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山区。③极端气温指数中,除TNmean(日最低气温平均值)和TNn(日最低气温极低值)呈上升趋势外,其余冷极值指数均呈下降趋势;所有暖极值指数均呈上升趋势;其他指数中,DTR(气温日较差)呈减小趋势,GSL(生长季日数)呈增加趋势。④中国北方NDVI与极端气温指数的相关性表明,冷极值指数中NDVI与FD0(霜冻日数)、TN10p(冷夜日数)、TX10p(冷昼日数)呈显著负相关(P <0.05),与TNmean呈显著正相关(P <0.01);NDVI与所有暖极值指数呈正相关,与TR20(热夜日数)、TXmean(日最高气温平均值)、TX90p(暖昼日数)以及TN90p(暖夜日数)存在显著相关性(P <0. 05);NDVI与GSL呈显著正相关(P <0.05)。⑤天山、塔里木盆地北缘、祁连山区、河套平原、黄土高原、太行山和吕梁山区等NDVI显著增加区域对极端气温指数的响应强烈。NDVI显著增加区主要对FD0、TNmean、TN90p、GSL等指数响应较强。NDVI显著减少区域对指数的响应各异,主要与SU25(夏季日数)呈显著负相关(P <0.05)。