地理研究 2017 , 36 (4): 765-778 https://doi.org/10.11821/dlyj201704014

研究论文

豫西山地植被NDVI及其气候响应的多维变化

张静静, 郑辉, 朱连奇, 崔耀平, 张晓东, 叶露培

河南大学环境与规划学院,开封 475004

Multi-dimensional changes of vegetation NDVI and its response to climate in Western Henan Mountains

ZHANG Jingjing, ZHENG Hui, ZHU Lianqi, CUI Yaoping, ZHANG Xiaodong, YE Lupei

College of Environment and Planning, Henan University, Kaifeng 475004, Henan, China

通讯作者: 通讯作者:朱连奇（1963- ）,男,河南郸城人,教授,博士生导师,主要从事山地地理环境及资源开发利用研究。E-mail:lqzhu@henu.edu.cn

收稿日期: 2016-10-23

修回日期: 2017-01-24

网络出版日期: 2017-04-20

基金资助: 国家自然科学基金项目（41671090,41401504）国家重点基础研究发展计划项目（973计划）（2015CB452702）

作者简介:

作者简介：张静静（1991- ）,女,河南柘城人,博士研究生,主要从事山地资源与环境研究。E-mail:zhang1126@henu.edu.cn

展开

摘要

豫西山地是秦岭山系在河南境内的余脉,处于亚热带向暖温带的过渡区域,是气候变化的敏感区。利用S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS-NDVI时序影像,结合DEM、气温和降水数据,运用趋势分析、相关性分析等方法探讨豫西山地NDVI及其气候响应的多维变化。结果表明：① 14年来豫西山地NDVI呈增长态势,增速为0.041/10a。NDVI值随山地海拔升高先增后降,随坡度增加而增大,在各坡向的分布相差不大。② 植被在<1100 m海拔区恢复概率最高,在>1700 m区域退化概率最高;在10°~20°坡度区域恢复概率最高,在0°~5°区域退化概率最高;坡向对植被变化的分异作用不明显。③ 不同海拔、坡度、坡向上的植被所受影响因素不同,高海拔区植被动态主要受降水控制;不同坡度上的植被NDVI与气温的相关性均大于与降水的;在不同坡向上差异不明显。④ 崤山、熊耳山、伏牛山三大山脉北坡NDVI增速均大于南坡;北坡植被对降水变化较敏感,而南坡植被对气温变化较敏感。这些都是在全球变化背景下该区生态环境响应的重要信号,反映了过渡带生态响应因子对山地生态系统的重要性。

关键词： 植被NDVI ; 气温和降水 ; 响应 ; 多维变化 ; 豫西山地

Abstract

Western Henan Mountains, the extent of Qinling Mountains in Henan province and the transition from subtropical to warm temperate zone, are sensitive to climate change. This study sought to analyze vegetation NDVI change and its response to climate change in this sensitive area in multi-dimensions because the multi-dimensional ecological unit analysis is conducive to vegetation protection and ecology restoration in mountain ecosystems. We firstly used S-G filtering algorithm to reconstruct the MODIS-NDVI time-series data from 2000 to 2013 and combined DEM, temperature and precipitation data in the study area; then we used statistical analyses (i.e., linear regression, correlation analysis, and so on) to study vegetation NDVI change and its response to climate variables (temperature and precipitation) in different terrain factors (elevation, slope, and aspect). The results showed that: (1) in 2000-2013, there was a significant growth of vegetation NDVI in the study area, and the growth rate was 0.041/10a. The finding suggested that, in general, the vegetation in the Western Henan Mountains was positively developed in this area. Meanwhile, the mean NDVI value increased with the increase of elevation, and then the trend became decreased; while it gradually increased as the slope increased. The mean NDVI value, however, had no significant differences in each aspect. (2) The recovery probability of vegetation in <1100 m regions was the highest, whereas the degradation probability in >1700 m regions was the highest. Regarding the slope, the recovery probability of vegetation in 10°~20° regions was the highest, while the degradation probability in 0°~5° regions was the highest. The variation of recovery (or degradation) probability of the aspect was not obvious somehow. (3) Vegetation in different terrains was affected by distinctive climate factors. Specifically, vegetation NDVI change at high elevations had stronger correlation with precipitation than with temperature, which indicated that the vegetation dynamics in this range was mainly affected by precipitation change. Inversely, vegetation NDVI change on different slopes had closer relationship with temperature than with precipitation. Not surprisingly, in different aspects there was little difference in terms of the response of vegetation NDVI to climate variables. (4) NDVI growth rates on the north slopes of sub-mountains, such as Xiaoshan, Xionger, and Funiu, were much higher than those on the south slopes. Moreover, the vegetation on the north slopes was more sensitive to precipitation change, whereas on the south slopes it was more sensitive to temperature change. All this echoes the importance of studying the response of local ecological environment to mountain ecosystems in transition zone under the background of global climate change.

Keywords： vegetation NDVI ; temperature and precipitation ; response ; multi-dimensional changes ; Western Henan Mountains

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张静静, 郑辉, 朱连奇, 崔耀平, 张晓东, 叶露培. 豫西山地植被NDVI及其气候响应的多维变化[J]. , 2017, 36(4): 765-778 https://doi.org/10.11821/dlyj201704014

ZHANG Jingjing, ZHENG Hui, ZHU Lianqi, CUI Yaoping, ZHANG Xiaodong, YE Lupei. Multi-dimensional changes of vegetation NDVI and its response to climate in Western Henan Mountains[J]. 地理研究, 2017, 36(4): 765-778 https://doi.org/10.11821/dlyj201704014

1 引言

豫西山地地处北亚热带和暖温带过渡带,同时是中国地形由第二阶梯向第三阶梯转换的地带,具有多样性的景观特点;其山地地理环境特征及垂直带谱结构的研究对于理解大尺度地域分异规律具有积极的作用^[1-4]。山地是陆地表面最为脆弱的生态系统之一,对全球变化较为敏感,同时也成为全球变化的信号放大器和区域环境变化的发动机^[5]。植被作为山地生态系统的重要因子,是山地各种自然地理要素综合作用的产物,同时也是山地生态服务的基础和环境变化反应的敏感因子^[6]。在全球变暖的大背景下,山地植被如何变化,其变化过程和未来的空间格局就成为全球变化和山地研究共同关注的问题。国际山地植被变化研究重点聚焦于欧洲的阿尔卑斯山、非洲的乞力马扎罗山、北美的科迪勒拉山和南美的安第斯山等对世界自然地理格局有重要意义的山地,探讨全球变化对山地植被多样性和格局的影响^[7-12]。国内在山地植被变化、格局及生态效应研究方面也取得了显著进展,重点开展了三江源地区、横断山、天山、长白山以及秦岭山地植被的研究,探讨了山地植被对全球变化的响应机理与规律^[13-18]。

目前国内外山地植被研究主要应用归一化植被指数（Normal Difference Vegetation Index,NDVI）,它与植被覆盖度、生长状态等密切相关,具有覆盖范围广、分辨率高以及较易获取等特点,成为目前山地植被演变研究较为常用的指标^[19-21]。已有大量研究基于水平尺度,利用不同传感器提供的NDVI对山地植被动态变化及其气候响应进行研究^[21-23];同时根据山地地形特征进行分析：采用SPOT-VGT NDVI、DEM数据识别出西昆仑山9个植被垂直带,研究了山地植被垂直变化的基本规律^[24];对阿尔卑斯山海拔1650~2450 m区域的植被覆盖动态变化的原因进行了研究,指出在该垂直带内气候变化的驱动作用小于人类活动的影响^[8];对秦岭地区NDVI不同海拔梯度的变化趋势及区域响应进行了分析,指出秦岭高海拔区植被主要受气温变化的控制^[18]。虽然国内外学者开展了广泛的山地植被研究,但对位于中国自然地理南北过渡带、第二阶梯向第三阶梯转换的豫西山地植被的研究基础相对薄弱;同时以上研究结合山地地形特征对植被随地形因子的变化规律及驱动因素进行了分析,但仅从海拔这单一地形因子的差异来刻画具有局限性。本研究利用S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS-NDVI时序影像,结合DEM、气温和降水数据,运用趋势分析、相关性分析等方法,从海拔、坡度、坡向等地形因子的角度探讨豫西山地植被及其气候响应的多维变化,并根据河南省地貌区划图及研究区DEM勾绘出该区典型山脉范围及山脊线,更深层次地研究南北坡NDVI变化及响应的差异特征,进一步明确豫西山地不同地貌单元植被动态及其对气候变化的响应,以期为全球变化背景下山地生态系统不同生态单元植被的恢复和保护提供决策依据。

2 数据来源与研究方法

2.1 研究区概况

豫西山地是秦岭山系在河南境内的余脉,包括东西方向伸展的小秦岭、嵩山,东北方向延伸的崤山、熊耳山和外方山,东南方向伸展的伏牛山,面积约4.3万km²（图1）。该区域海拔自西向东逐渐降低,海拔范围为75~2384 m,落差较大,由中山、低山渐变为丘陵、盆地,地貌类型复杂;植被类型属于北亚热带常绿落叶混交林向暖温带落叶阔叶林的过渡类型,植被和气候特征的垂直差异显著^[1,25,26]。

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图1 研究区位置及范围

Fig. 1 The study area and its location

2.2 数据来源

NDVI数据采用NASA发布的2000-2013年每16天合成的、250 m分辨率的MOD13Q1产品。DEM数据来源于ASTGTM2,空间分辨率为30 m。在ArcGIS中进行镶嵌、裁剪、重采样等处理得到研究区250 m分辨率的DEM数据。气温数据来源于河南省气象局27个气象台站的1984-2013年逐月气温数据,降水数据来源于国家气象中心数据共享网16个气象台站的1998-2013年逐月降水数据。

2.3 数据处理

2.3.1 NDVI时序重建及生长季数据提取利用MRT（MODIS Reprojection Tools）工具对下载的MODIS-NDVI数据进行拼接、投影、裁剪等处理。为消除来自云、气溶胶、视角以及太阳高度角等带来的噪声影响,采用TIMESAT工具的S-G（Savitsky-Golay）滤波算法对NDVI数据进行时序重构,剔除突变点并进行拟合重建。做滤波前,对于2000年前三期的缺失值使用2001年同期NDVI影像来补充,保证时间序列完整,因此共对322景MODIS-NDVI影像做滤波。图2为拟合前后的NDVI时序变化,可见原始时序数据存在的噪声点被明显消除。

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图2 利用S-G算法重建前后的NDVI时间序列

Fig. 2 NDVI time series fitted by S-G algorithm

豫西山地植被在冬季处于休眠状态,并且有时被积雪覆盖,这一时段的NDVI值对植被动态的影响不大,因此选取该区生长季NDVI对植被动态变化进行分析。利用TIMESAT软件提取基于像元的物候信息,综合考虑植被长叶和枯萎的时空分布,将豫西山地植被的生长季定为每年的5-9月份,即每年影像的第9期为生长季始期,第18期为生长季末期。与张晓东等将伏牛山区森林植被的生长季定为5-9月相吻合^[27]。每年生长季NDVI均值和多年生长季NDVI均值计算公式如下：

$\begin{matrix} NDV I_{j} = \frac{\overset{18}{\sum_{i = 9}} NDV I_{ij}}{10} \end{matrix}$ （1）

$\begin{matrix} \bar{NDVI} = \frac{\overset{14}{\sum_{j = 1}} NDV I_{j}}{14} \end{matrix}$ （2）

式中：i为时序期数,取值为9,10, $\begin{matrix} \dots \end{matrix}$ ,18;j为年份序号,取值为1,2, $\begin{matrix} \dots \end{matrix}$ ,14;NDVI_ij为第j年i期NDVI值;NDVI_j为第j年生长季的NDVI均值; $\begin{matrix} \bar{NDVI} \end{matrix}$ 为多年生长季NDVI均值。规定NDVI值小于0.1的区域为“无植被区”,不参与研究^[28]。

2.3.2 气象数据处理通过多次试验以及精度验证,最终引入DEM作为协变量利用ANUSPLIN插值法对年均气温、用Kriging插值法对年降水量进行插值,分别得到分辨率为250 m的气温和降水数据集,并在ArcGIS图层属性中统计各年年均气温和年降水量。

2.3.3 DEM数据处理借助ArcGIS基于DEM数据分别提取海拔、坡度和坡向。参考《伏牛山自然保护区科学考察集》中伏牛山植被类型垂直地带分布特征^[26],将豫西山地海拔划分为5个垂直带：<800 m、800~1100 m、1100~1700 m、1700~2000 m、 $\begin{matrix} \geq \end{matrix}$ 2000 m,所占比例分别为70.29%、16.56%、12.57%、0.53%、0.05%,可得研究区海拔大部分位于800 m以下。结合豫西山地地貌特征,将坡度划分为0°~5°、5°~10°、10°~20°、20°~30°、30°~40°、 $\begin{matrix} \geq \end{matrix}$ 40°,所占比例分别为17.6%、22.0%、29.2%、19.2%、9.4%、2.6%,可得5°~20°区域所占比例最大（51.2%）。将豫西山地坡向划分为无坡向（-1）、北坡（0°~22.5°,337.5°~360°）、东北坡（22.5°~67.5°）、东坡（67.5°~112.5°）、东南坡（112.5°~157.5°）、南坡（157.5°~202.5°）、西南坡（202.5°~247.5°）、西坡（247.5°~292.5°）、西北坡（292.5°~337.5°）,所占比例为0.5%、11.3%、13.5%、12.7%、12.9%、12.4%、13.3%、11.8%、11.6%,豫西山地起伏较大的地形特征使各坡向上的分布比较破碎。

采用ArcGIS空间分析中按属性提取工具提取海拔、坡度和坡向的各分级图层,再利用按掩模提取功能将各分级图层分别与研究区2000-2013年生长季NDVI均值、年均气温和年降水量的空间分布图层相叠加,得到14年不同海拔、坡度、坡向上NDVI及气温、降水的时空分布。

2.4 分析方法

2.4.1 趋势分析运用趋势分析法模拟每个栅格单元的变化趋势,来综合反映植被的时空格局演变。其计算公式^[29]为：

$\begin{matrix} Slope = \frac{n \times \overset{n}{\sum_{i = 1}} (i \times p_{i}) - (\overset{n}{\sum_{i = 1}} i) (\overset{n}{\sum_{i = 1}} p_{i})}{n \times \overset{n}{\sum_{i = 1}} i^{2} - {(\overset{n}{\sum_{i = 1}} i)}^{2}} \end{matrix}$ （3）

式中：Slope为单个像元NDVI回归方程的斜率,代表逐栅格上NDVI的变化趋势,当Slope>0时,代表上升,反之当Slope<0时,代表下降;p_i为第i年生长季NDVI值;n为研究时段;变量i从1到n,为各年份的序号。采用F检验对变化趋势进行显著性检验,结合Slope和F检验结果,将生长季植被NDVI年际变化趋势分为3个等级：退化（S<0,P<0.05）;稳定（P>0.05）;改善（S>0,P<0.05）。

2.4.2 相关性分析利用SPSS对豫西山地不同海拔、坡度、坡向及典型山脉南北坡的生长季NDVI与年均气温、年降水量进行相关分析和显著性检验,得到研究区植被动态对气温和降水响应的多维变化特征。

3 结果分析

3.1 豫西山地植被NDVI的多维变化

3.1.1 NDVI时间变化特征 2000-2013年研究区生长季NDVI呈波动上升态势,增速为0.041/10a（P<0.05）,最小值（0.595）出现在2001年,最大值（0.685）出现在2012年（图3）。14年间的NDVI变化可分为4个减少阶段（2000-2001年、2003-2008年、2009-2011年、2012-2013年）和3个增加阶段（2001-2003年、2008-2009年、2011-2012年）。

3.1.2 NDVI随地形因子的变化图4a为14年间豫西山地生长季植被NDVI随海拔的变化,随海拔升高呈先增后降。在<800 m区域NDVI均值最小（0.6）,主要是由于低海拔区的植被受人类活动影响较大,城镇建设、采石采矿采沙、公路及水利基础设施建设等占用了生态用地,使得低海拔区植被覆盖比高海拔区较低;最高值（0.81）出现在1700~2000 m,该区植被生长环境适宜;在 $\begin{matrix} \geq \end{matrix}$ 2000 m区域生态环境较为恶劣,NDVI又呈下降的趋势,但由于受到研究区最大海拔高度（2384 m）的限制,NDVI下降幅度较小。

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图3 研究区生长季NDVI变化趋势

Fig. 3 NDVI trend of growing season in the study area

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图4 研究区NDVI均值随海拔（a）、坡度（b）和坡向（c）的变化

Fig. 4 Variation of NDVI average value with elevations (a), slopes (b), and aspects (c) in the study area

图4b为NDVI随坡度的变化,随坡度增加NDVI逐渐增大,但增速逐渐减缓。最小值（0.542）出现在0°~5°区域,坡度小的区域多为人类聚集区,植被类型大部分为农耕植被,因此植被覆盖度低;随坡度增加植被生长越茂盛,在 $\begin{matrix} \geq \end{matrix}$ 40°区域达到最大值（0.773）;但在>20°区域时NDVI增加速率开始减小,这是由于到一定坡度时水土流失严重,不适宜植被生长。

图4c为NDVI在不同坡向的分布,在各坡向上NDVI值相差不大,其中南坡NDVI值（0.639）最小,西北坡NDVI值（0.666）最大。这是由于耕地主要分布在南坡,林地主要位于西北坡,使得南坡NDVI值小于西北坡的。

图5为2000-2013年豫西山地不同海拔、坡度、坡向上生长季NDVI均值的分布。从不同垂直带分析,在<800 m区域,NDVI值在0.1~0.9均有分布,还包括0.59%的无植被区;0.5~0.6占比例最大,为43%;其次为0.6~0.7,占21%;属于中等覆盖水平,植被主要为低山灌丛和农作物带。在800~1100 m区域,NDVI值整体增加,0.7~0.9占73%,该区域植被主要为含常绿成分的针阔混交林。在海拔1100~1700 m区域,NDVI值普遍较大,0.7~0.9达到93%,属于高等覆盖水平,植被类型多为落叶阔叶林,主要分布在伏牛山南北坡。在1700~2000 m区域,NDVI值主要位于0.7~0.9,占98.7%,该区域水热充足,植被生长环境较适宜,受人类活动的影响也较弱,主要为针阔叶混交林,植被覆盖状况最好。在 $\begin{matrix} \geq \end{matrix}$ 2000 m区域,NDVI值主要位于0.7~0.9,但无植被区和0.1~0.7占比例（5%）增加。该区域海拔较高,植被生长受气候条件的制约,植被类型由阔叶林过渡为山顶灌丛、矮曲林、草甸植被,NDVI值逐渐变小。

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图5 2000-2013年研究区NDVI均值在不同海拔、坡度、坡向上的分布

Fig. 5 Distribution of NDVI average value at different elevations, slopes, and aspects during 2000-2013

从不同坡度分析,在0°~5°、5°~10°和10°~20°内,NDVI值为0.5~0.6的区域占比例最大,分别为56%、50%、28%,其次为0.4~0.5和0.6~0.7分别达到30%左右,无植被区、0.1~0.4和0.7~0.9占比例最小;在20°~30°、30°~40°和 $\begin{matrix} \geq \end{matrix}$ 40°区域,0.8~0.9占比例最大,分别为36%、46%、50%,其次为0.7~0.8,达到35%左右,0.6~0.7占比例为15%左右,无植被区和0.1~0.6占比例最小。以0.6为界,NDVI值低于0.6的区域所占比例随坡度增加逐渐减小,高于0.6的区域占比例逐渐增大。从不同坡向分析,NDVI值在各坡向的分配较均匀,分布规律具有一致性。具体为0.5~0.6所占比例最大,在29%~36%之间,其中在南坡达到最大（35.48%）;其次为0.7~0.8,均在20%左右,其中在西北坡达到最大（21.99%）;0.6~0.7和0.8~0.9在各坡向所占比例相当,均在16%~19%之间,无植被覆盖区和0.1~0.3在各坡向所占比例最小,均不超过0.3%。

3.2 NDVI变化趋势在不同地形因子上的比较

图6为豫西山地2000-2013年间生长季NDVI变化趋势随海拔、坡度、坡向的变化,可以看出变化趋势具有明显差异。在不同垂直带内,从<800 m到 $\begin{matrix} \geq \end{matrix}$ 2000 m区域的NDVI变化趋势依次为0.047/10a（P<0.05）、0.036/10a（P<0.05）、0.018/10a、-0.004/10a、0.002/10a,在<1700 m区域NDVI增加明显,植被主要受人类活动影响,随着国家退耕还林还草、造林补助等政策的实施,使得该区域植被覆盖有所改善;在>1700 m海拔区域植被变化很小,主要受气候变化影响。整体来看,NDVI变化趋势表现为随海拔升高逐渐减弱。崔晓临等认为秦岭地区植被NDVI增加速率随海拔升高而减小^[18],与本文研究结果相吻合。在不同坡度范围内,从0°~5°到 $\begin{matrix} \geq \end{matrix}$ 40°区域的NDVI变化呈先增后降的趋势,在<20°区域增加速率维持在0.08/10a附近,在 $\begin{matrix} \geq \end{matrix}$ 40°区域增加速率达到最小,表明坡度越大植被增强活动越不明显。在不同坡向范围内,NDVI变化趋势基本一致,均在0.04/10a左右,阳坡的增加速率（0.043/10a）略大于阴坡的（0.042/10a）,表明阳坡植被活动略强于阴坡。

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图6 2000-2013年研究区NDVI变化趋势随海拔（a）、坡度（b）和坡向（c）的变化

Fig. 6 Variation of NDVI trends with elevations (a), slopes (b), and aspects (c) during 2000-2013

图7a为豫西山地14年来生长季植被NDVI变化趋势的空间分布,64%的区域植被呈改善趋势,31%处于稳定状态,仅有5%呈退化趋势。分别统计不同海拔、坡度、坡向上的NDVI变化趋势,据此判断植被的变化。从不同海拔看（图7b）,在<800 m和800~1100 m区域植被改善比例分别达到最大,为79%和58%;在1100~1700 m、1700~2000 m和 $\begin{matrix} \geq \end{matrix}$ 2000 m区域植被稳定面积占比例最大,分别为56%、71%和56%;植被退化比例在>1700 m区域达到最大,约为18%,表明植被恢复活动主要发生在低海拔区,退化活动主要发生在高海拔区。从不同坡度看（图7c）,植被改善面积比例在10°~20°区域达到最大,为71%,在研究期间研究区退耕还林主要选择在该坡度范围的耕地,使得该区域林地面积增多;植被退化比例在0°~5°达到最大,为11%,研究区近年来建设用地的扩张主要发生在该坡度区域,破坏了该区植被生长;而稳定区域占比随着坡度增加逐渐增大,表明植被退化和改善活动主要发生在较低坡度区域。从不同坡向看（图7d）,植被改善、稳定和退化面积占比例相当,分别为60%~66%、29%~34%和4.5%~6%,可得坡向对植被动态变化影响较小。

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图7 NDVI变化趋势的空间分布（a）及在不同海拔（b）、坡度（c）和坡向（d）的面积百分比

Fig. 7 Distribution of NDVI trends (a) and percentages at different elevations (b), slopes (c), and aspects (d)

3.3 典型山脉南北坡NDVI变化分析

为进一步更深层次地研究豫西山地南北坡NDVI变化的差异特征,选择研究区三大典型山脉——崤山、熊耳山及伏牛山,分析其南北坡地区的NDVI变化。从图8和表1可以得到,14年间三大山脉的NDVI均值表现为越往北值越小,伏牛山和熊耳山南坡NDVI均大于北坡,而崤山北坡NDVI大于南坡,崤山海拔相对低缓,在海拔800 m以下南坡相对北坡分布有更多的农作物带;三大山脉的NDVI变化趋势表现为越往北增加速率越大,且北坡增加速率均大于南坡,伏牛山南坡NDVI变化趋势最小但波动最剧烈,可见伏牛山南坡地区的植被更多是受人类活动的影响。

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图8 研究区崤山（a）、熊耳山（b）、伏牛山（c）南北坡NDVI变化趋势

Fig. 8 NDVI trends on the south and north slopes of Xiaoshan (a), Xionger (b) and Funiu (c) mountains in the study area

表1 研究区典型山脉南北坡NDVI变化的统计数据

Tab. 1 Statistics of NDVI trends on the south and north slopes of typical mountains

统计数据	崤山		熊耳山		伏牛山		研究区
统计数据	北坡	南坡	北坡	南坡	北坡	南坡	研究区
NDVI均值	0.699	0.683	0.736	0.774	0.797	0.807	0.652
变化趋势（/10 a）	0.062	0.057	0.043	0.024	0.014	0.005	0.041
R²	0.462	0.507	0.598	0.348	0.131	0.010	0.504
P值	0.008	0.004	0.001	0.026	0.204	0.739	0.004

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3.4 豫西山地NDVI对气候响应的多维变化

3.4.1 气温和降水变化趋势在ArcGIS图层属性中统计1984-2013年各年气温和1998-2013年各年降水量,分别绘制其距平变化趋势（图9）。从图9a可以看出气温距平变化趋势为0.3 ℃/10a（P<0.05）,最高年均温为13.5 ℃（2006年）,最低为11.3 ℃（1984年）,表明30年来豫西山地气温呈明显上升态势。张永民等对豫西山地气温和降水的波动变化规律进行了研究^[24],同样认为1957-2008年该区年均气温呈上升趋势,但变化趋势为0.08 ℃/10a,变化趋势的不同可能与研究时段以及研究方法的不同有关。从图9b可以看出降水量距平变化趋势为-53.9 mm/10a（P>0.05）,年降水量最高达到969 mm（2003年）,最低为493.8 mm（2013年）,表明16年来豫西山地降水量出现减少趋势,相关研究也表明豫西山地降水近年来呈减少趋势^[1,30,31],以及根据小波系数的变化规律预测豫西山地年降水量在2008年以后的未来几年里仍呈减少趋势^[1],这些与本文的研究结果一致。

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图9 研究区气温距平（a）和降水量距平（b）变化趋势

Fig. 9 Trends of temperature anomaly (a) and precipitation anomaly (b) in the study area

3.4.2 不同地形因子上NDVI对气温和降水的响应将研究区各地形因子上14年间生长季植被NDVI均值分别与年均气温、年降水量做相关分析并进行显著性检验（表2）。从海拔上分析,NDVI与气温表现为较强的负相关,与降水呈弱的正相关,表明随海拔升高NDVI和气温表现出相反趋势,而与降水量表现出基本一致的趋势。从坡度上分析,NDVI与气温呈现极负相关关系,与降水呈极正相关,表明相关性在坡度上的分异最大,随坡度增大NDVI和气温的变化趋势几乎完全相反,而植被和降水的变化趋势几乎完全一致。从坡向上分析,植被与气温和降水的相关性均比较弱,表明相关性在不同坡向上的分异最不明显。

表2 不同地形因子上NDVI与气温、降水的相关系数

Tab. 2 Correlation coefficients between NDVI with temperature and precipitation in different terrain factors

地形因子	NDVI与气温	NDVI与降水
海拔	-0.846^*	0.324
坡度	-0.994^**	0.960^**
坡向	-0.117	-0.029

注：^**和^*分别表示通过0.001和0.05的显著检验。

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在SPSS中分别将2000-2013年不同海拔、坡度、坡向上的NDVI均值与气温、降水量做相关性分析并进行显著检验（表3）。随海拔升高NDVI与气温的相关性逐渐减弱,并在1700 m处由负相关变为弱的正相关;而与降水均呈正相关,随海拔升高相关性逐渐增强,但在1700~2000 m区域相关性突然减弱,该海拔区域降水量达到最大,因此该区域植被动态变化的主控因素已不再是降水,在≥2000 m区域相关性又逐渐增强。在不同坡度上NDVI与气温均呈负相关,并随坡度增加相关性逐渐减弱;而与降水量均呈正相关,随坡度增加相关性先减后增,在20°~30°区域达到最低,是由于该坡度区域降水量达到最大,植被受降水影响减弱。从不同坡向上分析,NDVI与气温均呈负相关,与降水均呈正相关,相关性相差不大。以上分析表明,高海拔区NDVI与降水的相关性强于与气温的,因此高海拔区植被动态主要受降水控制,近14年来在≥2000 m区域植被的微弱改善（0.002/10a）响应了该区降水量的缓慢增加（2.6 mm/10a）;在不同坡度上植被NDVI与气温的相关性均大于与降水的,而在0°~5°区域植被对气温的响应最强烈,说明14年间该区域植被的变化除受人类活动影响,还主要受到气温变化的驱动;在不同坡向上植被NDVI对气候变化响应的差异性不明显。

表3 2000-2013年研究区不同海拔、坡度、坡向上的NDVI与气温、降水的相关系数

Tab. 3 Correlation coefficients between NDVI with temperature and precipitation at differentelevations, slopes, and aspects during 2000-2013

海拔（m）	<800	800~1100	1100~1700	1700~2000	$\begin{matrix} \geq \end{matrix}$ 2000	-	-	-
NDVI与气温	-0.396	-0.292	-0.220	0.079	0.058	-	-	-
NDVI与降水	0.212	0.300	0.351	0.198	0.354	-	-	-
坡度（°）	0~5	5~10	10~20	20~30	30~40	$\begin{matrix} \geq \end{matrix}$ 40	-	-
NDVI与气温	-0.424^*	-0.390	-0.351	-0.326	-0.319	-0.314	-	-
NDVI与降水	0.379	0.282	0.189	0.167	0.203	0.262	-	-
坡向	北坡	东北坡	东坡	东南坡	南坡	西南坡	西坡	西北坡
NDVI与气温	-0.369	-0.353	-0.379	-0.386	-0.382	-0.377	-0.381	-0.380
NDVI与降水	0.262	0.260	0.242	0.240	0.256	0.262	0.267	0.270

注：-表示空值;^*表示通过0.05显著性检验。

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3.4.3 典型山脉南北坡NDVI对气温和降水的响应将14年间典型山脉南北坡地区的NDVI分别与对应的气温、降水进行相关性分析。从表4可以得到NDVI与气温均呈负相关,与降水均呈正相关,南坡NDVI与气温的负相关性均大于北坡的,并在熊耳山南北坡相关性高于研究区水平;除伏牛山南坡外,其他山脉南北坡NDVI与降水的相关性均强于研究区水平,而伏牛山南坡降水量比较丰富,植被变化几乎不受降水影响。表明在全球气候变化的大背景下,豫西山地典型山脉北坡植被对降水变化较敏感,而南坡植被对气温变化较敏感,是该区生态环境响应的重要信号。

表4 2000-2013年研究区典型山脉南北坡NDVI与气温、降水的相关系数

Tab. 4 Correlation coefficients between NDVI with temperature and precipitation on thesouth and north slopes of typical mountains during 2000-2013

相关系数	崤山		熊耳山		伏牛山		研究区
相关系数	北坡	南坡	北坡	南坡	北坡	南坡	研究区
NDVI与气温	-0.229	-0.29	-0.387	-0.482^*	-0.202	-0.220	-0.379
NDVI与降水	0.437^*	0.403	0.394	0.382	0.325	0.020	0.255

注：^*表示通过0.05显著性检验。

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4 结论与讨论

4.1 结论

利用S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS-NDVI时序影像,结合DEM、气温和降水数据,运用趋势分析、相关性分析等方法探讨豫西山地植被及其气候响应的多维变化。结果表明：

（1）14年间豫西山地NDVI呈增长态势,平均增速为0.041/10a;NDVI值随山地海拔升高先增后降,随坡度增加而增大,在各坡向的分布相差不大。

（2）NDVI变化趋势随海拔升高逐渐减弱,植被在<1100 m区域恢复概率最高,植被在>1700 m区域退化概率最高;随坡度增加先增后降,植被在10°~20°区域恢复概率最高,在0°~5°区域退化概率最高;在不同坡向上植被改善、稳定和退化面积占比例相当,可见坡向对植被变化的分异作用不明显。

（3）不同海拔、坡度、坡向上的植被所受影响因素不同,高海拔区植被动态主要受降水变化控制;不同坡度的植被NDVI与气温的相关性均大于与降水的相关性;不同坡向上的植被NDVI对气温和降水变化响应的差异性不明显。

（4）崤山、熊耳山、伏牛山三大山脉北坡NDVI增速均大于南坡;北坡植被对降水变化较敏感,而南坡植被对气温变化较敏感。这些都是在全球变化背景下该区生态环境响应的重要信号,反映了过渡带生态响应因子对山地生态系统的重要性。

4.2 讨论

现有文献关于豫西山地植被动态变化的研究多采用最大合成化法（Maximum Value Composite,MVC）对MODIS-NDVI进行处理^[32],但并没有完全去除时序数据中的噪声点,还可能导致原始时序数据中无噪声点像元值的失真。本研究利用TIMESAT 3.2中的S-G滤波算法对MODIS-NDVI数据进行时序重构,最大限度的去除噪声点,并提取基于像元的物候信息来确定生长季,确保了提取植被覆盖信息的合理性和可靠性。豫西山地作为中国北亚热带向南暖温带过渡的重要地区,为进一步探究其过渡性和复杂性,选择该区的典型山脉崤山、熊耳山和伏牛山,分析其南北坡的NDVI变化及气候响应特征,研究表明三大山脉南北坡的NDVI变化及对气温和降水的响应具有差异性和一定的规律性,揭示了过渡带尤其是秦岭东部山地的植被变化及其气候响应的差异特征,有助于人们深入了解全球气候变化背景下自然地理过程的响应机理与规律。

豫西山地独特的地貌特点使得该区植被类型在垂直方向上变化明显^[26]。本研究全面分析了不同海拔、坡度、坡向上植被NDVI变化对气温降水的响应,发现不同植被类型的NDVI对气温和降水的响应存在一定的规律,比如在2000 m以上海拔区植被主要为高山灌丛、矮曲林和草甸,属于草本和灌木,其NDVI与降水的相关性最强（0.354）,而在乔木植被分布的1700~2000 m区域,NDVI与降水的相关性最弱（0.198）。有研究表明水平方向上NDVI与降水的相关性表现为草本植被>灌木植被>乔木植被^[33],与本研究不同植被类型动态对降水变化的响应特征是一致的。

本研究使用的气温和降水数据是由气象站点数据插值得到,由于高海拔区站点稀少,尽管插值时考虑了海拔的影响,但插值精度仍没有遥感直接观测的NDVI精度高,可能使研究结果存在一定的不确定性。近年来卫星遥感提供的气温和降水产品被广泛应用,降水遥测产品目前最常用的来自热带降水监测计划（Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM）卫星,分辨率最高为0.25°×0.25°（约28 km）,在大中尺度区域具有较好的适用性,但在小尺度区域对降水的观测还达不到站点观测精度^[34]。而地表温度遥感数据是一个重要的数据源,产品精度高,使用MODIS反演达到1000 m,使用TM反演可达到100 m,多源遥感数据的综合应用可获得更精确的温度产品^[35]。未来的研究会考虑遥感反演温度与NDVI的关系,未来还会考虑山地下垫面及小气候对气温和降水的影响,以提高数据精度,从而探究尺度变化对山地植被NDVI与气温和降水关系的影响。

另外,本研究对NDVI变化趋势的量化分级是结合豫西山地植被特点来划分的,现有文献中还没有统一的划分标准,是否需要按照统一标准来划分变化趋势级别还有待验证。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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被引期刊影响因子

[1]	张永民, 肖风劲. 豫西山区降水与气温的波动规律研究 . 自然资源学报, 2010, 25(12): 2132-2141. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.014 URL Magsci [本文引用: 4] 摘要？根据豫西山区4个国家地面气象观测站1957—2008年的降水和气温数据,运用小波分析和统计分析相结合的方法研究了该地区降水和气温的多时间尺度波动特征。研究结果表明:①近50a来,豫西山区的年降水量和年均气温均具有复杂的多时间尺度特征,年降水量在4a和14a尺度上的周期性波动特征较为明显,而年均气温在8a和14a尺度上的周期性波动特征较为明显;②近50a来,豫西山区的年降水量和年均气温虽然具有明显的周期性波动,但是,使用白噪声功率谱进行显著性对比检验得出的结果表明,它们的主周期的显著性水平普遍较低,可以认为基本属于随机性波动;③近50a来,在4~12a的尺度上,豫西山区的年降水量和年均气温具有极显著的负相关性,而且预计未来几年该地区仍然可能延续2006年以来气温偏高降水偏少的气候特征;④小波分析和统计分析都属于经验诊断的范畴,对分析过去气候要素变化的多时间结构特征具有较好的效果。但是,由于它们不涉及因果机理,因此要想准确地预测未来的气候变化趋势,还必须对气候系统当中的复杂变化过程开展深入的机理研究。 [Zhang Yongmin, Xiao Fengjin. Study on precipitation and temperature change in Western Henan Mountain area. Journal of Natural Resources, 2010, 25(12): 2132-2141.] https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.014 URL Magsci [本文引用: 4] 摘要？根据豫西山区4个国家地面气象观测站1957—2008年的降水和气温数据,运用小波分析和统计分析相结合的方法研究了该地区降水和气温的多时间尺度波动特征。研究结果表明:①近50a来,豫西山区的年降水量和年均气温均具有复杂的多时间尺度特征,年降水量在4a和14a尺度上的周期性波动特征较为明显,而年均气温在8a和14a尺度上的周期性波动特征较为明显;②近50a来,豫西山区的年降水量和年均气温虽然具有明显的周期性波动,但是,使用白噪声功率谱进行显著性对比检验得出的结果表明,它们的主周期的显著性水平普遍较低,可以认为基本属于随机性波动;③近50a来,在4~12a的尺度上,豫西山区的年降水量和年均气温具有极显著的负相关性,而且预计未来几年该地区仍然可能延续2006年以来气温偏高降水偏少的气候特征;④小波分析和统计分析都属于经验诊断的范畴,对分析过去气候要素变化的多时间结构特征具有较好的效果。但是,由于它们不涉及因果机理,因此要想准确地预测未来的气候变化趋势,还必须对气候系统当中的复杂变化过程开展深入的机理研究。
[2]	Becker A, Körner C, Brun J J, et al. Ecological and land use studies along elevational gradients. Mountain Research and Development, 2007, 27(1): 58-65. https://doi.org/10.1659/0276-4741(2007)27[58:EALUSA]2.0.CO;2 URL 摘要 ABSTRACT Mountain regions and UNESCO Mountain Biosphere Reserves (MBRs) encapsulate broad elevational ranges, cover large gradients of geological, topographical and climatic diversity, and thus host greater biodiversity than the surrounding lowlands. Much of the biological richness in MBRs results from the interaction of climatic contrasts and gravitational forces along elevational gradients. External forces such as atmospheric change and human land use interact with these gradients, and result in distinct landscape patchiness, ie mosaics of land cover types within and across elevational belts. The management of MBRs influences land use and land cover, which affects biodiversity and ecosystem processes, both of which provide goods and services to society. Due to their broad environmental and biological diversity, MBRs are ideally suited for global change research and will be increasingly important in illustrating biodiversity conservation. This article summarizes the ecologically relevant results of an international workshop on elevational gradients that aimed to achieve a synthesis of the major ecosystem and biodiversity conditions and drivers in an altitude context. The workshop developed a core research agenda for MBRs that prioritizes long-term research and changes in land use across a broad elevational range.
[3]	张百平, 谭靖, 姚永慧, 等. 山地垂直带信息图谱研究. 北京: 中国环境科学出版社, 2009. [Zhang Baiping, Tan Jing, Yao Yonghui, et al.Digital Integration and Patterns of Mountain Altitudinal Belts. Beijing: China Environmental Science Press, 2009.]
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[7]	Erschbamer B, Kiebacher T, Mallaun M, et al. Short-term signals of climate change along an altitudinal gradient in the South Alps. Plant Ecology, 2009, 202(1): 79-89. https://doi.org/10.1007/s11258-008-9556-1 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要 <a name="Abs1"></a>Short-term changes in plant species number, frequency and composition were studied along an altitudinal gradient crossing four summits from the treeline ecotone to the subnival zone in the South Alps (Dolomites, Italy). Large-scale (summit areas) and small-scale patterns (16 plots of 1 m2/summit) were monitored. After 5 years, a re-visitation of the summit areas revealed a considerable increase of species richness at the upper alpine and subnival zone (10% and 9%, respectively) and relatively modest increases at the lower alpine zone and the treeline ecotone (3% and 1%, respectively). At the small scale, the results were partly different, with species richness decreasing at the lower summits and increasing at the higher summits. The changes can most likely be attributed to climate warming effects and to competitive interactions. The main newcomers at the lower three summits were species from the treeline and the lower altitudinal zones. Only at the highest summit, the newcomers came from the alpine species pool. At the treeline ecotone, the abundance of <i>Pinus cembra</i>, of dwarf shrubs and clonal graminoid species increased. Here, displacements of alpine species may be predicted for the near future. At the higher summits, expansions of the established alpine species and further invasions of species from lower altitudes are forecasted.
[8]	Jacqueline G F, Antoine G, Niklaus E Z. Tree line shifts in the Swiss Alps: Climate change or land abandonment?. Journal of Vegetation Science, 2009, 18(4): 571-582. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2007.tb02571.x URL [本文引用: 1] 摘要 Abstract Questions: Did the forest area in the Swiss Alps increase between 1985 and 1997? Does the forest expansion near the tree line represent an invasion into abandoned grasslands (ingrowth) or a true upward shift of the local tree line? What land cover / land use classes did primarily regenerate to forest, and what forest structural types did primarily regenerate? And, what are possible drivers of forest regeneration in the tree line ecotone, climate and/or land use change? Location: Swiss Alps. Methods: Forest expansion was quantified using data from the repeated Swiss land use statistics GEOSTAT. A moving window algorithm was developed to distinguish between forest ingrowth and upward shift. To test a possible climate change influence, the resulting upward shifts were compared to a potential regional tree line. Results: A significant increase of forest cover was found between 1650 m and 2450 m. Above 1650 m, 10% of the new forest areas were identified as true upward shifts whereas 90% represented ingrowth, and we identified both land use and climate change as likely drivers. Most upward shift activities were found to occur within a band of 300 m below the potential regional tree line, indicating land use as the most likely driver. Only 4% of the upward shifts were identified to rise above the potential regional tree line, thus indicating climate change. Conclusions: Land abandonment was the most dominant driver for the establishment of new forest areas, even at the tree line ecotone. However, a small fraction of upwards shift can be attributed to the recent climate warming, a fraction that is likely to increase further if climate continues to warm, and with a longer time-span between warming and measurement of forest cover.
[9]	Hemp A. Continuum or zonation? Altitudinal gradients in the forest vegetation of Mt. Kilimanjaro. Plant Ecology, 2006, 184(1): 27-42. https://doi.org/10.1007/s11258-005-9049-4 URL Magsci 摘要 <a name="Abs1"></a>Based on the analysis of 600 vegetation plots using the method of Braun-Blanquet (<cite>1964</cite>) the composition of the whole vascular forest plant flora with about 1220 species was studied in the forests of Mt. Kilimanjaro. The altitudinal distribution of all strata (trees, shrubs, epiphytes, lianas and herbs) along a transect of 2400 m is discussed with respect to altitudinal zonation and ecological factors. With uni-dimensionally constraint clustering significant discontinuities were revealed that occurred simultaneously in the different strata. Thus even in structurally highly complex, multilayered tropical montane forests distinct community units exist that can be surveyed and classified by the Braun-Blanquet approach. This observed zonation was significantly correlated with altitude, temperature and soil acidity (pH); rainfall was of importance in particular for the zonation of epiphytes. Other key factors were humidity (influenced by stable cloud condensation belts) and minimum temperature (in particular the occurrence of frost at 2700 m altitude upslope). The contrary results of other transect studies in East Africa in respect to continuity of change in floristic composition appear to be caused by different sampling methods and intensities or mixing of data from areas with different climate conditions, whereas species richness did not influence the clarity of floristic discontinuities on Kilimanjaro and other parts of East Africa.
[10]	Habeck J R. Present-day vegetation in the northern Rocky Mountains. Annals of the Missouri Botanical Garden, 1987, 74(4): 804-840. https://doi.org/10.2307/2399451 URL 摘要 The present-day northern Rocky Mountain vegetation is the product of a long history of geologic and climatic events that have interacted with the species populations composing the regional flora. General concepts relating to the organization, classification, and dynamic nature of vegetation are reviewed. Distributional and structural features of the vegetation cover between the Colorado Rockies and the Southern Canadian Rockies are discussed. Alpine, upper timberline, subalpine, montane, lower timberline, and grassland/steppe zones are treated. Climatic, physiographic, edaphic, and geologic factors operate interactively as complex local and regional gradients in patterning Rocky Mountain vegetation. It is likely that members of the modern Rocky Mountain flora are not in equilibrium with present-day environments but are shifting and adjusting to geographic dislocations associated with post-Pleistocene climatic alterations. Fire suppression, agriculture, domestic grazing, construction activities, timber harvesting, strip mining, species introductions, and air, soil, and water quality are having major impacts on Rocky Mountain vegetation. Present plant communities feature altered structures and compositions that may represent new ecosystem equilibria which could be irreversible under present-day climates.
[11]	Long J N. Diversity, complexity and interactions: An overview of Rocky Mountain forest ecosystems. Tree Physiology, 2003, 23(16): 1091-1099. https://doi.org/10.1093/treephys/23.16.1091 URL PMID: 14522715 摘要 This overview of Rocky Mountain forest ecosystems characterizes some of the major types, processes and management issues in the region. There are large ranges in edaphic conditions and striking environmental gradients, all interacting to influence the distribution of species, the nature of communities and disturbance regimes. The discussion focuses on the central role of disturbance and how understanding disturbance regimes influences the search for effective approaches to stewardship.
[12]	Kessler M. Altitudinal zonation of Andean cryptogam communities. Journal of Biogeography, 2000, 27(2): 275-282. URL [本文引用: 1]
[13]	陈琼, 周强, 张海峰, 等. 三江源地区基于植被生长季的NDVI对气候因子响应的差异性研究 . 生态环境学报, 2010, 19(6): 1284-1289. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5906.2010.06.004 URL [本文引用: 1] 摘要采用1999—2008年NDVI和三江源地区及周边31个气象站点的温度和降水旬数据,在确定每年5月中旬至9月底作为三江源地区植被生长季（14旬）的基础上,分析NDVI对气候因子变化响应的区域差异。结果显示：以巴颜喀拉山为界,三江源西部生长季内NDVI指数对温度、降水的线性相关性明显比中东部普遍,同时,不同海拔地段响应程度存在着明显的差异,且海拔5300m左右为线性响应的最高限,NDVI对气候因子的线性响应主要表现为对温度正相关和降水负相关。因此,对三江源生长季内植被生长而言,水条件明显好于温度条件,并且温度对植被覆盖的影响通过直接正相关和降水负相关表现出来,温度是三江源地区植被生长的主导因子。 [Chen Qiong, Zhou Qiang, Zhang Haifeng, et al. Spatial disparity of NDVI response in vegetation growing season to climate change in the Three-River Headwaters region. Ecology and Environmental Sciences, 2010, 19(6): 1284-1289.] https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5906.2010.06.004 URL [本文引用: 1] 摘要采用1999—2008年NDVI和三江源地区及周边31个气象站点的温度和降水旬数据,在确定每年5月中旬至9月底作为三江源地区植被生长季（14旬）的基础上,分析NDVI对气候因子变化响应的区域差异。结果显示：以巴颜喀拉山为界,三江源西部生长季内NDVI指数对温度、降水的线性相关性明显比中东部普遍,同时,不同海拔地段响应程度存在着明显的差异,且海拔5300m左右为线性响应的最高限,NDVI对气候因子的线性响应主要表现为对温度正相关和降水负相关。因此,对三江源生长季内植被生长而言,水条件明显好于温度条件,并且温度对植被覆盖的影响通过直接正相关和降水负相关表现出来,温度是三江源地区植被生长的主导因子。
[14]	姚永慧, 张百平, 韩芳, 等. 横断山区垂直带谱的分布模式与坡向效应 . 山地学报, 2010, 28(1): 11-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1008-2786.2010.01.002 URL 摘要根据收集到的横断山区山地垂直带谱数据,对山地垂直带的坡向效应和空间分布规律进行了分析和研究。结果表明：1）主要的垂直带和垂直带界线如林线、暗针叶林带、雪线等的纬度和经度地带性分布规律明显并且分布模式都相似,纬向上呈开口向下的二次曲线分布模式,经向上呈开口向上的二次曲线分布模式,两者共同形成＂双曲抛物面＂分布模式,充分反映了横断山区的环境与生态的复杂性和独特性,也进一步丰富和发展了山地垂直带谱的二次曲线假说;2）横断山区山地垂直带谱表现出明显的基于水分驱动的坡向效应,主要表现为同一山体的东、西坡往往具有不同的基带和带谱结构,相同类型的带谱出现的海拔和分布范围不同,迎风坡表现出较为湿润的类型和带谱结构,而背风坡则表现出更为干旱的类型和组成结构;横断山区的坡向效应主要是由于山体对当地盛行季风的影响,造成迎风坡和背风坡水热条件相差很大,从而发育不同的山地垂直带谱类型。从横断山区山地垂直带谱的空间分布规律来看,28°～29°N、98°～101°E范围内,即大致在澜沧江以东-雅砻江以西,山地垂直带谱普遍表现出干热的特点,为横断山区干热气候的核心地带。但如何定量分析山地的坡向效应尚有待于进一步的研究和讨论。此外、数据质量和数据误差也对分析的结果,尤其是空间分布模式的数学模拟结果产生一定的影响,在以后的研究中尚需进一步完善。 [Yao Yonghui, Zhang Baiping, Han Fang, et al. Spatial pattern and exposure effect of altitudinal belts in the Hengduan Mountains. Journal of Mountain Science, 2010, 28(1): 11-20.] https://doi.org/10.3969/j.issn.1008-2786.2010.01.002 URL 摘要根据收集到的横断山区山地垂直带谱数据,对山地垂直带的坡向效应和空间分布规律进行了分析和研究。结果表明：1）主要的垂直带和垂直带界线如林线、暗针叶林带、雪线等的纬度和经度地带性分布规律明显并且分布模式都相似,纬向上呈开口向下的二次曲线分布模式,经向上呈开口向上的二次曲线分布模式,两者共同形成＂双曲抛物面＂分布模式,充分反映了横断山区的环境与生态的复杂性和独特性,也进一步丰富和发展了山地垂直带谱的二次曲线假说;2）横断山区山地垂直带谱表现出明显的基于水分驱动的坡向效应,主要表现为同一山体的东、西坡往往具有不同的基带和带谱结构,相同类型的带谱出现的海拔和分布范围不同,迎风坡表现出较为湿润的类型和带谱结构,而背风坡则表现出更为干旱的类型和组成结构;横断山区的坡向效应主要是由于山体对当地盛行季风的影响,造成迎风坡和背风坡水热条件相差很大,从而发育不同的山地垂直带谱类型。从横断山区山地垂直带谱的空间分布规律来看,28°～29°N、98°～101°E范围内,即大致在澜沧江以东-雅砻江以西,山地垂直带谱普遍表现出干热的特点,为横断山区干热气候的核心地带。但如何定量分析山地的坡向效应尚有待于进一步的研究和讨论。此外、数据质量和数据误差也对分析的结果,尤其是空间分布模式的数学模拟结果产生一定的影响,在以后的研究中尚需进一步完善。
[15]	张百平, 谭娅, 莫申国. 天山数字垂直带谱体系与研究 . 山地学报, 2004, 22(2): 184-192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1008-2786.2004.02.009 URL 摘要对6个全国性山地垂直带谱体系进行评述。认为区域性的数字垂直带谱的详细研究也是建立中国山地垂直带信息图谱的重要一环。只有通过这样的工作,才能进一步发现问题和解决问题,才能逐步趋于完成山地垂直带谱集大成的工作。分析了天山垂直带谱形成的因素,建立了包括北坡、南坡、西部伊犁谷地、天山腹地(巴音布鲁克盆地)的天山数字垂直带谱体系,分析了各垂直带的特点,总结了垂直带谱的区域分异规律。 [Zhang Baiping, Tan Ya, Mo Senguo. Digital spectrum and analysis of altitudinal belts in the Tianshan Mountains. Journal of Mountain Science, 2004, 22(2): 184-192.] https://doi.org/10.3969/j.issn.1008-2786.2004.02.009 URL 摘要对6个全国性山地垂直带谱体系进行评述。认为区域性的数字垂直带谱的详细研究也是建立中国山地垂直带信息图谱的重要一环。只有通过这样的工作,才能进一步发现问题和解决问题,才能逐步趋于完成山地垂直带谱集大成的工作。分析了天山垂直带谱形成的因素,建立了包括北坡、南坡、西部伊犁谷地、天山腹地(巴音布鲁克盆地)的天山数字垂直带谱体系,分析了各垂直带的特点,总结了垂直带谱的区域分异规律。
[16]	侯光雷, 张洪岩, 郭聃, 等. 长白山区植被生长季NDVI时空变化及其对气候因子敏感性 . 地理科学进展, 2012, 31(3): 285-292. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.03.003 URL Magsci 摘要本文利用长白山区SPOT/VGT NDVI 数据和气象数据，分析该区不同植被类型NDVI时空变化特征以及与气候因子的相关关系，并探讨了植被对气候变化响应的滞后性。结果表明：①2000-2009 年，长白山区植被NDVI 逐年变化总体呈增长趋势，增长区域的面积占全区面积的83.91%，在空间上主要集中在北坡和西坡，NDVI减少区域集中在南坡；②NDVI变化率随季节和植被类型变化而不同，NDVI增长主要集中在5 月和9 月，而7 月NDVI变化较小，甚至出现下降趋势；③植被NDVI与温度和降水存在着显著的正相关性（<i>p</i><0.01），且NDVI与温度的相关性高于与降水的相关性，且随海拔升高，NDVI与温度相关性增强；④NDVI对气温和降水变化的响应存在滞后期，不同植被类型，滞后期存在差异。苔原NDVI对温度和降水响应的滞后期大约10 天，而针阔混交林和针叶林NDVI 对温度和降水响应的滞后期约为20 天。 [Hou Guanglei, Zhang Hongyan, Guo Dan, et al. Spatial-temporal variation of NDVI in the growing season and its sensitivity to climatic factors in Changbai Mountains. Progress in Geography, 2012, 31(3): 285-292.] https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.03.003 URL Magsci 摘要本文利用长白山区SPOT/VGT NDVI 数据和气象数据，分析该区不同植被类型NDVI时空变化特征以及与气候因子的相关关系，并探讨了植被对气候变化响应的滞后性。结果表明：①2000-2009 年，长白山区植被NDVI 逐年变化总体呈增长趋势，增长区域的面积占全区面积的83.91%，在空间上主要集中在北坡和西坡，NDVI减少区域集中在南坡；②NDVI变化率随季节和植被类型变化而不同，NDVI增长主要集中在5 月和9 月，而7 月NDVI变化较小，甚至出现下降趋势；③植被NDVI与温度和降水存在着显著的正相关性（<i>p</i><0.01），且NDVI与温度的相关性高于与降水的相关性，且随海拔升高，NDVI与温度相关性增强；④NDVI对气温和降水变化的响应存在滞后期，不同植被类型，滞后期存在差异。苔原NDVI对温度和降水响应的滞后期大约10 天，而针阔混交林和针叶林NDVI 对温度和降水响应的滞后期约为20 天。
[17]	孙华, 白红英, 张清雨, 等. 秦岭南北地区植被覆盖对区域环境变化的响应 . 环境科学学报, 2009, 29(12): 2635-2641. URL Magsci 摘要利用GIMMS(GlobalInventoryModelingandMappingStudies)和SPOTVGT(SpotVegetation)两种数据集的归一化植被指数(NormalizedDifferenceVegetationIndex,NDVI)对1982～2007年26年间秦岭南北地区植被覆盖变化进行了比较,并对其环境驱动力进行了分析.结果表明,研究时段内,秦岭南北地区的植被覆盖均呈降低趋势,且秦岭以北地区的降低速度大于秦岭以南.经计算分析得出,两地区春季和夏季的季平均NDVI与温度的相关系数均通过了p<0.1的显著性检验,其中,秦岭以南地区1982～1997年春季NDVI与温度的相关系数最高为0.61(p<0.05);秦岭以北地区春季的降水与年NDVI之间也显著相关(p<0.05).值得注意的是,1998～2007年间,秦岭以北地区冬季NDVI与温度相关系数高达0.75(p<0.05),这是秦岭地区在区域环境影响下植被覆盖变化的一个重要特征,表明秦岭以北地区的植被更多地受气温变化的影响,在全球变暖大趋势下,该地区植被可能更为敏感,是区域生态响应的一个重要信号.人为活动(如土地利用类型的改变)也是影响该区植被覆盖变化的一个重要因子. [Sun Hua, Bai Hongying, Zhang Qingyu, et al. Responses of vegetation coverage to regional environmental change in the northern and southern Qinling Mountains. Acta Scientiae Circumstantiae, 2009, 29(12): 2635-2641.] URL Magsci 摘要利用GIMMS(GlobalInventoryModelingandMappingStudies)和SPOTVGT(SpotVegetation)两种数据集的归一化植被指数(NormalizedDifferenceVegetationIndex,NDVI)对1982～2007年26年间秦岭南北地区植被覆盖变化进行了比较,并对其环境驱动力进行了分析.结果表明,研究时段内,秦岭南北地区的植被覆盖均呈降低趋势,且秦岭以北地区的降低速度大于秦岭以南.经计算分析得出,两地区春季和夏季的季平均NDVI与温度的相关系数均通过了p<0.1的显著性检验,其中,秦岭以南地区1982～1997年春季NDVI与温度的相关系数最高为0.61(p<0.05);秦岭以北地区春季的降水与年NDVI之间也显著相关(p<0.05).值得注意的是,1998～2007年间,秦岭以北地区冬季NDVI与温度相关系数高达0.75(p<0.05),这是秦岭地区在区域环境影响下植被覆盖变化的一个重要特征,表明秦岭以北地区的植被更多地受气温变化的影响,在全球变暖大趋势下,该地区植被可能更为敏感,是区域生态响应的一个重要信号.人为活动(如土地利用类型的改变)也是影响该区植被覆盖变化的一个重要因子.
[18]	崔晓临, 白红英, 王涛. 秦岭地区植被NDVI海拔梯度差异及其气温响应 . 资源科学, 2013, 35(3): 618-626. URL [本文引用: 3] 摘要秦岭山系是我国南北重要的地理分界线,属于亚热带与暖温带的过渡区域,也是对气候变化较为敏感的区域。基于2000年-2009年时序重建MODISNDVI及气温、DEM等数据,对气候变化下的秦岭地区NDVI变化趋势及区域响应进行分析,结果表明:①2000年-2009年,秦岭地区植被覆盖较好,且呈逐年增加态势;②秦岭10a平均NDVI值总体随海拔升高先增加后降低,最大值在海拔1500~2000m范围内,最小值在海拔<500m范围内,反映了秦岭地区海拔<500m区域内人类活动对植被生态系统的强烈影响;③秦岭地区植被覆盖除在海拔1500~2000m和>2700m范围内增加趋势不显著外,在其他海拔范围内均呈显著增加态势,且增加速率随海拔的升高而减小;④近30a来秦岭地区气温呈上升趋势,高于我国近30a来的平均增温速率。秦岭地区高海拔区域(>2700m)NDVI与气温相关性最高(0.43),表明高海拔区域陆地植被生态系统更易受到全球气候变化的影响。 [Cui Xiaolin, Bai Hongying, Wang Tao. Difference in NDVI with altitudinal gradient and temperature in Qinling area. Resources Science, 2013, 35(3): 618-626.] URL [本文引用: 3] 摘要秦岭山系是我国南北重要的地理分界线,属于亚热带与暖温带的过渡区域,也是对气候变化较为敏感的区域。基于2000年-2009年时序重建MODISNDVI及气温、DEM等数据,对气候变化下的秦岭地区NDVI变化趋势及区域响应进行分析,结果表明:①2000年-2009年,秦岭地区植被覆盖较好,且呈逐年增加态势;②秦岭10a平均NDVI值总体随海拔升高先增加后降低,最大值在海拔1500~2000m范围内,最小值在海拔<500m范围内,反映了秦岭地区海拔<500m区域内人类活动对植被生态系统的强烈影响;③秦岭地区植被覆盖除在海拔1500~2000m和>2700m范围内增加趋势不显著外,在其他海拔范围内均呈显著增加态势,且增加速率随海拔的升高而减小;④近30a来秦岭地区气温呈上升趋势,高于我国近30a来的平均增温速率。秦岭地区高海拔区域(>2700m)NDVI与气温相关性最高(0.43),表明高海拔区域陆地植被生态系统更易受到全球气候变化的影响。
[19]	宋乃平, 杜灵通, 王磊. 盐池县2000-2012年植被变化及其驱动力 . 生态学报, 2015, 35(22): 7377-7386. https://doi.org/10.5846/stxb201403050374 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要荒漠草原区的植被对防治荒漠化、维护生态屏障具有决定性作用,宁夏盐池县作为其典型代表,近13年的植被变化深受气候变化和人类活动的综合影响.基于MODIS NDVI等数据,运用趋势分析、经验模态分解和空间叠置分析等方法,对盐池县2000-2012年的植被动态变化进行研究,结果表明:(1)2000-2012年盐池县NDVI在0.2-0.4之间呈波动上升趋势,上升幅度为0.078/10 a,上升趋势显著;总体来说,植被稳定性低,年际间波动或转换频繁、幅度大;(2) NDVI的波动分量与残余分量方差贡献率各占50％,且NDVI波动呈减弱趋势.促使NDVI波动的主控因子是年降水量,但其影响在减弱;(3)推动NDVI趋势性上升的主要因素是土地利用方式改善和类型变化,但土地利用方式改善对NDVI的贡献远远大于土地利用类型变化对NDVI的贡献.因此,荒漠草原区的生态改善应以保护为主,辅之以必要的生态重建,走以适度开发带动整体保护的道路. [Song Naiping, Du Lingtong, Wang Lei. Vegetation dynamics over 2000-2012 and its driving factors in Yanchi county, Ningxia province. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(22): 7377-7386.] https://doi.org/10.5846/stxb201403050374 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要荒漠草原区的植被对防治荒漠化、维护生态屏障具有决定性作用,宁夏盐池县作为其典型代表,近13年的植被变化深受气候变化和人类活动的综合影响.基于MODIS NDVI等数据,运用趋势分析、经验模态分解和空间叠置分析等方法,对盐池县2000-2012年的植被动态变化进行研究,结果表明:(1)2000-2012年盐池县NDVI在0.2-0.4之间呈波动上升趋势,上升幅度为0.078/10 a,上升趋势显著;总体来说,植被稳定性低,年际间波动或转换频繁、幅度大;(2) NDVI的波动分量与残余分量方差贡献率各占50％,且NDVI波动呈减弱趋势.促使NDVI波动的主控因子是年降水量,但其影响在减弱;(3)推动NDVI趋势性上升的主要因素是土地利用方式改善和类型变化,但土地利用方式改善对NDVI的贡献远远大于土地利用类型变化对NDVI的贡献.因此,荒漠草原区的生态改善应以保护为主,辅之以必要的生态重建,走以适度开发带动整体保护的道路.
[20]	Zhou L M, Tucker C J, Kaufmann R K, et al. Variations in northern vegetation activity inferred from satellite data of vegetation index during 1981 to 1999. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 2001, 106(D17): 20069-20083.
[21]	王宇航, 赵鸣飞, 康慕谊, 等. 黄土高原地区NDVI与气候因子空间尺度依存性及非平稳性研究 . 地理研究, 2016, 35(3): 493-503. https://doi.org/10.11821/dlyj201603008 Magsci [本文引用: 2] 摘要 <p>基于MODIS传感器的植被指数产品(MOD13Q1)及50年气候数据,通过地理加权回归与普通最小二乘回归模型对比,对中国黄土高原地区NDVI与气候因子间的空间尺度依存性及非平稳性进行研究,以期准确建立二者间关系.结果表明:① 研究区域内,NDVI与气候因子间存在很强的空间尺度依存关系,相同空间尺度下,年均降水较年均温对NDVI影响的波动性更大;② 与普通最小二乘回归模型相比,地理加权回归模型能够更准确地展现二者间关系;③气候因子对该地区NDVI的影响差异明显,降水存在直接正向影响,而温度的影响则较复杂;④ NDVI与气候因子间沿东北--西南的分布格局体现出区域内不同植被--气候区差异特征.二者间的异质情况还反映出除气候外,人类活动,地形等其他因素对NDVI的影响.</p> [Wang Yuhang, Zhao Mingfei, Kang Muyi, et al. Spatial scale-dependent and non-stationarity relationships between NDVI and climatic factors in the Loess Plateau. Geographical Research, 2016, 35(3): 493-503.] https://doi.org/10.11821/dlyj201603008 Magsci [本文引用: 2] 摘要 <p>基于MODIS传感器的植被指数产品(MOD13Q1)及50年气候数据,通过地理加权回归与普通最小二乘回归模型对比,对中国黄土高原地区NDVI与气候因子间的空间尺度依存性及非平稳性进行研究,以期准确建立二者间关系.结果表明:① 研究区域内,NDVI与气候因子间存在很强的空间尺度依存关系,相同空间尺度下,年均降水较年均温对NDVI影响的波动性更大;② 与普通最小二乘回归模型相比,地理加权回归模型能够更准确地展现二者间关系;③气候因子对该地区NDVI的影响差异明显,降水存在直接正向影响,而温度的影响则较复杂;④ NDVI与气候因子间沿东北--西南的分布格局体现出区域内不同植被--气候区差异特征.二者间的异质情况还反映出除气候外,人类活动,地形等其他因素对NDVI的影响.</p>
[22]	刘宪锋, 任志远, 林志慧, 等. 2000-2011年三江源区植被覆盖时空变化特征 . 地理学报, 2013, 68(7): 897-908. URL Magsci 摘要基于MODIS-NDVI 数据,辅以线性趋势分析、Hurst 指数及偏相关系数等方法,本文从三个尺度分析了近12 年三江源区植被覆盖时空变化特征、未来趋势及其驱动因素。结果表明:(1) 近12 年三江源区植被覆盖呈现增加趋势,增速为1.2%/10a,其中长江源区、黄河源区植被均呈增加趋势,而澜沧江源区植被呈下降趋势。(2) 三江源区植被覆盖具有显著的区域差异,且NDVI频度呈现“双峰”结构。(3) 近12 年三江源区植被覆盖呈增加趋势和减少趋势的面积分别占64.06%和35.94%,且表现为源区北部增加、南部减少的空间格局。(4) 三江源区植被变化的反向特征显著,植被变化由改善趋势转为退化趋势的区域主要分布在长江源区和黄河源区的北部,而由退化趋势转为改善趋势的区域主要分布在澜沧江源区。(5) 三江源区植被对降水和潜在蒸散的响应存在时滞现象,而对气温的响应不存在时滞现象。(6) 三江源区植被覆盖的增加主要归因于气候暖湿化以及生态保护工程的实施。 [Liu Xianfeng, Ren Zhiyuan, Lin Zhihui, et al. The spatial-temporal changes of vegetation coverage in the Three-River Headwater region in recent 12 years. Acta Geographica Sinica, 2013, 68(7): 897-908.] URL Magsci 摘要基于MODIS-NDVI 数据,辅以线性趋势分析、Hurst 指数及偏相关系数等方法,本文从三个尺度分析了近12 年三江源区植被覆盖时空变化特征、未来趋势及其驱动因素。结果表明:(1) 近12 年三江源区植被覆盖呈现增加趋势,增速为1.2%/10a,其中长江源区、黄河源区植被均呈增加趋势,而澜沧江源区植被呈下降趋势。(2) 三江源区植被覆盖具有显著的区域差异,且NDVI频度呈现“双峰”结构。(3) 近12 年三江源区植被覆盖呈增加趋势和减少趋势的面积分别占64.06%和35.94%,且表现为源区北部增加、南部减少的空间格局。(4) 三江源区植被变化的反向特征显著,植被变化由改善趋势转为退化趋势的区域主要分布在长江源区和黄河源区的北部,而由退化趋势转为改善趋势的区域主要分布在澜沧江源区。(5) 三江源区植被对降水和潜在蒸散的响应存在时滞现象,而对气温的响应不存在时滞现象。(6) 三江源区植被覆盖的增加主要归因于气候暖湿化以及生态保护工程的实施。
[23]	王静, 王克林, 张明阳, 等. 南方丘陵山地带NDVI时空变化及其驱动因子分析 . 资源科学, 2014, 36(8): 1712-1723. URL [本文引用: 1] 摘要本文利用MODIS归一化植被指数(Normailized Difference Vegetation Index,NDVI)数据对南方丘陵山地带2000-2010年间植被覆盖的年际动态、季相变化和空间差异进行研究,并结合气象因子和土地利用/覆被数据分析植被覆盖变化的原因.研究表明:南方丘陵山地带植被NDVI值较高,属高植被覆盖区.2000-2010年间植被NDVI整体呈上升趋势,但并不显著(p=0.45).从不同植被类型的季相变化来看,草地的变化幅度最大,其次为灌丛,森林植被变化幅度最小,生长峰值主要出现在8、9月份.植被覆盖变化存在显著的空间差异,封山育林、退耕还林还草生态恢复区和石漠化综合治理区的植被覆盖度显著提高,城镇化迅速发展区植被明显退化.植被覆盖变化是气候和人类活动共同作用的结果.植被覆盖年际变化与气候因子年际变化的相关系数区域分异比较明显.降水量对植被覆盖的影响主要表现在对植被生长年内变动的控制,大部分植被生长对降水存在1个月滞后现象.农业生产的提高、城市化进程的加速及生态建设的重视等人类活动是影响植被覆盖变化空间差异的另一重要因素. [Wang Jing, Wang Kelin, Zhang Mingyang, et al. Temporal-spatial variation in NDVI and drivers in hilly terrain of Southern China. Resources Science, 2014, 36(8): 1712-1723.] URL [本文引用: 1] 摘要本文利用MODIS归一化植被指数(Normailized Difference Vegetation Index,NDVI)数据对南方丘陵山地带2000-2010年间植被覆盖的年际动态、季相变化和空间差异进行研究,并结合气象因子和土地利用/覆被数据分析植被覆盖变化的原因.研究表明:南方丘陵山地带植被NDVI值较高,属高植被覆盖区.2000-2010年间植被NDVI整体呈上升趋势,但并不显著(p=0.45).从不同植被类型的季相变化来看,草地的变化幅度最大,其次为灌丛,森林植被变化幅度最小,生长峰值主要出现在8、9月份.植被覆盖变化存在显著的空间差异,封山育林、退耕还林还草生态恢复区和石漠化综合治理区的植被覆盖度显著提高,城镇化迅速发展区植被明显退化.植被覆盖变化是气候和人类活动共同作用的结果.植被覆盖年际变化与气候因子年际变化的相关系数区域分异比较明显.降水量对植被覆盖的影响主要表现在对植被生长年内变动的控制,大部分植被生长对降水存在1个月滞后现象.农业生产的提高、城市化进程的加速及生态建设的重视等人类活动是影响植被覆盖变化空间差异的另一重要因素.
[24]	Xiao F, Ling F, Du Y, et al. Digital extraction of altitudinal belt spectra in the West Kunlun Mountains using SPOT-VGT NDVI and SRTM DEM. Journal of Mountain Science, 2010, 7(2): 133-145. https://doi.org/10.1007/s11629-010-1068-5 URL [本文引用: 2] 摘要 ABSTRACT In this paper, a digital identification method for the extraction of altitudinal belt spectra of montane natural belts is presented. Acquiring the sequential spectra of digital altitudinal belts in mountains at an acceptable temporal frequency and over a large area requires extensive time and work if traditional methods of field investigation are to be used. Such being the case, often the altitudinal belts of a whole mountain or the belts at a regional scale are represented by single points. However, single points obviously cannot accurately reflect the spatial variety of altitudinal belts. In this context, a digital method was developed to extract the spectra of altitudinal belts from remote sensing data and SRTM DEM in the West Kunlun Mountains. By means of the 1km resolution SPOT-4 vegetation 10-day composite NDVI, the horizontal distribution of altitudinal belts were extracted through supervised classification, with a total classification accuracy of 72.23%. Then, a way of twice-scan was used to realize the automatic transition of horizontal maps to vertical belts. The classification results of remote-sensing data could thus be transformed automatically to sequential spectra of digital altitudinal belts. The upper and lower lines of the altitudinal belts were then extracted by vertical scanning of the belts. Relationships between the altitudinal belts based on the montane natural zones concerning vegetation types and the geomorphological altitudinal belts were also discussed. As a tentative method, the digital extraction method presented here is effective at digitally identifying altitudinal belts, and could be helpful in rapid information extraction over large-scale areas. Key wordsAltitudinal belt spectra-Kunlun Mountains-NDVI-Digital extraction
[25]	张养才, 谭凯炎. 中国亚热带北界及其过渡带 . 地理研究, 1991, 10(2): 85-91. https://doi.org/10.11821/yj1991020010 URL Magsci [本文引用: 1] [Zhang Yangcai, Tan Kaiyan. The studies of the northern boundary of subtropical zone and its transitional zone in China. Geographical Research, 1991, 10(2): 85-91.] https://doi.org/10.11821/yj1991020010 URL Magsci [本文引用: 1]
[26]	宋朝枢. 伏牛山自然保护区科学考察集. 北京: 中国林业出版社, 1994. [本文引用: 3] [Song Chaoshu.Scientific Survey of the Funiu Mountain Nature Reserve. Beijing: China Forestry Publishing House, 1994.] [本文引用: 3]
[27]	张晓东, 朱文博, 崔耀平, 等. 伏牛山地区森林植被动态变化对水热条件的响应 . 地理研究, 2016, 35(6): 1029-1040. https://doi.org/10.11821/dlyj201606003 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要利用环境一号卫星不同时相多光谱数据,提取伏牛山地区不同森林植被类型。借助S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS EVI时间序列影像,并结合气温和降水数据,运用线性回归、相关性分析和ANUSPLIN插值等方法分析伏牛山地区不同森林植被类型变动对水热条件的响应方式。结果表明：1伏牛山地区植被覆盖较高,EVI平均值为0.48,14年来总体呈上升趋势,但不同森林植被类型变化存在明显差异,其中占比例最大的落叶阔叶林的上升趋势最为明显。2 14年来伏牛山地区气温呈升高趋势,气温距平升高速度约为0.27℃/10a,降水距平百分率呈波动增加趋势。3伏牛山地区不同森林植被类型EVI变化和气温、降水的相关性存在明显差异,其中常绿阔叶林EVI与气温的相关性最高,常绿落叶混交林与气温的相关性最弱;除常绿落叶混交林与降水主要呈弱正相关外,其余森林植被类型与降水主要呈弱负相关。4伏牛山地区森林植被对气温和降水的响应总体上滞后性不明显,仅在局部区域内常绿落叶混交林与气温和降水存在半个月滞后期。 [Zhang Xiaodong, Zhu Wenbo, Cui Yaoping, et al. The response of forest dynamics to hydro-thermal change in Funiu Mountain . Geographical Research, 2016, 35(6): 1029-1040.]. https://doi.org/10.11821/dlyj201606003 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要利用环境一号卫星不同时相多光谱数据,提取伏牛山地区不同森林植被类型。借助S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS EVI时间序列影像,并结合气温和降水数据,运用线性回归、相关性分析和ANUSPLIN插值等方法分析伏牛山地区不同森林植被类型变动对水热条件的响应方式。结果表明：1伏牛山地区植被覆盖较高,EVI平均值为0.48,14年来总体呈上升趋势,但不同森林植被类型变化存在明显差异,其中占比例最大的落叶阔叶林的上升趋势最为明显。2 14年来伏牛山地区气温呈升高趋势,气温距平升高速度约为0.27℃/10a,降水距平百分率呈波动增加趋势。3伏牛山地区不同森林植被类型EVI变化和气温、降水的相关性存在明显差异,其中常绿阔叶林EVI与气温的相关性最高,常绿落叶混交林与气温的相关性最弱;除常绿落叶混交林与降水主要呈弱正相关外,其余森林植被类型与降水主要呈弱负相关。4伏牛山地区森林植被对气温和降水的响应总体上滞后性不明显,仅在局部区域内常绿落叶混交林与气温和降水存在半个月滞后期。
[28]	方精云, 朴世龙, 贺金生, 等. 近20年来中国植被活动在增强 . 中国科学: 生命科学, 2003, 33(6): 554-565. https://doi.org/10.3321/j.issn:1006-9259.2003.06.010 URL [本文引用: 1] 摘要为阐明近20年来中国植被覆盖变化的整体状况, 利用归一化植被指数(NDVI)作为植被活动的指标, 使用第3代NOAA-AVHRR/NDVI时间序列数据, 研究了1982~1999年间中国地区NDVI的变化. 为消除地表非植被因素的影响, 参考国际惯例, 定义年NDVI≥0.1的地区为有植被覆盖地区(简称植被地区), NDVI < 0.1的地区为植被稀少地区. 结果表明, 18年来, 我国大多数地区的NDVI都呈现不同程度的增加趋势, 表明我国的植被活动在增强. 与80年代初相比, 90年代末植被地区的面积增加3.5%, 植被稀少地区的面积下降了18.1%. 全国平均年NDVI增加了7.4%. 生长季节的延长和生长加速是我国NDVI增加的主要原因, 而温度上升和夏季降水量的增加以及农业活动的加强可能是其主要的驱动因子. 我国NDVI变化趋势显示了较大的空间异质性: 东部沿海地区呈下降趋势或变化不明显; 农业产区和西部地区增加显著. 这种空间异质性是由于城市化过程、农业生产活动、区域气候特征以及植被对气候变化的区域响应等综合因素作用的结果. [Fang Jingyun, Piao Shilong, He Jinsheng, et al. Vegetation activity enhanced over the last 20 years. Scientia Sinica: Vitae, 2003, 33(6): 554-565.] https://doi.org/10.3321/j.issn:1006-9259.2003.06.010 URL [本文引用: 1] 摘要为阐明近20年来中国植被覆盖变化的整体状况, 利用归一化植被指数(NDVI)作为植被活动的指标, 使用第3代NOAA-AVHRR/NDVI时间序列数据, 研究了1982~1999年间中国地区NDVI的变化. 为消除地表非植被因素的影响, 参考国际惯例, 定义年NDVI≥0.1的地区为有植被覆盖地区(简称植被地区), NDVI < 0.1的地区为植被稀少地区. 结果表明, 18年来, 我国大多数地区的NDVI都呈现不同程度的增加趋势, 表明我国的植被活动在增强. 与80年代初相比, 90年代末植被地区的面积增加3.5%, 植被稀少地区的面积下降了18.1%. 全国平均年NDVI增加了7.4%. 生长季节的延长和生长加速是我国NDVI增加的主要原因, 而温度上升和夏季降水量的增加以及农业活动的加强可能是其主要的驱动因子. 我国NDVI变化趋势显示了较大的空间异质性: 东部沿海地区呈下降趋势或变化不明显; 农业产区和西部地区增加显著. 这种空间异质性是由于城市化过程、农业生产活动、区域气候特征以及植被对气候变化的区域响应等综合因素作用的结果.
[29]	徐建华. 现代地理学中的数学方法. 北京: 高等教育出版社, 2002. [本文引用: 1] [Xu Jianhua.Mathematical Methods in Modern Geography. Beijing: Higher Education Press, 2002.] [本文引用: 1]
[30]	李蔼恂, 肖辉, 周筠珺, 等. 河南省春季和秋季降水时空变化的特征研究 . 气候与环境研究, 2012, 17(6): 884-896. https://doi.org/10.3878/j.issn.1006-9585.2012.06.25 URL [本文引用: 1] 摘要进行人工增雨作业和规划必须了解目标地区的气候背景,才能有较好的作业效果,因此根据河南省1971～2001年114个气象站点4月和10月的降水资料,采用具有分类显著性检验的聚类统计检验分析方法进行分区,并在此基础上对降水距平百分率、降水强度和雨日数等参数作分析,研究其各分区降水的时、空变化特征和演变规律.结果表明:(1)河南省4月和10月降水量和雨日数具有明显的区域性分布特征,均呈现北少南多、东北少西南多的特点;月平均降水量从北向南增大主要是雨日数从北向南的增加起决定性的作用,其中以中雨雨日数的增加起主导作用.(2)4月各分区降水量和雨日数的年际演变趋势均呈减少趋势;10月各分区的降水量呈减少趋势,但雨日数的年际演变呈现不同的趋势,个别分区强度较小降水(小雨和中雨)的雨日数呈增加趋势.(3)从旱涝年份情况上看,4月和10月各分区在31年中均以干旱、少雨年居多,并且均以无降水日、小雨雨日占多数.其中,4月河南省最北部的分区(分区1)和最南部的分区(分区5)是干旱年出现最为频繁的区域,其余分区干旱年出现的频数较接近;各等级强度降水的雨日数均以分区5最多,以分区1最少;10月河南最北部的分区(分区1)是旱涝年发生最为频繁的区域,其余分区旱涝年出现频数较接近,各等级强度降水的日数均以河南最南部的分区(分区4)最多,而分区1最少.这些结果对河南省开展人工增雨作业布局规划和人工增雨效果检验是有重要参考价值的. [Li Aixun, Xiao Hui, Zhou Junjun, et al. Characteristics of spatio-temporal distribution of spring and autumn precipitation in Henan province. Climatic and Environmental Research, 2012, 17(6): 884-896.] https://doi.org/10.3878/j.issn.1006-9585.2012.06.25 URL [本文引用: 1] 摘要进行人工增雨作业和规划必须了解目标地区的气候背景,才能有较好的作业效果,因此根据河南省1971～2001年114个气象站点4月和10月的降水资料,采用具有分类显著性检验的聚类统计检验分析方法进行分区,并在此基础上对降水距平百分率、降水强度和雨日数等参数作分析,研究其各分区降水的时、空变化特征和演变规律.结果表明:(1)河南省4月和10月降水量和雨日数具有明显的区域性分布特征,均呈现北少南多、东北少西南多的特点;月平均降水量从北向南增大主要是雨日数从北向南的增加起决定性的作用,其中以中雨雨日数的增加起主导作用.(2)4月各分区降水量和雨日数的年际演变趋势均呈减少趋势;10月各分区的降水量呈减少趋势,但雨日数的年际演变呈现不同的趋势,个别分区强度较小降水(小雨和中雨)的雨日数呈增加趋势.(3)从旱涝年份情况上看,4月和10月各分区在31年中均以干旱、少雨年居多,并且均以无降水日、小雨雨日占多数.其中,4月河南省最北部的分区(分区1)和最南部的分区(分区5)是干旱年出现最为频繁的区域,其余分区干旱年出现的频数较接近;各等级强度降水的雨日数均以分区5最多,以分区1最少;10月河南最北部的分区(分区1)是旱涝年发生最为频繁的区域,其余分区旱涝年出现频数较接近,各等级强度降水的日数均以河南最南部的分区(分区4)最多,而分区1最少.这些结果对河南省开展人工增雨作业布局规划和人工增雨效果检验是有重要参考价值的.
[31]	顾万龙, 王记芳, 竹磊磊. 1956-2007年河南省降水和水资源变化及评估 . 气候变化研究进展, 2010, 6(4): 277-283. https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-1719.2010.04.008 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要利用河南省103个气象站的降水量和各省辖市的水资源资料,分析了河南省1956-2007年降水和水资源变化特点,对降水资源量和水资源量进行了丰枯评估;分别采用线性相关法和产水系数法以降水量估算水资源量,并对估算效果进行了对比分析.结果表明:1)52年来河南省年降水资源量呈不明显的减少趋势,减少速率为2.32 亿m3/10a;省内不同区域降水资源量的变化趋势不太一致,豫北、豫西和豫中为减少趋势,豫东、豫西南和豫南呈不同程度的增加趋势.2)52年来全省水资源总量呈减少趋势,减少速率为10.85亿m3/10a,大于降水资源量的减少速率,省内各区域水资源量均呈弱减少趋势,减少速率为豫西最大,豫北次之,豫中最少;全省水资源总量的年代际变化特点与降水资源量基本一致.3)水资源总量与降水量关系密切,用年降水量估算水资源总量,平均相对误差为 10%～22%将线性相关法和产水系数法两种估算模式分别用于不同丰枯程度年景的估算,可减小估算误差. [Gu Wanlong, Wang Jifang, Zhu Leilei. Changes in precipitation and water resources in Henan province in 1956-2007. Advances in Climate Change Research, 2010, 6(4): 277-283.] https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-1719.2010.04.008 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要利用河南省103个气象站的降水量和各省辖市的水资源资料,分析了河南省1956-2007年降水和水资源变化特点,对降水资源量和水资源量进行了丰枯评估;分别采用线性相关法和产水系数法以降水量估算水资源量,并对估算效果进行了对比分析.结果表明:1)52年来河南省年降水资源量呈不明显的减少趋势,减少速率为2.32 亿m3/10a;省内不同区域降水资源量的变化趋势不太一致,豫北、豫西和豫中为减少趋势,豫东、豫西南和豫南呈不同程度的增加趋势.2)52年来全省水资源总量呈减少趋势,减少速率为10.85亿m3/10a,大于降水资源量的减少速率,省内各区域水资源量均呈弱减少趋势,减少速率为豫西最大,豫北次之,豫中最少;全省水资源总量的年代际变化特点与降水资源量基本一致.3)水资源总量与降水量关系密切,用年降水量估算水资源总量,平均相对误差为 10%～22%将线性相关法和产水系数法两种估算模式分别用于不同丰枯程度年景的估算,可减小估算误差.
[32]	张静静, 刘亚亭, 朱连奇. 2000-2014年豫西山地植被NDVI时空变化特征分析 . 河南科学, 2015, 33(8): 1440-1445. URL [本文引用: 1] 摘要基于2000—2014年MODIS-NDVI数据以及研究区DEM数据,借助MRT,Arc GIS等软件,采用MVC法、均值法获得月均、季均以及年均NDVI数据,并采用趋势分析法研究豫西山地植被NDVI时空变化特征.研究表明:12000—2014年豫西山地植被NDVI呈显著增长趋势,增长率为0.021/10a(P0.05),其中秋季(0.052/10a,P0.05)明显高于春季(0.015/10a,P0.05),表明在全球变暖的大背景下研究区植被覆盖处于改善状态,表现为生长季延长强于生长季提前的趋势.2豫西山地大部分地区植被NDVI都在0.4~0.7之间,所占比例达到93.8%.整体来看,以伏牛山为界,研究区南部NDVI平均值高于北部,符合植被分布的纬度地带性规律.315年来豫西山地植被NDVI变化趋势具有明显的空间差异,海拔较低处植被覆盖普遍呈增加趋势,海拔较高处表现为退化趋势. [Zhang Jingjing, Liu Yating, Zhu Lianqi. The spatial-temporal changes of vegetation NDVI in mountain regions in Western Henan province during 2000-2014. Henan Science, 2015, 33(8): 1440-1445.] URL [本文引用: 1] 摘要基于2000—2014年MODIS-NDVI数据以及研究区DEM数据,借助MRT,Arc GIS等软件,采用MVC法、均值法获得月均、季均以及年均NDVI数据,并采用趋势分析法研究豫西山地植被NDVI时空变化特征.研究表明:12000—2014年豫西山地植被NDVI呈显著增长趋势,增长率为0.021/10a(P0.05),其中秋季(0.052/10a,P0.05)明显高于春季(0.015/10a,P0.05),表明在全球变暖的大背景下研究区植被覆盖处于改善状态,表现为生长季延长强于生长季提前的趋势.2豫西山地大部分地区植被NDVI都在0.4~0.7之间,所占比例达到93.8%.整体来看,以伏牛山为界,研究区南部NDVI平均值高于北部,符合植被分布的纬度地带性规律.315年来豫西山地植被NDVI变化趋势具有明显的空间差异,海拔较低处植被覆盖普遍呈增加趋势,海拔较高处表现为退化趋势.
[33]	李本纲, 陶澍. AVHRR NDVI与气候因子的相关分析 . 生态学报, 2000, 20(5): 898-902. https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0933.2000.05.029 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要对中国160个气象站10a的连续AVHRR NDVI数据、气象观测数据进行相关分析,并结合植被覆盖类型资料深入探讨了AVHRR NDVI/气温和AVHRR NDVI/降水相关系数的地区差异及其随植被类型变化规律.研究结果表明,对中国的大部分地区,气温对植被的影响超过降水.就自然植被而言,其对降水的敏感性趋势为草本植被大于灌木植被,灌木植被大于乔木植被.就农作物而言,降水影响取决于耕作制度、作物种类、降水季节分配、灌溉方式等因素.在华中、新疆等灌溉农业区,降水对植被的直接影响相对较弱;而在东北、华北、四川盆地等地区,降水对农作物的生长起决定性作用. [Li Bengang, Tao Shu. Correlation between AVHRR NDVI and climate factors. Acta Ecologica Sinica, 2000, 20(5): 898-902.] https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0933.2000.05.029 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要对中国160个气象站10a的连续AVHRR NDVI数据、气象观测数据进行相关分析,并结合植被覆盖类型资料深入探讨了AVHRR NDVI/气温和AVHRR NDVI/降水相关系数的地区差异及其随植被类型变化规律.研究结果表明,对中国的大部分地区,气温对植被的影响超过降水.就自然植被而言,其对降水的敏感性趋势为草本植被大于灌木植被,灌木植被大于乔木植被.就农作物而言,降水影响取决于耕作制度、作物种类、降水季节分配、灌溉方式等因素.在华中、新疆等灌溉农业区,降水对植被的直接影响相对较弱;而在东北、华北、四川盆地等地区,降水对农作物的生长起决定性作用.
[34]	吴建峰, 陈阿林, 嵇涛, 等. TRMM降水数据在复杂山地的精度评估: 以重庆市为例 . 水土保持通报, 2014, 34(4): 201-207. URL [本文引用: 1] 摘要在地形复杂的重庆地区,利用研究区内34个气象站点实测数据,分别从年、季、月3个尺度,对2000—2011年间TRMM 3B43降水数据精度进行了验证,并分析了高程和坡度对月尺度验证结果的影响,同时利用主成分分析法比较了高程与坡度对TRMM 3B43降水数据的影响程度。研究表明：（1）年尺度上,TRMM 3B43年降水数据普遍高于气象站点的实测结果（平均偏高5.86%）,渝西、渝南的结果比渝东北的准确。季尺度上,秋季拟合效果高于其它3个季节。月尺度上,相关系数R=0.85,两者之间存在显著相关性。（2）逐站点验证,研究区TRMM 3B43月降水数据具有较高精度（相关系数均大于0.80）。（3）随着海拔的升高,相关系数呈＂增加—减少—增加＂的变化趋势,绝对偏差呈减小趋势;随着坡度的升高,绝对偏差呈＂增加—减少—增加＂的变化趋势,绝对偏差呈线性增加的趋势。（4）利用主成分分析方法得出,高程对数据精度的影响大于坡度。 [Wu Jianfeng, Chen Alin, Ji Tao, et al. Accuracy evaluation of tropical rainfall measuring mission precipitation data in complex mountainous areas: Taking Chongqing city as an example. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2014, 34(4): 201-207.] URL [本文引用: 1] 摘要在地形复杂的重庆地区,利用研究区内34个气象站点实测数据,分别从年、季、月3个尺度,对2000—2011年间TRMM 3B43降水数据精度进行了验证,并分析了高程和坡度对月尺度验证结果的影响,同时利用主成分分析法比较了高程与坡度对TRMM 3B43降水数据的影响程度。研究表明：（1）年尺度上,TRMM 3B43年降水数据普遍高于气象站点的实测结果（平均偏高5.86%）,渝西、渝南的结果比渝东北的准确。季尺度上,秋季拟合效果高于其它3个季节。月尺度上,相关系数R=0.85,两者之间存在显著相关性。（2）逐站点验证,研究区TRMM 3B43月降水数据具有较高精度（相关系数均大于0.80）。（3）随着海拔的升高,相关系数呈＂增加—减少—增加＂的变化趋势,绝对偏差呈减小趋势;随着坡度的升高,绝对偏差呈＂增加—减少—增加＂的变化趋势,绝对偏差呈线性增加的趋势。（4）利用主成分分析方法得出,高程对数据精度的影响大于坡度。
[35]	历华, 曾永年, 贠培东, 等. 利用多源遥感数据反演城市地表温度 . 遥感学报, 2007, 11(6): 891-898. https://doi.org/10.3321/j.issn:1007-4619.2007.06.017 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要目前利用单通道热红外遥感数据反演地表温度的方法有大气校正法、单窗算法和普适性单通道算法,使用这3种算法反演地表温度时的一个关键问题就是需要获取大气参数。目前大气参数的获取主要根据近地表(地表2m左右的高度)的大气水分含量或湿度和平均气温的观测值来估计,这种方法只能获得个别点上的数据,而无法获取面上像元尺度的大气参数。本文利用多源遥感数据的优势,首先利用MODIS近红外数据,在像元尺度上获取温度反演中所需大气参数——大气水分含量,再利用同时相的Landsat ETM+影像,采用Jim啨nez-Mu oz和Sobrino的普适性单通道算法反演地表温度。研究结果表明,多源遥感数据的综合应用是城市地表温度反演的有效途径与方法,可获得较合理的地表温度反演结果。 [Li Hua, Zeng Yongnian, Yun Peidong, et al. Study on retrieval urban land surface temperature with multi-source remote sensing data. Journal of Remote Sensing, 2007, 11(6): 891-898.] https://doi.org/10.3321/j.issn:1007-4619.2007.06.017 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要目前利用单通道热红外遥感数据反演地表温度的方法有大气校正法、单窗算法和普适性单通道算法,使用这3种算法反演地表温度时的一个关键问题就是需要获取大气参数。目前大气参数的获取主要根据近地表(地表2m左右的高度)的大气水分含量或湿度和平均气温的观测值来估计,这种方法只能获得个别点上的数据,而无法获取面上像元尺度的大气参数。本文利用多源遥感数据的优势,首先利用MODIS近红外数据,在像元尺度上获取温度反演中所需大气参数——大气水分含量,再利用同时相的Landsat ETM+影像,采用Jim啨nez-Mu oz和Sobrino的普适性单通道算法反演地表温度。研究结果表明,多源遥感数据的综合应用是城市地表温度反演的有效途径与方法,可获得较合理的地表温度反演结果。

豫西山区降水与气温的波动规律研究

2010

... 豫西山地地处北亚热带和暖温带过渡带,同时是中国地形由第二阶梯向第三阶梯转换的地带,具有多样性的景观特点;其山地地理环境特征及垂直带谱结构的研究对于理解大尺度地域分异规律具有积极的作用^[1-4].山地是陆地表面最为脆弱的生态系统之一,对全球变化较为敏感,同时也成为全球变化的信号放大器和区域环境变化的发动机^[5].植被作为山地生态系统的重要因子,是山地各种自然地理要素综合作用的产物,同时也是山地生态服务的基础和环境变化反应的敏感因子^[6].在全球变暖的大背景下,山地植被如何变化,其变化过程和未来的空间格局就成为全球变化和山地研究共同关注的问题.国际山地植被变化研究重点聚焦于欧洲的阿尔卑斯山、非洲的乞力马扎罗山、北美的科迪勒拉山和南美的安第斯山等对世界自然地理格局有重要意义的山地,探讨全球变化对山地植被多样性和格局的影响^[7-12].国内在山地植被变化、格局及生态效应研究方面也取得了显著进展,重点开展了三江源地区、横断山、天山、长白山以及秦岭山地植被的研究,探讨了山地植被对全球变化的响应机理与规律^[13-18]. ...

... 豫西山地是秦岭山系在河南境内的余脉,包括东西方向伸展的小秦岭、嵩山,东北方向延伸的崤山、熊耳山和外方山,东南方向伸展的伏牛山,面积约4.3万km²（图1）.该区域海拔自西向东逐渐降低,海拔范围为75~2384 m,落差较大,由中山、低山渐变为丘陵、盆地,地貌类型复杂;植被类型属于北亚热带常绿落叶混交林向暖温带落叶阔叶林的过渡类型,植被和气候特征的垂直差异显著^[1,25,26]. ...

... 3.4.1 气温和降水变化趋势在ArcGIS图层属性中统计1984-2013年各年气温和1998-2013年各年降水量,分别绘制其距平变化趋势（图9）.从图9a可以看出气温距平变化趋势为0.3 ℃/10a（P<0.05）,最高年均温为13.5 ℃（2006年）,最低为11.3 ℃（1984年）,表明30年来豫西山地气温呈明显上升态势.张永民等对豫西山地气温和降水的波动变化规律进行了研究^[24],同样认为1957-2008年该区年均气温呈上升趋势,但变化趋势为0.08 ℃/10a,变化趋势的不同可能与研究时段以及研究方法的不同有关.从图9b可以看出降水量距平变化趋势为-53.9 mm/10a（P>0.05）,年降水量最高达到969 mm（2003年）,最低为493.8 mm（2013年）,表明16年来豫西山地降水量出现减少趋势,相关研究也表明豫西山地降水近年来呈减少趋势^[1,30,31],以及根据小波系数的变化规律预测豫西山地年降水量在2008年以后的未来几年里仍呈减少趋势^[1],这些与本文的研究结果一致. ...

... [1],这些与本文的研究结果一致. ...

豫西山区降水与气温的波动规律研究

2010

... [1],这些与本文的研究结果一致. ...

Ecological and land use studies along elevational gradients.

2007

2009

山地垂直带谱研究评述

2014

山地垂直带谱研究评述

2014

山地景观垂直分异研究进展

2009

山地景观垂直分异研究进展

2009

长白山国家级自然保护区植被时空变化及其驱动因子

2016

长白山国家级自然保护区植被时空变化及其驱动因子

2016

Short-term signals of climate change along an altitudinal gradient in the South Alps.

2009

Tree line shifts in the Swiss Alps: Climate change or land abandonment?.

2009

... 目前国内外山地植被研究主要应用归一化植被指数（Normal Difference Vegetation Index,NDVI）,它与植被覆盖度、生长状态等密切相关,具有覆盖范围广、分辨率高以及较易获取等特点,成为目前山地植被演变研究较为常用的指标^[19-21].已有大量研究基于水平尺度,利用不同传感器提供的NDVI对山地植被动态变化及其气候响应进行研究^[21-23];同时根据山地地形特征进行分析：采用SPOT-VGT NDVI、DEM数据识别出西昆仑山9个植被垂直带,研究了山地植被垂直变化的基本规律^[24];对阿尔卑斯山海拔1650~2450 m区域的植被覆盖动态变化的原因进行了研究,指出在该垂直带内气候变化的驱动作用小于人类活动的影响^[8];对秦岭地区NDVI不同海拔梯度的变化趋势及区域响应进行了分析,指出秦岭高海拔区植被主要受气温变化的控制^[18].虽然国内外学者开展了广泛的山地植被研究,但对位于中国自然地理南北过渡带、第二阶梯向第三阶梯转换的豫西山地植被的研究基础相对薄弱;同时以上研究结合山地地形特征对植被随地形因子的变化规律及驱动因素进行了分析,但仅从海拔这单一地形因子的差异来刻画具有局限性.本研究利用S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS-NDVI时序影像,结合DEM、气温和降水数据,运用趋势分析、相关性分析等方法,从海拔、坡度、坡向等地形因子的角度探讨豫西山地植被及其气候响应的多维变化,并根据河南省地貌区划图及研究区DEM勾绘出该区典型山脉范围及山脊线,更深层次地研究南北坡NDVI变化及响应的差异特征,进一步明确豫西山地不同地貌单元植被动态及其对气候变化的响应,以期为全球变化背景下山地生态系统不同生态单元植被的恢复和保护提供决策依据. ...

Continuum or zonation? Altitudinal gradients in the forest vegetation of Mt. Kilimanjaro.

2006

Present-day vegetation in the northern Rocky Mountains.

1987

Diversity, complexity and interactions: An overview of Rocky Mountain forest ecosystems.

2003

Altitudinal zonation of Andean cryptogam communities.

2000

三江源地区基于植被生长季的NDVI对气候因子响应的差异性研究

2010

三江源地区基于植被生长季的NDVI对气候因子响应的差异性研究

2010

横断山区垂直带谱的分布模式与坡向效应

2010

横断山区垂直带谱的分布模式与坡向效应

2010

天山数字垂直带谱体系与研究

2004

天山数字垂直带谱体系与研究

2004

长白山区植被生长季NDVI时空变化及其对气候因子敏感性

2012

长白山区植被生长季NDVI时空变化及其对气候因子敏感性

2012

秦岭南北地区植被覆盖对区域环境变化的响应

2009

秦岭南北地区植被覆盖对区域环境变化的响应

2009

秦岭地区植被NDVI海拔梯度差异及其气温响应

2013

... 图6为豫西山地2000-2013年间生长季NDVI变化趋势随海拔、坡度、坡向的变化,可以看出变化趋势具有明显差异.在不同垂直带内,从<800 m到

\begin{matrix} \geq \end{matrix}

2000 m区域的NDVI变化趋势依次为0.047/10a（P<0.05）、0.036/10a（P<0.05）、0.018/10a、-0.004/10a、0.002/10a,在<1700 m区域NDVI增加明显,植被主要受人类活动影响,随着国家退耕还林还草、造林补助等政策的实施,使得该区域植被覆盖有所改善;在>1700 m海拔区域植被变化很小,主要受气候变化影响.整体来看,NDVI变化趋势表现为随海拔升高逐渐减弱.崔晓临等认为秦岭地区植被NDVI增加速率随海拔升高而减小^[18],与本文研究结果相吻合.在不同坡度范围内,从0°~5°到

\begin{matrix} \geq \end{matrix}

40°区域的NDVI变化呈先增后降的趋势,在<20°区域增加速率维持在0.08/10a附近,在

\begin{matrix} \geq \end{matrix}

40°区域增加速率达到最小,表明坡度越大植被增强活动越不明显.在不同坡向范围内,NDVI变化趋势基本一致,均在0.04/10a左右,阳坡的增加速率（0.043/10a）略大于阴坡的（0.042/10a）,表明阳坡植被活动略强于阴坡. ...

秦岭地区植被NDVI海拔梯度差异及其气温响应

2013

... 图6为豫西山地2000-2013年间生长季NDVI变化趋势随海拔、坡度、坡向的变化,可以看出变化趋势具有明显差异.在不同垂直带内,从<800 m到

\begin{matrix} \geq \end{matrix}

\begin{matrix} \geq \end{matrix}

40°区域的NDVI变化呈先增后降的趋势,在<20°区域增加速率维持在0.08/10a附近,在

\begin{matrix} \geq \end{matrix}

盐池县2000-2012年植被变化及其驱动力

2015

盐池县2000-2012年植被变化及其驱动力

2015

Variations in northern vegetation activity inferred from satellite data of vegetation index during 1981 to 1999. Journal of

2001

黄土高原地区NDVI与气候因子空间尺度依存性及非平稳性研究

2016

... [21-23];同时根据山地地形特征进行分析：采用SPOT-VGT NDVI、DEM数据识别出西昆仑山9个植被垂直带,研究了山地植被垂直变化的基本规律^[24];对阿尔卑斯山海拔1650~2450 m区域的植被覆盖动态变化的原因进行了研究,指出在该垂直带内气候变化的驱动作用小于人类活动的影响^[8];对秦岭地区NDVI不同海拔梯度的变化趋势及区域响应进行了分析,指出秦岭高海拔区植被主要受气温变化的控制^[18].虽然国内外学者开展了广泛的山地植被研究,但对位于中国自然地理南北过渡带、第二阶梯向第三阶梯转换的豫西山地植被的研究基础相对薄弱;同时以上研究结合山地地形特征对植被随地形因子的变化规律及驱动因素进行了分析,但仅从海拔这单一地形因子的差异来刻画具有局限性.本研究利用S-G滤波算法重构2000-2013年MODIS-NDVI时序影像,结合DEM、气温和降水数据,运用趋势分析、相关性分析等方法,从海拔、坡度、坡向等地形因子的角度探讨豫西山地植被及其气候响应的多维变化,并根据河南省地貌区划图及研究区DEM勾绘出该区典型山脉范围及山脊线,更深层次地研究南北坡NDVI变化及响应的差异特征,进一步明确豫西山地不同地貌单元植被动态及其对气候变化的响应,以期为全球变化背景下山地生态系统不同生态单元植被的恢复和保护提供决策依据. ...

黄土高原地区NDVI与气候因子空间尺度依存性及非平稳性研究

2016

2000-2011年三江源区植被覆盖时空变化特征

2013

2000-2011年三江源区植被覆盖时空变化特征

2013

南方丘陵山地带NDVI时空变化及其驱动因子分析

2014

南方丘陵山地带NDVI时空变化及其驱动因子分析

2014

Digital extraction of altitudinal belt spectra in the West Kunlun Mountains using SPOT-VGT NDVI and SRTM DEM.

2010

中国亚热带北界及其过渡带

1991

中国亚热带北界及其过渡带

1991

1994

... 2.3.3 DEM数据处理借助ArcGIS基于DEM数据分别提取海拔、坡度和坡向.参考《伏牛山自然保护区科学考察集》中伏牛山植被类型垂直地带分布特征^[26],将豫西山地海拔划分为5个垂直带：<800 m、800~1100 m、1100~1700 m、1700~2000 m、

\begin{matrix} \geq \end{matrix}

2000 m,所占比例分别为70.29%、16.56%、12.57%、0.53%、0.05%,可得研究区海拔大部分位于800 m以下.结合豫西山地地貌特征,将坡度划分为0°~5°、5°~10°、10°~20°、20°~30°、30°~40°、

\begin{matrix} \geq \end{matrix}

40°,所占比例分别为17.6%、22.0%、29.2%、19.2%、9.4%、2.6%,可得5°~20°区域所占比例最大（51.2%）.将豫西山地坡向划分为无坡向（-1）、北坡（0°~22.5°,337.5°~360°）、东北坡（22.5°~67.5°）、东坡（67.5°~112.5°）、东南坡（112.5°~157.5°）、南坡（157.5°~202.5°）、西南坡（202.5°~247.5°）、西坡（247.5°~292.5°）、西北坡（292.5°~337.5°）,所占比例为0.5%、11.3%、13.5%、12.7%、12.9%、12.4%、13.3%、11.8%、11.6%,豫西山地起伏较大的地形特征使各坡向上的分布比较破碎. ...

... 豫西山地独特的地貌特点使得该区植被类型在垂直方向上变化明显^[26].本研究全面分析了不同海拔、坡度、坡向上植被NDVI变化对气温降水的响应,发现不同植被类型的NDVI对气温和降水的响应存在一定的规律,比如在2000 m以上海拔区植被主要为高山灌丛、矮曲林和草甸,属于草本和灌木,其NDVI与降水的相关性最强（0.354）,而在乔木植被分布的1700~2000 m区域,NDVI与降水的相关性最弱（0.198）.有研究表明水平方向上NDVI与降水的相关性表现为草本植被>灌木植被>乔木植被^[33],与本研究不同植被类型动态对降水变化的响应特征是一致的. ...

1994

\begin{matrix} \geq \end{matrix}

\begin{matrix} \geq \end{matrix}

伏牛山地区森林植被动态变化对水热条件的响应

2016

... 豫西山地植被在冬季处于休眠状态,并且有时被积雪覆盖,这一时段的NDVI值对植被动态的影响不大,因此选取该区生长季NDVI对植被动态变化进行分析.利用TIMESAT软件提取基于像元的物候信息,综合考虑植被长叶和枯萎的时空分布,将豫西山地植被的生长季定为每年的5-9月份,即每年影像的第9期为生长季始期,第18期为生长季末期.与张晓东等将伏牛山区森林植被的生长季定为5-9月相吻合^[27].每年生长季NDVI均值和多年生长季NDVI均值计算公式如下： ...

伏牛山地区森林植被动态变化对水热条件的响应

2016

近20年来中国植被活动在增强

2003

... 式中：i为时序期数,取值为9,10,

\begin{matrix} \dots \end{matrix}

,18;j为年份序号,取值为1,2,

\begin{matrix} \dots \end{matrix}

,14;NDVI_ij为第j年i期NDVI值;NDVI_j为第j年生长季的NDVI均值;

\begin{matrix} \bar{NDVI} \end{matrix}

为多年生长季NDVI均值.规定NDVI值小于0.1的区域为“无植被区”,不参与研究^[28]. ...

近20年来中国植被活动在增强

2003

... 式中：i为时序期数,取值为9,10,

\begin{matrix} \dots \end{matrix}

,18;j为年份序号,取值为1,2,

\begin{matrix} \dots \end{matrix}

,14;NDVI_ij为第j年i期NDVI值;NDVI_j为第j年生长季的NDVI均值;

\begin{matrix} \bar{NDVI} \end{matrix}

为多年生长季NDVI均值.规定NDVI值小于0.1的区域为“无植被区”,不参与研究^[28]. ...

2002

... 2.4.1 趋势分析运用趋势分析法模拟每个栅格单元的变化趋势,来综合反映植被的时空格局演变.其计算公式^[29]为： ...

2002

... 2.4.1 趋势分析运用趋势分析法模拟每个栅格单元的变化趋势,来综合反映植被的时空格局演变.其计算公式^[29]为： ...

河南省春季和秋季降水时空变化的特征研究

2012

河南省春季和秋季降水时空变化的特征研究

2012

1956-2007年河南省降水和水资源变化及评估

2010

1956-2007年河南省降水和水资源变化及评估

2010

2000-2014年豫西山地植被NDVI时空变化特征分析

2015

... 现有文献关于豫西山地植被动态变化的研究多采用最大合成化法（Maximum Value Composite,MVC）对MODIS-NDVI进行处理^[32],但并没有完全去除时序数据中的噪声点,还可能导致原始时序数据中无噪声点像元值的失真.本研究利用TIMESAT 3.2中的S-G滤波算法对MODIS-NDVI数据进行时序重构,最大限度的去除噪声点,并提取基于像元的物候信息来确定生长季,确保了提取植被覆盖信息的合理性和可靠性.豫西山地作为中国北亚热带向南暖温带过渡的重要地区,为进一步探究其过渡性和复杂性,选择该区的典型山脉崤山、熊耳山和伏牛山,分析其南北坡的NDVI变化及气候响应特征,研究表明三大山脉南北坡的NDVI变化及对气温和降水的响应具有差异性和一定的规律性,揭示了过渡带尤其是秦岭东部山地的植被变化及其气候响应的差异特征,有助于人们深入了解全球气候变化背景下自然地理过程的响应机理与规律. ...

2000-2014年豫西山地植被NDVI时空变化特征分析

2015

AVHRR NDVI与气候因子的相关分析

2000

AVHRR NDVI与气候因子的相关分析

2000

TRMM降水数据在复杂山地的精度评估: 以重庆市为例

2014

... 本研究使用的气温和降水数据是由气象站点数据插值得到,由于高海拔区站点稀少,尽管插值时考虑了海拔的影响,但插值精度仍没有遥感直接观测的NDVI精度高,可能使研究结果存在一定的不确定性.近年来卫星遥感提供的气温和降水产品被广泛应用,降水遥测产品目前最常用的来自热带降水监测计划（Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM）卫星,分辨率最高为0.25°×0.25°（约28 km）,在大中尺度区域具有较好的适用性,但在小尺度区域对降水的观测还达不到站点观测精度^[34].而地表温度遥感数据是一个重要的数据源,产品精度高,使用MODIS反演达到1000 m,使用TM反演可达到100 m,多源遥感数据的综合应用可获得更精确的温度产品^[35].未来的研究会考虑遥感反演温度与NDVI的关系,未来还会考虑山地下垫面及小气候对气温和降水的影响,以提高数据精度,从而探究尺度变化对山地植被NDVI与气温和降水关系的影响. ...

TRMM降水数据在复杂山地的精度评估: 以重庆市为例

2014

利用多源遥感数据反演城市地表温度

2007

利用多源遥感数据反演城市地表温度

2007

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豫西山地植被NDVI及其气候响应的多维变化

Multi-dimensional changes of vegetation NDVI and its response to climate in Western Henan Mountains

1 引言

2 数据来源与研究方法

2.1 研究区概况

2.2 数据来源

2.3 数据处理

2.4 分析方法

3 结果分析

3.1 豫西山地植被NDVI的多维变化

3.2 NDVI变化趋势在不同地形因子上的比较

3.3 典型山脉南北坡NDVI变化分析

3.4 豫西山地NDVI对气候响应的多维变化

4 结论与讨论

4.1 结论

4.2 讨论

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