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基于指数滤波模型的青藏高原根系层土壤水分估算研究
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作者 宋雨曦 苏建宾 +1 位作者 文军 郑东海 《高原气象》 北大核心 2025年第1期134-149,共16页
高精度、长时序的土壤水分数据对青藏高原陆-气相互作用研究十分重要。然而,当前青藏高原土壤水分研究大多聚焦表层土壤水分的卫星反演,根系层土壤水分的估算研究相对匮乏。基于青藏高原五个土壤水分观测网络(狮泉河、帕里、那曲、黑河... 高精度、长时序的土壤水分数据对青藏高原陆-气相互作用研究十分重要。然而,当前青藏高原土壤水分研究大多聚焦表层土壤水分的卫星反演,根系层土壤水分的估算研究相对匮乏。基于青藏高原五个土壤水分观测网络(狮泉河、帕里、那曲、黑河上游、玛曲)数据,本文系统评估了指数滤波模型在青藏高原不同气候与下垫面区域估算根系层(10 cm/20 cm/40 cm)土壤水分的适用性,探讨了不同环境因素(土壤、气候、植被)对模型特征时长参数T值的影响,最后评估了利用三种方法(各观测网络或青藏高原站点最优T值(Topt)中位数、随机森林模型)获取的区域T值估算青藏高原根系层土壤水分的可靠性。研究发现:(1)随着土壤深度的增加,根系层与表层土壤水分的相关性降低,而其空间异质性增大,导致指数滤波模型的应用精度降低,而模型T值及其空间异质性增大;(2)空间上随着降水量和土壤含水量的增加,根系层与表层土壤水分的相关性增大,而其空间异质性降低,使得指数滤波模型的应用精度上升,而其在区域内不同站点应用精度的差异呈现降低趋势;(3)土壤性质尤其是砂土含量是控制青藏高原区域T值空间分布的主要因素;(4)T值的获取对指数滤波模型在青藏高原的应用精度影响较小,当前常用的区域Topt中位数和随机森林模型均能获取相对合理的区域T值和取得一致且相对准确的模拟结果。本研究的发现有望推动利用指数滤波模型基于卫星表层土壤水分资料准确获取青藏高原根系层土壤水分。 展开更多
关键词 青藏高原 指数滤波模型 根系层土壤水分 不同气候与下垫面区域
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青藏高原中部土壤有机质含量对不同深度土壤温湿度的影响研究 被引量:9
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作者 符晴 阳坤 +1 位作者 郑东海 陈莹莹 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第5期1097-1108,共12页
青藏高原中东部地区土壤有机质含量较高,会改变土壤水热性质,从而影响土壤水热传输,但青藏高原土壤有机质含量如何影响温湿度廓线及其空间异质性仍缺乏系统性研究.本文利用那曲相似气候条件下的32个站点的土壤温湿度和有机碳含量观测资... 青藏高原中东部地区土壤有机质含量较高,会改变土壤水热性质,从而影响土壤水热传输,但青藏高原土壤有机质含量如何影响温湿度廓线及其空间异质性仍缺乏系统性研究.本文利用那曲相似气候条件下的32个站点的土壤温湿度和有机碳含量观测资料,系统分析了不同土壤有机质含量对暖季不同深度(5,10,20和40 cm)土壤温湿度廓线特征及其空间差异的影响.研究发现,土壤有机质含量是影响5 cm、10 cm土壤水分和5 cm土壤温度空间分布的关键因子.土壤有机质含量显著影响从地表到20 cm深度的土壤水分的廓线特征及变化:有机质含量越高,持水能力越强,导致从地表到20 cm深度土壤水分含量整体偏高.此外,土壤温度的廓线特征及变化也深受土壤有机质含量的影响:有机质含量越高,热惯量越低,土壤温度的日变化振幅越小,且热量向深层传输的相位滞后越明显. 展开更多
关键词 青藏高原 土壤有机质 土壤水分 土壤温度
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中全新世青藏高原西南部异常高降水机制探讨 被引量:2
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作者 黄凌昕 张帅 +3 位作者 陈婕 黄伟 阳坤 陈发虎 《高原气象》 CSCD 北大核心 2021年第6期1407-1418,共12页
青藏高原西部,尤其是西南部阿里地区异常高的古湖岸线揭示出,这一区域可能存在中全新世的异常高降水中心。基于此,本文利用WorldClim数据集资料对中全新世和现代降水进行对比,并使用ERA5数据初步探讨了出现异常高降水的可能机制。结果显... 青藏高原西部,尤其是西南部阿里地区异常高的古湖岸线揭示出,这一区域可能存在中全新世的异常高降水中心。基于此,本文利用WorldClim数据集资料对中全新世和现代降水进行对比,并使用ERA5数据初步探讨了出现异常高降水的可能机制。结果显示,青藏高原西部中全新世降水远比现代高,尤其是西南部出现了相对的高降水中心。现代青藏高原西南部降水增加时,对应印度夏季风增强,印度次大陆低空对流层低压中心增强,深对流的发生更为频繁,导致向高原西南部输送的水汽增强。与此同时,印度北部降水增加导致的凝结潜热释放增加会使南亚高压增强并向西北方向移动,导致青藏高原西南部上升运动加强,从而导致青藏高原西南部降水增加。相对于现代,中全新世印度季风较强,位于印度次大陆低空的低压可能更强,印度北部的凝结潜热释放也会加强,进而导致中全新世青藏高原西南部出现异常高降水。 展开更多
关键词 中全新世 青藏高原西南部 印度夏季风 降水变化机制
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青藏高原城市洪涝缓解能力评估——以拉萨市为例 被引量:3
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作者 戴开璇 沈石 +2 位作者 程昌秀 耿佳辰 张天媛 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期318-327,共10页
通过耦合FUTURES城市扩张模拟模型和城市洪涝缓解能力评估模型,综合不同气候变化和城市扩张情景对拉萨市洪涝缓解能力的历史及未来变化进行了定量评估.结果发现:1)2000-2015年,拉萨市各区洪涝缓解能力平均降低了5.34%.其中城关区和堆龙... 通过耦合FUTURES城市扩张模拟模型和城市洪涝缓解能力评估模型,综合不同气候变化和城市扩张情景对拉萨市洪涝缓解能力的历史及未来变化进行了定量评估.结果发现:1)2000-2015年,拉萨市各区洪涝缓解能力平均降低了5.34%.其中城关区和堆龙德庆区分别降低了4.63%和8.55%,仅达孜区的缓解能力提高了1.13%.2)城关区未来洪涝缓解能力在RCP4.5和RCP8.5情景下分别平均降低了15.01%和29.52%,堆龙德庆区则分别降低了16.16%和31.95%.3)城关区和堆龙德庆区的新增城镇用地造成其缓解能力比原自然地表降低50%以上,在城市扩张中采取保护水体措施,能够有效减少缓解能力的退化.4)未来城市扩张造成拉萨市未来洪涝缓解能力的大幅降低,而气候变化进一步扩大了其退化程度.因此,拉萨市在未来应该遏制城市建设向水体、草地扩张的趋势,提高城市土地利用效率.并且应当加强城市内部绿色基础设施的建设,适度提高防洪排水设施标准,以应对气候变化可能造成的极端降水事件. 展开更多
关键词 极端降水 城市洪涝 城市扩张 FUTURES模型 InVEST-UFRM模型
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极端生态环境水循环关键参量监测设备与物联网监测系统研制和示范 被引量:1
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作者 刘绍民 徐自为 +5 位作者 黄晓东 周纪 孙义博 陈莹莹 晋锐 徐同仁 《生态学报》 北大核心 2025年第3期1251-1260,共10页
极端生态环境水循环关键参量监测设备基本依赖进口,部分关键参量尚无原位监测设备或缺乏大范围监测设备,且信息化、智能化水平低,亟需自主研发相关监测设备与物联网监测技术,填补国内外相关设备的空白或实现国产替代。本文主要介绍国家... 极端生态环境水循环关键参量监测设备基本依赖进口,部分关键参量尚无原位监测设备或缺乏大范围监测设备,且信息化、智能化水平低,亟需自主研发相关监测设备与物联网监测技术,填补国内外相关设备的空白或实现国产替代。本文主要介绍国家重点研发计划重点专项“典型脆弱生态系统保护与修复”2023年立项的项目“极端生态环境水循环关键参量监测设备与物联网监测系统研制和示范”(2023YFF1303500)的立项背景、主要研究内容、实施方案以及考核指标与创新点等。本项目紧密围绕国家生态监测需求,瞄准极端生态环境水循环关键参量高精度、自动、稳定监测等技术难点,研制极端生态环境(高寒、干旱)水循环关键参量监测设备6套,研建极端生态环境物联网监测系统1套,并开展基于物联网监测系统的研制设备野外测试和示范应用。项目将满足国家“三区四带”生态安全屏障建设的重大科技需求,实现极端生态环境水循环关键参量监测设备的自主创新与升级换代,大幅度提升极端生态环境野外台站监测的信息化、智能化水平,服务于我国脆弱生态系统的保护与修复。 展开更多
关键词 极端生态环境 水循环 监测设备 物联网监测系统 野外测试与示范
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2012年张掖绿洲-荒漠区域水热碳通量及气象要素观测矩阵数据集 被引量:3
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作者 徐自为 刘绍民 +2 位作者 李新 徐同仁 朱忠礼 《中国科学数据(中英文网络版)》 CSCD 2023年第3期315-327,共13页
绿洲-荒漠生态系统是干旱/半干旱区特有景观,其水热碳通量的观测和研究对绿洲稳定与可持续发展具有重要的意义。本研究以黑河流域中游甘肃张掖绿洲-荒漠区域为研究对象,基于2012年在该区域开展的国际领先的通量观测矩阵试验,整理了观测... 绿洲-荒漠生态系统是干旱/半干旱区特有景观,其水热碳通量的观测和研究对绿洲稳定与可持续发展具有重要的意义。本研究以黑河流域中游甘肃张掖绿洲-荒漠区域为研究对象,基于2012年在该区域开展的国际领先的通量观测矩阵试验,整理了观测试验获取的水热碳通量和气象要素数据,包括30 km×30 km和5.5 km×5.5 km两个嵌套的矩阵内21个观测点共22套涡动相关仪和21套自动气象站,4组大孔径闪烁仪和3组植物液流仪,观测项目包括生态系统净碳交换量、潜热通量、感热通量、空气温度、空气相对湿度、风速、风向、向下/上短波辐射、向下/上长波辐射、净辐射、大气压、降水、红外辐射温度、光合有效辐射、土壤温度、土壤水分、土壤热通量、平均土壤温度、树木蒸腾等。本数据集经过了严格的数据质量控制,可用于研究绿洲荒漠区域水热碳通量变化特征及影响机制,并为模式模拟或遥感估算结果等提供可靠的验证数据。 展开更多
关键词 涡动相关仪 自动气象站 大孔径闪烁仪 植物液流仪 黑河流域 绿洲荒漠区域
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理解寒区气候变化及陆气交互作用:简述张廷军教授的学术贡献
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作者 王康 牟翠翠 +3 位作者 刘佳 彭小清 曹斌 郑雷 《气候变化研究进展》 CSCD 北大核心 2024年第4期485-491,共7页
张廷军教授曾任气候与冰冻圈计划(CliC)科学指导委员会委员、政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次和第五次评估报告第一工作组报告执笔人(lead author),曾在中国气象局成都高原气象研究所等单位任/兼职,也曾担任《Advances in Climate... 张廷军教授曾任气候与冰冻圈计划(CliC)科学指导委员会委员、政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次和第五次评估报告第一工作组报告执笔人(lead author),曾在中国气象局成都高原气象研究所等单位任/兼职,也曾担任《Advances in Climate Change Research》编委。早在20世纪80年代,张廷军教授赴美求学,师从著名冻土学家、阿拉斯加大学费尔班克斯分校(University of Alaska Fairbanks,UAF)多年冻土实验室(GIPL)创始人Tom E.Osterkamp教授。从硕士阶段就开始在阿拉斯加北极地区开展相关研究,气候变化一直是他关注的重要问题。 展开更多
关键词 气象研究所 学术贡献 中国气象局 执笔人 班克斯 多年冻土 气候变化 硕士阶段
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基于贝叶斯时空层次模型(BSTHM)和地理探测器法(GeoDetector)对细菌性痢疾的环境风险评估 被引量:9
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作者 张湘雪 程昌秀 +2 位作者 徐成东 肖革新 刘杨 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2193-2201,共9页
在全世界范围,细菌性痢疾是一个得到广泛关注的健康问题,具有显著的时空异质性,但大多数研究只是在某一区域单独实施了时间或空间层面的分析,其在不同地区的时空关联尚不清楚。考虑到山东省社会经济发展不平衡,东、中、西部差异明显,因... 在全世界范围,细菌性痢疾是一个得到广泛关注的健康问题,具有显著的时空异质性,但大多数研究只是在某一区域单独实施了时间或空间层面的分析,其在不同地区的时空关联尚不清楚。考虑到山东省社会经济发展不平衡,东、中、西部差异明显,因此本研究首先利用贝叶斯时空层次模型(BSTHM)呈现山东省细菌性痢疾的时空异质性,其次利用地理探测器法(GeoDetector)分别从不同的区域(东、中、西部)来研究气象要素对此疾病的影响,且针对热点地区,量化社会经济要素及其两两的交互作用对其的解释力。结果表明,时间上,发病高峰出现在夏季。空间上,高风险地区主要分布在山东省东部和北部区县,且气象因子在不同地区对该病的影响也存在显著差异。山东省东部沿海地区最重要的两个主导因子是风速和日照时数,其解释力分别为0.28和0.22。山东省西部内陆地区前两个主导因子为平均温度和降水量,其解释力分别为0.47和0.32。山东省中部地区前两个主导因子为平均温度和风速,其解释力分别为0.66和0.48。本研究通过对山东省各个地区细菌性痢疾发病情况的时空异质性以及影响因素的分析发现,湿热的环境有利于细菌性痢疾的传播。另外,在热点地区,起主导作用的社会经济因子是第三产业比重,表明社会经济状况对细菌性痢疾的发病具有一定的影响作用,为本地区细菌性痢疾的控制和预防政策的制定提供理论依据,针对不同地区需要更具体的方案来预防、控制和分配医疗资源,以提高其疾病应对能力,减少该疾病造成的潜在损失。 展开更多
关键词 地理探测器 时空异质性 影响因子 细菌性痢疾 贝叶斯时空层次模型
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基于文献计量和遗传算法的土地利用优化研究进展 被引量:9
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作者 王昊煜 高培超 +2 位作者 宋长青 程昌秀 叶思菁 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1286-1293,共8页
以Web of Science数据库中1999—2022年(截止2022年1月22日)关于遗传算法与土地利用的164篇英文和27篇中文文献为数据源,基于文献计量方法,对每年中英文发文量、文献来源国家、中英文文献学科方向、中英文载文期刊进行分析,探究基于遗... 以Web of Science数据库中1999—2022年(截止2022年1月22日)关于遗传算法与土地利用的164篇英文和27篇中文文献为数据源,基于文献计量方法,对每年中英文发文量、文献来源国家、中英文文献学科方向、中英文载文期刊进行分析,探究基于遗传算法的土地利用优化的总体研究概况,然后利用CiteSpace软件对作者和研究机构合作网络、关键词共现网络和文献共被引网络进行可视化,分析研究热点。研究发现,(1)基于遗传算法的土地利用优化研究整体呈上升趋势,中国(包括港澳台地区)、美国、伊朗是发文量前三国家,研究属于环境、地理和规划的交叉领域。(2)研究者间形成了2个较大规模的合作网络和众多中小规模的合作网络,处于核心地位的研究机构来自发文量前十的国家。(3)绿色基础设施是重要的研究对象,多目标优化是主要的优化模型,与其它技术,如粒子群算法的结合和对比为重要的研究方向。(4)风力能源规划、自然环境保护、海绵城市规划、生物多样性、交通规划、规划支持系统构建是重要的研究内容,主要的研究方法包括带约束的多目标优化和空间优化模型。 展开更多
关键词 遗传算法 土地利用 文献计量 CITESPACE
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京津冀地区生态系统健康评估及时空变化 被引量:15
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作者 宁立新 梁晓瑶 程昌秀 《生态科学》 CSCD 2021年第6期1-12,共12页
结合生态系统健康和景观生态学理论,基于“压力—状态—响应(PSR)”模型构建了京津冀地区生态系统健康评价指标体系,综合层次分析法和熵权法得到指标权重值。首先模拟了京津冀地区2000年和2015年的生境质量、固碳、水质净化、产水量、... 结合生态系统健康和景观生态学理论,基于“压力—状态—响应(PSR)”模型构建了京津冀地区生态系统健康评价指标体系,综合层次分析法和熵权法得到指标权重值。首先模拟了京津冀地区2000年和2015年的生境质量、固碳、水质净化、产水量、土壤保持等生态系统服务功能,进而评价了京津冀地区2000年和2015年栅格尺度的生态系统健康空间分布和时空变化。研究结果显示:1)生境质量、固碳功能和水土保持功能的高值主要分布在该区域北部和西部的山地区域,而低值则主要分布在中部和东南部区域。水质净化功能主要分布在南部,而产水量功能主要分布在沿海地区。2)京津冀地区生态系统压力主要分布在北京、天津的市区等地。时间上北部压力变化最小,中部的北京、天津等地增加最大,西部地区增加较小。3)状态最差的区域是各个地市的城区以及沿海地区,而最好的地区分布在北部和西部等地的山区。时间上北部地区增加明显,而南部有明显的降低趋势,表现出从北向南变差的趋势。4)京津冀地区响应最好的是西部和北部的山地和天津、北京等地,说明人类社会对于生态系统保护的意识较好。时间上,南部和北部地区响应增加明显,而中部的北京、天津等地增加较小。5)生态系统一般健康的区域占绝大多数,主要分布在京津冀的中部、南部和西北部。良好地区主要分布在该区域的北部和西部的林地区域。时间上,健康程度变化最大的在该区域的南部和北部,而增加较小的地区分布在北京、天津周边。 展开更多
关键词 生态系统服务功能 生态系统健康 时空变化 PSR模型 京津冀
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2000-2015年雅鲁藏布江流域耕地格局动态变化影响因素分析 被引量:2
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作者 张天媛 沈石 +1 位作者 程昌秀 叶思菁 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期136-146,共11页
基于30 m分辨率的卫星遥感土地利用数据,利用地理探测器和地理加权逻辑回归方法,探究了2000-2015年雅鲁藏布江流域的耕地格局动态变化及其影响因素.结果表明:1)雅鲁藏布江流域被占用的耕地主要分布在拉萨市(60.42%)、林芝市(16.21%)和... 基于30 m分辨率的卫星遥感土地利用数据,利用地理探测器和地理加权逻辑回归方法,探究了2000-2015年雅鲁藏布江流域的耕地格局动态变化及其影响因素.结果表明:1)雅鲁藏布江流域被占用的耕地主要分布在拉萨市(60.42%)、林芝市(16.21%)和山南市(13.01%)的城市周边区域,多变为水体和建设用地;补充的耕地主要分布在日喀则市(55.81%)、林芝市(23.26%)和拉萨市(19.61%),多由林地和草地转入.2)经济发展、交通基础设施和行政辐射主要影响耕地占用;国家投资变化、行政辐射和海拔主要影响耕地补充.3)耕地变化的影响因素存在明显的空间异质性.其中农业劳动力流失、旅游业发展和粗放式耕作等因素是耕地变化面临的主要问题.建议在拉萨和林芝的市郊地带强化保护后备耕地,在日喀则给予资金与技术培训等农业政策倾向,以实现雅鲁藏布江流域区域差异化的耕地保护管理. 展开更多
关键词 雅鲁藏布江 耕地 格局变化 地理探测器 地理加权逻辑回归
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基于四种常用机器学习的梭梭(Haloxylon ammod-endron(C.A.Mey)Bunge)适宜生境分布研究 被引量:1
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作者 朱妮 郭彦龙 《生态科学》 CSCD 2023年第4期190-199,共10页
梭梭Haloxylon ammodendron (C.A.Mey) Bunge是适应中亚荒漠生境的耐寒、抗旱、耐盐碱C4植物,预测该物种地理分布范围以及未来不同气候变化情景下该物种适宜生境分布的变化,对于我国荒漠区生态环境保护具有重要意义。利用收集的梭梭分... 梭梭Haloxylon ammodendron (C.A.Mey) Bunge是适应中亚荒漠生境的耐寒、抗旱、耐盐碱C4植物,预测该物种地理分布范围以及未来不同气候变化情景下该物种适宜生境分布的变化,对于我国荒漠区生态环境保护具有重要意义。利用收集的梭梭分布数据与33个环境因子,基于四种常用的机器学习算法组成的组合模型对该物种适宜生境在我国西北干旱区的分布进行了预测。结果表明:(1)不同的模型算法的结果在空间上具有较高的一致性,但其分布细节具有一定的差异性。(2)梭梭在我国的适宜生境面积约为0.91×10^(6) km^(2),主要分布在新疆的准噶尔盆地和塔里木盆地边缘,甘肃河西走廊地区,内蒙古巴丹吉林、乌兰布和、腾格里沙漠和库布齐沙漠的西部,青海省柴达木盆地等地区。(3)未来气候变化对该物种适宜生境分布的影响取决于升温幅度,但是在大部分的增温情景中,该物种的适宜生境变化较小。(4)高适宜生境面积为0.19×10^(6) km^(2),应该作为梭梭原生产地保护以及人工种植的重点区域。(5)集成多模型结果的组合物种分布模型能够在一定程度上减少模型的不确定性,增加模型的精度。在环境条件限制性较高的干旱区,加入土壤因素能够有效提高物种分布模型的建模科学性和合理性。 展开更多
关键词 梭梭(Haloxylon ammodendron(C.A.Mey)Bunge 物种分布 机器学习 组合模型 荒漠物种
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祁连山不同类型植被物候变化及其对温度的响应 被引量:6
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作者 乔灿灿 贾铎 程昌秀 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期168-177,共10页
本文基于GIMMS NDVI数据,采用遥感物候法提取了生长季开始日期(SOS)、生长季结束日期(EOS)和生长季长度(LGS)3个植被物候指标,并借助Theil-Sen斜率与Mann-Kendall检验等统计方法和偏最小二乘分析法(PLS),分析了祁连山不同类型植被物候... 本文基于GIMMS NDVI数据,采用遥感物候法提取了生长季开始日期(SOS)、生长季结束日期(EOS)和生长季长度(LGS)3个植被物候指标,并借助Theil-Sen斜率与Mann-Kendall检验等统计方法和偏最小二乘分析法(PLS),分析了祁连山不同类型植被物候空间分布规律、时间变化趋势及其对温度的响应.结果表明:1)自东南到西北方向,祁连山植被类型从灌丛逐渐过渡到草甸、草原再到高山植被,物候指标SOS逐渐推迟,EOS逐渐提前,LGS逐渐缩短.2)草甸和灌丛2种植被的物候变化最为剧烈,研究期内该2种植被的SOS均显著提前(分别为0.19和0.25 d·(10 a)^(−1)),EOS显著推迟(分别为0.20、0.21 d·(10 a)^(−1)),LGS显著延长(分别为0.39、0.46 d·(10 a)^(−1));祁连山全境及主要植被的SOS均在1997—2000年发生转折,EOS和LGS的转折点均发生在2003年.3)上年秋末冬初温度对草甸与灌丛植被SOS具有正向影响,物候期前的春季温度对SOS具有显著负影响;夏秋季温度对EOS和LGS具有显著正影响.此外,最高温对物候的影响显著强于最低温,且在春夏季的个别月份,二者对物候的影响方向不同.植被物候的变化提示当地牧民在牧草种植与放牧上的调整. 展开更多
关键词 祁连山 植被物候 归一化植被指数(NDVI) 偏最小二乘法(PLS) 气候变化
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