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江西省NPP估算及其与气候因子的关联分析-基于改进CASA模型
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作者 鲁铁定 章园 +2 位作者 曾思婷 陶蕊 腾月 《中国环境科学》 北大核心 2025年第1期369-378,共10页
通过改进太阳辐射参数和水分子胁迫系数计算方法提高了CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算净初级生产力(NPP)的精度,并在此基础上对NPP和气象因子进行相关性和趋势分析.结果表明,基于改进后模型,NPP与实地观测数据的相关性... 通过改进太阳辐射参数和水分子胁迫系数计算方法提高了CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算净初级生产力(NPP)的精度,并在此基础上对NPP和气象因子进行相关性和趋势分析.结果表明,基于改进后模型,NPP与实地观测数据的相关性达0.62;2001~2022年,江西省年均NPP整体呈上升趋势,年均值超过1000gC/(m^(2)⋅a);NPP月均值为秋季>夏季>冬季>春季,月均值最大值出现在7月;NPP年均值上最大值、最小值出现在2018年、2010年;趋势变化和相关性分析的结果表明,2001~2022年江西省太阳辐射量呈现下降趋势,但NPP的变化未受显著影响;最小二乘法回归模型结果表明,温度每增加一个单位,NPP平均随温度的增加而增加,随太阳辐射的减少而减少;NPP在近几年(2019~2022年)极端事件增加的情况下,NPP未出现显著下降. 展开更多
关键词 CASA模型 净初级生产力 太阳辐射 气候变化 江西省
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基于OPGD模型的昆明市植被NPP时空演变及驱动机制 被引量:1
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作者 张仲芝 赵俊三 +3 位作者 陈国平 王琳 林伊琳 张丹丹 《水土保持学报》 北大核心 2025年第2期298-308,共11页
[目的]厘清植被净初级生产力(NPP)演变规律及驱动因素对测算植被的固碳能力和支撑碳交易等具有重要的意义。[方法]基于MODIS-NPP数据,运用Theil-Sen Median趋势法和Mann-Kendall检验法分析2001—2020年昆明市植被NPP的时空动态特征,并... [目的]厘清植被净初级生产力(NPP)演变规律及驱动因素对测算植被的固碳能力和支撑碳交易等具有重要的意义。[方法]基于MODIS-NPP数据,运用Theil-Sen Median趋势法和Mann-Kendall检验法分析2001—2020年昆明市植被NPP的时空动态特征,并采用参数最优地理检测器(OPGD)模型揭示气候、地形和人为因素对植被NPP的影响机制。[结果] 1)昆明市植被NPP在空间上呈“西高-东低”的分布格局,并以7.08 g/(m^(2)·a)(以C计)的速度显著增加。2)植被景观破碎化程度加剧,在空间上破碎度与植被NPP错位分布,其对植被NPP时空分布有显著负向作用。3)植被NPP变化是气候、人为活动和地形因素共同作用的结果。其中,核归一化植被指数(kNDVI)、地表温度、植被景观破碎度解释力强于气温、降水和坡度等因子,因子间交互作用能更好地解释植被NPP的时空变化。[结论]昆明市2001—2020年植被NPP总体呈增加态势,但主城区少部分地区形势不容乐观,未来应综合统筹,科学推进生态保护与社会经济的协调发展。 展开更多
关键词 植被净初级生产力 参数最优地理探测器模型(OPGD) 双变量空间自相关 核归一化植被指数(kNDVI) 昆明市
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滹沱河流域植被NPP时空演变及其影响因子分析
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作者 袁金国 杨紫妍 +1 位作者 李卓琳 王文超 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第3期76-83,共8页
探究滹沱河流域植被净初级生产力(NPP)的时空演变规律对于认知和改善周边生态环境具有重要意义。利用MOD17A3 NPP数据,采用一元线性回归分析及变异系数等方法对滹沱河流域2003—2022年的植被NPP时空演变进行分析,并将植被NPP与土地覆盖... 探究滹沱河流域植被净初级生产力(NPP)的时空演变规律对于认知和改善周边生态环境具有重要意义。利用MOD17A3 NPP数据,采用一元线性回归分析及变异系数等方法对滹沱河流域2003—2022年的植被NPP时空演变进行分析,并将植被NPP与土地覆盖类型及地形因子结合进行了分区统计。结果表明:2003—2022年滹沱河流域植被NPP均值集中在300~400 gC/(m^(2)·a);植被NPP最大值与平均值的峰值分别出现在2020年和2022年,为828 gC/(m^(2)·a)与424.33 gC/(m^(2)·a)。2003—2022年滹沱河流域植被NPP呈线性增长区域占研究区的96.46%,植被NPP相对年际变化率主要在20%~40%之间,且多年植被NPP的稳定性以较低波动为主。2003—2022年滹沱河流域植被NPP均值最低的植被覆盖类型为农用地,为331.92 gC/(m^(2)·a);最高的为草地,为384.40 gC/(m^(2)·a);随着高程、坡度的增加,植被NPP增加,从坡向看,平面的植被NPP最低。 展开更多
关键词 净初级生产力(npp) 滹沱河流域 时空演变 变异系数 分区统计
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京津冀植被NPP时空演变及驱动因素探究 被引量:1
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作者 刘海新 孔俊杰 +3 位作者 孙振宇 张灿 刘韦志 王晓 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期107-117,共11页
探究植被净初级生产力(NPP)时空演变规律及驱动因素,对于深入理解京津冀植被变化的驱动机制以及生态环境的保护和治理具有重要意义。基于MOD17A3HGF数据,运用趋势分析法、变异系数、Hurst指数等方法,分析了京津冀植被NPP的时空演变特征... 探究植被净初级生产力(NPP)时空演变规律及驱动因素,对于深入理解京津冀植被变化的驱动机制以及生态环境的保护和治理具有重要意义。基于MOD17A3HGF数据,运用趋势分析法、变异系数、Hurst指数等方法,分析了京津冀植被NPP的时空演变特征、波动程度和未来变化趋势;同时,结合相关性分析法、残差分析法和地理探测器等方法,量化了气候变化和人类活动对京津冀植被NPP变化的影响,并探讨了驱动因素间的交互作用。结果表明:①京津冀植被NPP呈波动增加趋势,增速为6.21 gC·m^(-2)·年^(-1),呈现增加趋势的面积占比为98.75%。②京津冀植被NPP空间分布呈现显著异质性,高值区主要位于北部和西部的燕山和太行山脉,低值区集中于西北部的坝上高原和南部的平原区;变异系数均值为0.18,呈现稳定的区域面积占比为66.23%;Hurst指数均值为0.45,未来呈反持续性的面积占比为69.56%。③京津冀植被NPP与气温和降水量均呈正相关,相关系数均值分别为0.18和0.54,通过显著性检验的面积占比分别为4.87%和84.06%;降水量是影响植被NPP的主要气象因素。④气候变化和人类活动对京津冀植被NPP的贡献率分别为51.01%和48.99%,其空间分布具有明显异质性,西北和北部海拔较高地区主要受人类活动主导,南部平原区主要受气候变化主导。⑤气温、高程和植被类型的平均解释力均在0.317以上,气温与降水量交互作用的平均解释力最强(q=0.562)。研究结果可为京津冀地区植被保护、生态管理及应对气候变化提供科学依据。 展开更多
关键词 植被净初级生产力 时空演变 京津冀 驱动因素
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2001-2020年秦岭北麓NPP时空格局及驱动因素分析 被引量:1
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作者 郭昭 师芸 +2 位作者 刘铁铭 张雨欣 闫永智 《生态环境学报》 北大核心 2025年第3期401-410,共10页
为探究秦岭北麓植被NPP的分布状况、演变规律及驱动因素,准确评估秦岭北麓植被生产能力,实现区域生态可持续发展,达成碳中和提供参考依据。利用改进CASA模型对秦岭北麓2001-2020年植被NPP进行估算,并利用趋势分析法、相关性分析法以及... 为探究秦岭北麓植被NPP的分布状况、演变规律及驱动因素,准确评估秦岭北麓植被生产能力,实现区域生态可持续发展,达成碳中和提供参考依据。利用改进CASA模型对秦岭北麓2001-2020年植被NPP进行估算,并利用趋势分析法、相关性分析法以及地理探测器对研究区植被NPP的时空演变特征和驱动因素进行研究。结果表明,秦岭北麓2001-2020年植被NPP呈波动上升的趋势,年均NPP为719.50 g·m^(−2)(以C计,下同),空间分布呈现南高北低的分布格局,季节差异明显,夏季NPP最高,约占全年NPP总量的51.13%;降雨、气温和太阳辐射3种气候因子与植被NPP整体呈现正相关关系,正相关区域占比分别为73.26%、65.81%、87.15%;植被NPP受多种驱动因子共同影响,从单一影响因子来看,气温、海拔以及降水是驱动秦岭北麓NPP变化的主要因子,其q值分别为0.68、0.61、0.56,从双因子交互来看,气温和土地利用类型交互作用下对NPP变化的解释力更强,其q值为0.73,从不同修复单元来看,不同影响因素对不同修复单元内植被NPP驱动力大小并不相同,反应了植被NPP对不同影响因子的响应具有显著的区域差异性和复杂性。研究结果可为秦岭北麓植被监测、生态环境保护提供科学参考。 展开更多
关键词 植被净初级生产力 时空变化 相关分析 驱动因素 地理探测器 秦岭北麓
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黄土高原−青藏高原过渡带植被NPP时空变化及其驱动力——以青海省大通县为例 被引量:1
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作者 刘仟仟 贺康宁 +6 位作者 左亚凡 程唱 邹星晨 刘婧雯 石正阳 李睿 彭小静 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第1期39-50,共12页
【目的】明确黄土高原–青藏高原过渡带植被净初级生产力(NPP)的时空变化及其驱动因素,为区域生态保护和可持续发展提供数据支撑。【方法】以青海省大通县为研究对象,利用MOD17A3、地形、气象和人为活动数据,通过趋势分析、偏相关分析... 【目的】明确黄土高原–青藏高原过渡带植被净初级生产力(NPP)的时空变化及其驱动因素,为区域生态保护和可持续发展提供数据支撑。【方法】以青海省大通县为研究对象,利用MOD17A3、地形、气象和人为活动数据,通过趋势分析、偏相关分析、土地利用转移矩阵和最优地理探测器等方法,对该区域植被NPP进行分析。【结果】(1)2000—2019年,大通县NPP多年平均值为331.77 g/m^(2)(以C计,下同),并以2.29 g/(m^(2)·a)的速度上升,呈东南高、西北低的分布格局,其中,草原植被对NPP的贡献率最高。NPP显著增加的区域占70.10%,显著减少区域仅占0.51%。(2)植被NPP上升受气候变化和人类活动共同驱动,且不同驱动因子对植被NPP的影响具有空间异质性。降水、日照时数、气温分别在大通县东南部、西北部和全部区域与植被NPP呈正相关关系。人口密度和GDP分别在高海拔草原和低海拔可造林区域对植被NPP有促进作用。(3)在大通县,气温、降水、高程是影响植被NPP空间变化的主导因子,驱动因子间的交互作用为双因子增强和非线性增强。高程、坡度、年均降水量、年均气温和人口密度分别为2840~3150 m、4.18°~10.80°、441~677 mm、1.18~3.56℃、126~413人/km^(2)时,能有效促进植被NPP增长。【结论】大通县大部分区域植被NPP呈显著增加趋势,该区域的气候变化和人类活动有利于植被生长。研究结果有助于进一步了解黄土高原−青藏高原过渡带NPP变化的潜在驱动机制。 展开更多
关键词 植被净初级生产力 黄土高原–青藏高原过渡带 时空特征 驱动因素
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伊洛河流域植被NPP时空格局及驱动因素分析
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作者 王悦钰 吕俊锋 +2 位作者 李曾奕 穆文彬 万芳 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期37-49,共13页
【目的】探究伊洛河流域植被净初级生产力(NPP)对气候变化与人类活动的响应机制,揭示其时空演变规律及驱动要素,为制定流域生态保护策略提供科学支撑。【方法】选取伊洛河流域为研究区,基于研究区2000—2020年的气象数据、MODIS NDVI数... 【目的】探究伊洛河流域植被净初级生产力(NPP)对气候变化与人类活动的响应机制,揭示其时空演变规律及驱动要素,为制定流域生态保护策略提供科学支撑。【方法】选取伊洛河流域为研究区,基于研究区2000—2020年的气象数据、MODIS NDVI数据及土地利用数据,采用改进的CASA模型估算了流域植被NPP总量,并结合趋势分析、相关性分析、地理探测器等方法进一步分析了研究区植被NPP的时空演变特征,识别了其主要驱动要素。【结果】①伊洛河流域不同类型植被NPP的估算结果较为合理,植被NPP总量多年平均值为10.77 TgC。②时间尺度上,2000—2020年伊洛河流域植被NPP总量呈增加趋势,未来大部分区域的植被NPP总量呈微弱下降趋势;空间尺度上,流域植被NPP的差异较明显,呈现出西南部高、东北部低的空间变化格局。流域大部分区域植被NPP呈增加趋势,整体处于相对稳定状态。③流域植被NPP增加的主要原因是耕地、草地和灌木转化为林地所引起的土地利用改变,其造成植被NPP的增加量约为264.39×10^(-3)TgC。④土地利用是影响流域植被NPP空间格局的主导因素,不同驱动因素间的交互作用对植被NPP空间变化的影响逐渐增强。【结论】伊洛河流域植被NPP整体呈缓慢增加趋势,其主要驱动因素为耕地向林地的转化。 展开更多
关键词 净初级生产力 时空变化 驱动因素 CASA模型 地理探测器 伊洛河流域
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艾比湖流域植被NPP时空演变特征及其驱动因素 被引量:3
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作者 罗健梅 阿布都热合曼·哈力克 +4 位作者 段越帆 姚凯旋 姚磊 唐华 布威阿依谢姆·吐合提 《生态学报》 北大核心 2025年第1期182-196,共15页
植被净初级生产力(NPP)是监测植被生长状况的重要参数,也是评价生态系统健康状况的重要指标。艾比湖流域是新亚欧大陆桥的一道重要生态安全屏障,研究植被NPP时空变化特征及其驱动因素,对保障流域生态环境健康稳定具有重要意义。基于气... 植被净初级生产力(NPP)是监测植被生长状况的重要参数,也是评价生态系统健康状况的重要指标。艾比湖流域是新亚欧大陆桥的一道重要生态安全屏障,研究植被NPP时空变化特征及其驱动因素,对保障流域生态环境健康稳定具有重要意义。基于气象数据、NDVI数据、植被类型数据,采用CASA模型估算艾比湖流域2001—2020年的植被NPP,采用热点分析、变异系数、趋势分析等方法,揭示植被NPP时空分布格局及演变特征;采用偏相关分析结合参数最优地理探测器模型揭示植被NPP的影响因素。结果表明:(1)2001—2020年艾比湖流域植被NPP多年平均值为199.67 gC m^(-2)a^(-1),整体呈波动上升趋势,增长率为1.83 gC m^(-2)a^(-1)。(2)空间分布集聚特征明显,整体呈四周高中间低的分布格局,61.79%的区域植被NPP呈增加趋势,河流沿岸的绿洲植被NPP显著增加。(3)植被NPP与气象因子呈正相关关系,与降水相关性最强;NPP值随高程和坡度增加呈先增后减的趋势,随坡向变化差异不明显;不同植被类型和不同土壤类型的NPP值差异明显,土地利用变化对植被NPP具有双重影响。(4)土地利用类型和植被类型是影响植被NPP空间分异的主要因子,因子交互作用表现为双因子增强或非线性增强,基于风险探测确定出适宜植被生长的范围或类型。研究结果可为决策者制定艾比湖流域可持续发展方案提供理论依据。 展开更多
关键词 净初级生产力 CASA模型 参数最优地理探测器 驱动因素 艾比湖流域
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西北“水三线”地区植被NPP时空变化及其对水热条件的响应
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作者 冯淦 王玉杰 +2 位作者 王涛 王珊珊 杨东 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第1期74-81,共8页
为探究水热条件对西北“水三线”地区植被净初级生产力(NPP)的影响,基于遥感和气象数据,采用改进的CASA模型估算研究区植被NPP,并利用回归分析、相关分析等方法分析植被NPP时空变化及其对水热条件的响应。研究表明:(1)2001—2020年研究... 为探究水热条件对西北“水三线”地区植被净初级生产力(NPP)的影响,基于遥感和气象数据,采用改进的CASA模型估算研究区植被NPP,并利用回归分析、相关分析等方法分析植被NPP时空变化及其对水热条件的响应。研究表明:(1)2001—2020年研究区植被NPP整体呈波动上升趋势,增速为1.54 gC/(m^(2)·a)。不同分区中,区域Ⅲ(奇策线以西)增速最快,为2.39 gC/(m^(2)·a)。(2)空间上,研究区植被NPP整体呈增加趋势,其中显著增加的区域占47.27%,主要分布在区域Ⅰ(阳关线以东)中部和南部地区及区域Ⅲ西南部,呈显著减少的区域仅占0.79%。(3)研究区植被NPP受降水主导的区域占31.53%,要高于气温主导的区域(9.58%)。研究认为气温和降水对西北“水三线”地区植被NPP变化起积极作用,其中降水作用更为显著。 展开更多
关键词 净初级生产力 气候因素 CASA模型 水三线 西北地区
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南昌市植被NPP演变特征及时空驱动分析
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作者 李佳潼 吴华 +2 位作者 徐悦 郭齐韵 李慧珊 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第6期172-181,共10页
【目的】针对南昌市植被净初级生产力的演变特征和影响其时空演变主要驱动因子的确定,深入研究NPP的演变特征,可为量化气候变化背景下区域生态系统健康程度和生态环境的平衡提供科学依据。【方法】基于ArcGIS和Matlab平台,利用ReliefF... 【目的】针对南昌市植被净初级生产力的演变特征和影响其时空演变主要驱动因子的确定,深入研究NPP的演变特征,可为量化气候变化背景下区域生态系统健康程度和生态环境的平衡提供科学依据。【方法】基于ArcGIS和Matlab平台,利用ReliefF、RF算法和地理探测器,定量评估了南昌市1998—2015年的演变特征及其时空驱动因子。【结果】1)从时间角度分析,NPP总体呈波动上升趋势,季节变化分明;在空间上,总体呈中间低四周高的分布规律,极小值基本分布在东湖区、西湖区、新建区东北部和进贤县西北部;2)对比几种算法可知,ReliefF算法拟合的精度最高,更适用于NPP的回归分析,且2种算法均得出地上气温和降水对于NPP演变影响最显著;3)在空间上,由地理探测器结果得南昌市NPP受降水因子的影响最显著;而在时间维度上,由回归分析及特征筛选后Pearson相关性分析得,人为因子对NPP的驱动影响远高于气象驱动。【结论】随着城市化的进程加快,大规模的人口迁移到城市,造成建设用地大幅增加,土地利用结构变化。城市化较慢的安义县与进贤县的NPP值明显高于中小城市。城市化发展使得植被的生长情况不再单单受自然因素的影响。人类活动,如农业耕作、土地利用变化、城市化、森林砍伐和植树造林等,直接影响植被NPP,而人类活动和自然因素将共同塑造生态系统的功能和结构,全面了解NPP驱动因素,对生态系统完整性和生物多样性进行监测与评估尤为重要。 展开更多
关键词 净初级生产力(npp) 机器学习算法 地理探测器 时空演变 驱动分析
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黄河三角洲湿地NPP和固碳释氧量演变及其驱动因素
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作者 张红璐 唐国中 +2 位作者 崔岚博 王富强 赵衡 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第3期1-7,13,共8页
湿地的固碳释氧功能对区域大气调节具有重要作用,是湿地重要的生态系统服务功能之一。为量化黄河三角洲湿地生态系统固碳释氧能力并解析其驱动机制,采用CASA模型估算了2005-2020年黄河三角洲湿地的净初级生产力(NPP),通过光合作用方程... 湿地的固碳释氧功能对区域大气调节具有重要作用,是湿地重要的生态系统服务功能之一。为量化黄河三角洲湿地生态系统固碳释氧能力并解析其驱动机制,采用CASA模型估算了2005-2020年黄河三角洲湿地的净初级生产力(NPP),通过光合作用方程换算成固碳释氧量,并利用地理探测器和贡献指数识别了固碳释氧功能演变的主要驱动因素及贡献量。研究结果表明:黄河三角洲湿地2005-2020年多年平均净初级生产力为321.5 g/m^(2),总量为907.9 Gg/a,2005-2020年NPP整体上呈减少趋势;固碳、释氧量多年平均分别为309.3 g/m^(2)、836.4 g/m^(2),2005-2020年固碳释氧量整体上呈减少趋势;从空间分布看,固碳释氧量的空间分布特征与NPP的空间分布特征是一致的,高值区主要集中在林地,其次为草地和农田;地理探测器探测结果表明土地利用类型和NDVI是固碳释氧空间分布的主要控制因子;贡献指数的分析结果表明林地、草地、农田对固碳释氧功能具有正贡献,养殖池、盐田、建设用地等土地利用类型对固碳释氧功能为负贡献,2005-2020年养殖池、盐田、建设用地的贡献指数呈增长趋势,表明黄河三角洲湿地城市化、围垦养殖等人类活动的发展对于黄河三角洲湿地固碳释氧功能的消极影响在逐渐加强。研究结果可为黄河三角洲湿地生态系统稳定及持续健康发展提供科学依据。 展开更多
关键词 净初级生产力 固碳释氧 地理探测器 贡献指数 黄河三角洲湿地
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基于多尺度地理加权回归模型的黑龙江省植被NPP时空演变研究
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作者 乔亚军 徐网谷 +4 位作者 刘坤 裴文明 王智 韩晓盈 张慧 《生态学报》 北大核心 2025年第10期4878-4888,共11页
净初级生产力(Net primary productivity, NPP)是估算碳储量的关键指标,从地理空间的角度了解NPP变化的驱动机制对于区域碳循环研究至关重要。基于MOD17A3数据,通过趋势分析探讨2000—2020年黑龙江省植被NPP的时空演变特征,然后应用多... 净初级生产力(Net primary productivity, NPP)是估算碳储量的关键指标,从地理空间的角度了解NPP变化的驱动机制对于区域碳循环研究至关重要。基于MOD17A3数据,通过趋势分析探讨2000—2020年黑龙江省植被NPP的时空演变特征,然后应用多尺度地理加权回归模型(MGWR)这一新颖的空间统计分析方法,解析NPP变化驱动因素的空间分异特征。结果表明:近二十年黑龙江省大部分区域NPP呈增长趋势,全省NPP平均值从348.90 g C m^(-2)a^(-1)上升到454.00 g C m^(-2)a^(-1),增长率为29.95%。NPP增减显著的情况通常出现在植被改善明显、耕地扩张和城市化进程剧烈的区域。MGWR整体模拟效果良好(调整R^(2)=0.875),模型带宽显示降水、气温、人口密度和土地利用变化对NPP的作用规模为县域尺度,而道路密度的作用规模为市域尺度。不同区域植被NPP对驱动因子的响应存在明显差异,在大小兴安岭地区NPP受土地利用变化和气候因子的共同影响,而在三江平原和松嫩平原土地利用变化是影响NPP的主导因素。生态保护修复工程实施及耕地和城市扩张所带来的土地利用变化是黑龙江省植被NPP变化的重要因素。本研究可加深对东北地区植被动态变化及其驱动机制的认识,为生态系统碳汇功能提升提供科学依据。 展开更多
关键词 净初级生产力 驱动因素 多尺度地理加权回归 空间异质性
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1982—2020年乌兰县植被NPP时空动态特征及驱动力量化分析 被引量:6
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作者 刘辉 宋孝玉 +3 位作者 王荣荣 祝德名 何希 刘斯琪 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期328-334,共7页
气候变化和人类活动对植被NPP(net primary productivity,净初级生产力)的驱动作用是全球气候变化背景下的研究热点,并且在不同的时空尺度上尚不能达成共识。中国西北寒旱牧区植被生态系统脆弱,对气候变化和人类活动的响应十分敏感,该... 气候变化和人类活动对植被NPP(net primary productivity,净初级生产力)的驱动作用是全球气候变化背景下的研究热点,并且在不同的时空尺度上尚不能达成共识。中国西北寒旱牧区植被生态系统脆弱,对气候变化和人类活动的响应十分敏感,该研究以青海省乌兰县作为代表性研究区,采用GIMMS-NDVI and MOD-NDVI数据融合构建了长时序归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据集,并结合CASA(carnegie-ames-stanford approach)模型获取了研究区1982—2020年植被生长季NPP,利用Sen+MK趋势分析方法探究了研究区植被生长季NPP的时空演变特征,同时采用构建的ADE+Sen量化归因方法对多种气候要素和人类活动的驱动作用进行了定量分析。结果表明,研究区植被生长季NPP多年均值为(205.9±11.5)g/(m^(2)·a)(以C计),年际变化无显著趋势,不同植被类型的生长季NPP年际波动过程与全域生长季NPP基本一致。在空间上,植被生长季NPP自西向东逐渐增加,年际变化趋势具有明显的空间异质性,且整体以退化为主,平均变化率为-0.151 g/(m^(2)·a2),其中表现出严重退化和轻度退化的面积占比分别达到了31.7%和29.5%。气候变化主导的植被面积占比达85.2%,其贡献值的绝对平均值为1.025 g/(m^(2)·a2),约是人类活动贡献值绝对平均值的2倍,太阳辐射、降水量、平均气温和平均风速均是影响植被生长季NPP动态的主要气候因素。该研究表明研究区植被整体表现为退化状态,气候变化是导致该现象的主导驱动因素。研究结果可为中国西北寒旱牧区植被生态系统的可持续利用和保护提供参考。 展开更多
关键词 净初级生产力 气候变化 人类活动 定量分析 乌兰县
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松花江流域NPP时空演变及其对极端气候的响应机制 被引量:6
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作者 贾朝阳 郭亮 +2 位作者 崔嵩 付强 刘东 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期131-147,共17页
为探究全球气候变化条件下松花江流域陆地生态系统健康程度的变化特征,基于2000—2020年MODIS MOD17A3HGF数据集,采用趋势分析、相关性分析、M-K检验、地理探测器和相对重要性分析等方法,结合气象站点数据和土地利用数据,分析植被净初... 为探究全球气候变化条件下松花江流域陆地生态系统健康程度的变化特征,基于2000—2020年MODIS MOD17A3HGF数据集,采用趋势分析、相关性分析、M-K检验、地理探测器和相对重要性分析等方法,结合气象站点数据和土地利用数据,分析植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)时空演变特征及其对极端气候事件的响应机制。结果表明:松花江流域年均NPP值为407.45 g/m^(2)(以C计,下同),以年均4.82 g/m的速率显著上升(p<0.01);极端降水事件对植被NPP空间分异性的影响强于极端气温事件,极端气候指数间交互作用的影响大于单一极端气候指数的影响,流域及农田和草地生态系统NPP主要受总降水量(PRCPTOT)与年平均最低气温(TMIN)交互作用的影响,森林、湿地和聚落生态系统NPP分别受中雨日数(R10 mm)与年平均最高气温(TMAX)交互作用、强降水量(R95P)与TMIN交互作用和R10 mm与暖夜日数(TN90P)交互作用的影响;时间尺度上PRCPTOT、TMAX和TMIN是植被NPP的主要影响因素,空间尺度上PRCPTOT和TMIN是多年平均NPP的主要影响因素。研究结果可为量化气候变化背景下区域生态系统健康程度和应对极端气候事件措施的制定提供科学依据。 展开更多
关键词 松花江流域 净初级生产力 极端气候事件 陆地生态系统 时空演变规律 驱动因素 地理探测器
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基于改进CASA模型的陕西省植被NPP遥感估算 被引量:8
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作者 赵雪瑞 韩玲 +1 位作者 刘明 宋敏琪 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第3期247-256,共10页
[目的]探究陕西省陆地生态系统植被群落生产状况,分析陕西省植被NPP时空格局变化及影响因素,为准确评估陕西省陆地生态系统碳源/汇,实现区域生态可持续发展,达成碳中和目标提供参考依据。[方法]基于温度—植被干旱指数(Temperature Vege... [目的]探究陕西省陆地生态系统植被群落生产状况,分析陕西省植被NPP时空格局变化及影响因素,为准确评估陕西省陆地生态系统碳源/汇,实现区域生态可持续发展,达成碳中和目标提供参考依据。[方法]基于温度—植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index, TVDI)对CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型水分胁迫因子进行改进,从而估算陕西省2010—2020年植被NPP,并利用热点分析法、趋势分析法以及地理探测器对陕西省植被NPP进行空间分布格局、年际变化趋势和驱动因子研究。[结果](1)陕西省NPP空间分布呈现南高北低、冷热点区域差异明显的特征;(2)陕西省2010—2020年NPP平均值介于331.02~416.34 gC/(m^(2)·a),NPP均值在100~600 gC/(m^(2)·a)占比最大,最低值和最高值区间占比不足20%;(3)全省2010—2020年83.3%的面积植被NPP值无显著变化,4.2%的面积呈增加状态,12.5%的面积NPP值呈下降趋势;(4)降水是陕西省植被NPP变化的单因子主导驱动力,太阳辐射量及土地利用类型交互作用下对NPP变化解释力更强。[结论]基于TVDI改进的CASA模型能够有效量化区域植被NPP,且陕西省植被NPP南北分布差异明显,降水、土地利用类型及太阳辐射量是其主要影响因子。 展开更多
关键词 净初级生产力 CASA模型 TVDI 陕西省
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三峡库区消落带植被NPP估算——基于机器学习优化CASA模型 被引量:4
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作者 靳专 胥焘 +5 位作者 黄应平 肖敏 张家璇 周爽爽 席颖 熊彪 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2464-2478,共15页
三峡库区蓄水后,其生态效应受到广泛关注。消落带植被固碳量作为衡量库区生态系统健康状态的重要指标,对库区碳循环与生态净化具有重要意义。针对消落带不同高程植被接受光照的时间有所差异,且受河流水位变化影响,传统的CASA模型在计算... 三峡库区蓄水后,其生态效应受到广泛关注。消落带植被固碳量作为衡量库区生态系统健康状态的重要指标,对库区碳循环与生态净化具有重要意义。针对消落带不同高程植被接受光照的时间有所差异,且受河流水位变化影响,传统的CASA模型在计算消落带植被固碳量时,存在对植物的光能利用率计算不够精确等问题。以三峡库区香溪河陡坡消落带为研究区域,提出了一种耦合RBFNN模型(Radial Basis Function Neural Network)与CASA模型(Carnegie-Ames-Stanford approach)的新方法(RBF-CASA)。基于RBFNN建立环境影响因子模型,借助高程数据及植被指数等特征计算适合消落带区域的环境影响因子。结合CASA模型中温度和水分胁迫因子,提高植被在像元尺度上的净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的估算精度,并对反演结果进行验证。模型验证结果显示:RBF-CASA模型估算值与观测值的决定系数(Coefficient of determination,R^(2))为0.730(P<0.01,n=32)。对比原始CASA模型,平均绝对误差(Mean absolute error,MAE)降低10.991,均方根误差(Root mean square error,RMSE)降低了23.861,相对均方根误差(Relative root mean square error,RRMSE)降低5.10%,平均绝对百分误差(Mean absolute percentage error,MAPE)降低1.12%。使用提出的RBF-CASA模型在库区水位落干期(7—8月份)进行固碳量估算,结果表明:NPP月均值在66.234—134.144g C/m^(2)之间,NPP随着高程的增加呈现起伏变化,其总量在150—155m之间达到峰值,均值在170m以上区域最高。在2021年9月植被NPP均值为35.883g C/m^(2),2022年9月植被NPP均值为25.964g C/m^(2),由于降雨量减少、长江水位下降,在2021—2022年间植被恢复情况较差。研究结果可为库区碳循环、生态净化及生态修复等决策提供科学依据。 展开更多
关键词 基于过程的遥感模型(CASA) 机器学习 植被净初级生产力(npp) 无人机 环境影响因子模型
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基于PIE-Engine云计算平台和CASA模型的植被NPP时空动态遥感监测:以道孚县为例 被引量:1
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作者 曾见闻 戴晓爱 +2 位作者 徐纪鹏 李雯雨 刘东升 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第5期115-128,共14页
【目的】为深入了解道孚县的植被固碳水平以及其长期变化趋势,【方法】以MODIS数据、站点气象和土地覆盖等资料为基础,通过PIE-Engine遥感云计算平台建立了CASA模型,估算了2001—2016年道孚县陆地植被净初级生产力(NPP)。同时,结合Theil... 【目的】为深入了解道孚县的植被固碳水平以及其长期变化趋势,【方法】以MODIS数据、站点气象和土地覆盖等资料为基础,通过PIE-Engine遥感云计算平台建立了CASA模型,估算了2001—2016年道孚县陆地植被净初级生产力(NPP)。同时,结合Theil-Sen Median趋势分析、稳定性分析、分区统计和冷热点分析等手段,探讨了其时空分布和演变特征。【结果】结果显示:(1)基于PIE-Engine云平台模型和CASA模型估算的道孚县2001—2016年的NPP,其精度较高并与MODIS NPP数据有良好的拟合效果。(2)道孚县NPP呈持续上升趋势,其中中部和东南部NPP较高,东北部和中南部NPP较低,同时NPP的低值区正在逐年减少,反映出该地区生态状况正在逐渐改善。(3)所有乡镇的NPP在2001—2016年间均有增长,NPP的空间变化整体稳定,大部分地区NPP波动较小。(4)道孚县的NPP在2001—2016年间总体显著增长,增长区域面积占全县的93%以上。(5)高NPP值区域在空间上形成聚类,“热点”现象明显,这为进一步研究和理解NPP的空间分布和变化规律提供了依据。【结论】研究成果为道孚县的生态环境改善和持续发展提供了科学依据,并提出了一种基于云平台的快速、高效的区域植被NPP评估方法,这对于全面评估可持续发展目标和推动生态文明建设具有积极意义。 展开更多
关键词 植被净初级生产力npp CASA模型 PIE-Engine 时空分布 遥感 道孚县
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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 被引量:6
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作者 高文晶 程诺 +2 位作者 张露月 赵玥桥 赖日文 《西北林学院学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期120-130,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 植被净初级生产力 Sen+MK趋势分析 HURST指数 参数最优地理探测器
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基于数据融合的植被NPP时空变化及驱动因素分析——以拜城盆地为例 被引量:2
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作者 陈仔明 岳春芳 +1 位作者 刘坤 刘湘茹 《节水灌溉》 北大核心 2024年第6期11-18,26,共9页
植被净初级生产力(NPP)是区域生态系统保护及生态环境治理的重要参考指标,针对拜城盆地植被NPP时空变化特征及其与气候变化的响应关系不明这一问题,利用STARFM时空数据融合模型,估算拜城盆地30 m空间分辨率的植被NPP,同时使用Sen斜率估... 植被净初级生产力(NPP)是区域生态系统保护及生态环境治理的重要参考指标,针对拜城盆地植被NPP时空变化特征及其与气候变化的响应关系不明这一问题,利用STARFM时空数据融合模型,估算拜城盆地30 m空间分辨率的植被NPP,同时使用Sen斜率估计及M-K检验,分析植被NPP的时空变化趋势特征,并通过偏相关系数法量化气候要素的影响程度。结果显示:时间上,研究区2000-2020年植被NPP均值为152.1 g/(m^(2)·a),总体呈不显著下降趋势;空间上,植被NPP值表现为南北高,中部河谷区域低,其中69.03%的区域呈不显著变化,11.44%呈显著增加趋势,19.53%呈显著减小趋势;研究区植被NPP变化与降雨总量、太阳辐射总量呈正相关,与平均气温呈现负相关关系,其中,太阳辐射是影响植被NPP变化的主导因素。研究结果表明:改进的CASA模型对于模拟研究区植被净初级生产力具有较好的适用性,有助于更好地揭示拜城盆地NPP的变化特征及驱动因素,并为估算与定期监测中小尺度区域的NPP提供了新方法。 展开更多
关键词 改进的CASA模型 植被净初级生产力 时空数据融合模型 时空变化 驱动因素
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广东省不同生态系统植被NPP时空变化及对气候因子的响应 被引量:1
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作者 王捷纯 邓玉娇 +1 位作者 朱怀卫 孔蕴淇 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期831-840,共10页
广东省具有丰富的植被类型,研究不同生态系统植被净初级生产力(NPP)对气候因子的响应,对提升全省生态环境质量具有重要意义。基于植被净初级生产力、地面观测数据和土地利用分类等数据,制作广东省生态系统分类数据,分析广东省不同生态... 广东省具有丰富的植被类型,研究不同生态系统植被净初级生产力(NPP)对气候因子的响应,对提升全省生态环境质量具有重要意义。基于植被净初级生产力、地面观测数据和土地利用分类等数据,制作广东省生态系统分类数据,分析广东省不同生态系统植被NPP的时空特征及其对气候因子的响应规律。结果表明,从年变化规律看,2000-2020年广东省年平均气温、年降水量呈微弱上升趋势,正增长区面积占比分别为86.8%、64.8%;日照时数呈下降趋势,负增长区面积占比为82.4%。植被NPP呈波动上升趋势,多年平均值为1011 g∙m^(−2),年增长值为6.7 g∙m^(−2)∙a^(−1),正增长区面积占全省面积的91.9%。其中,森林生态系统NPP多年平均值及正增长区占比均最高,分别为1107 g∙m^(−2)、95.6%,湿地生态系统NPP多年平均值及正增长区占比均最小,分别为686 g∙m^(−2)、89.5%。从影响程度看,植被NPP与温度、降水、日照时数均呈显著正相关关系,相关系数分别为0.81、0.48、0.68,均通过p=0.001的显著性检验,可见气温是对植被NPP影响最为显著的气候因子,其次是日照、降水。气温和日照时数对森林生态系统NPP影响最大、对湿地生态系统NPP影响最小,降水对农田生态系统影响最大、对湿地生态系统影响最小。从响应时间而言,NPP与气温、日照时数的相关系数均在当月达到最大,而NPP与降水量的相关系数在滞后1个月时达到最大,可见NPP对气温、日照时数的响应不存在滞后。从影响持续时间而言,气温与NPP的相关系数在当月到滞后2个月时均较高,日照时数与NPP的相关系数仅在当月较高,降水量与NPP的相关系数则在当月到滞后3个月时均较高,表明降水对NPP影响持续时间最长。 展开更多
关键词 净初级生产力 气候因子 生态系统 时空变化 响应
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