干旱气象 ›› 2024, Vol. 42 ›› Issue (3): 385-394.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2024)-03-0385
收稿日期:
2024-03-10
修回日期:
2024-04-29
出版日期:
2024-06-30
发布日期:
2024-07-11
通讯作者:
王澄海(1961—),男,教授,主要从事青藏高原气候学、短期气候预测研究。E-mail: 作者简介:
杨斐(1992—),女,硕士,主要从事气候变化研究。E-mail: yangf21@lzu.edu.cn。
基金资助:
YANG Fei1,2(), FENG Xiang1, ZHANG Feimin1, WANG Chenghai1(
)
Received:
2024-03-10
Revised:
2024-04-29
Online:
2024-06-30
Published:
2024-07-11
摘要:
在全球变暖背景下,祁连山植被生长状态发生了明显变化,研究祁连山植被与气候的关系对西北地区生态建设具有重要意义。基于1982—2022年GIMMS NDVI数据及ERA5气温和降水数据,分析祁连山地区NDVI的变化趋势及其与气候因子的相关性。结果表明,祁连山地区NDVI高值区主要集中在东段(0.6~0.8),并自东向西逐渐减小。过去40 a,祁连山地区NDVI整体呈增加趋势,主要由于生长季NDVI的显著增加,而在非生长季,祁连山中、东部部分地区NDVI呈减小趋势。祁连山地区NDVI的变化与气温、降水整体呈正相关关系,但生长季NDVI与降水在祁连山东部部分地区呈负相关,非生长季NDVI与气温在祁连山西部部分地区呈负相关。祁连山夏季NDVI与对应时段气温和降水之间存在显著耦合模态,气温和降水的增加整体上对NDVI增加有益,但祁连山东部地区生长季NDVI增加主要由气温升高所致。
中图分类号:
杨斐, 冯祥, 张飞民, 王澄海. 过去40 a来祁连山地区植被变化特征及其与气候的关系[J]. 干旱气象, 2024, 42(3): 385-394.
YANG Fei, FENG Xiang, ZHANG Feimin, WANG Chenghai. Characteristics of vegetation change and its relationship with climate in the Qilian Mountains over the past 40 years[J]. Journal of Arid Meteorology, 2024, 42(3): 385-394.
图2 2000—2022年祁连山生长季土地利用(a)和NDVI(b)多年平均
Fig.2 The multi-year average of land use (a) and NDVI (b) during the growing season in the Qilian Mountains from 2000 to 2022
图3 1982—2022 年祁连山年平均NDVI变化 (红色实线为9 a滑动平均)
Fig. 3 Time series of annual average NDVI in the Qilian Mountains from 1982 to 2022 (The solid red line represents the 9-year moving average)
图4 1982—2022 年祁连山全年(a)、春季(b)、夏季(c)、秋季(d)、生长季(e)NDVI变化趋势的空间分布(单位:×10-3 a-1) (黑色反斜杠区为通过α=0.05显著性检验区域)
Fig.4 The spatial distribution of NDVI trends in annual (a), spring (b), summer (c), autumn (d) and growing season (e) in the Qilian Mountains from 1982 to 2022 (Unit: ×10-3 a-1) (the black slash areas passing the significance test at α=0.05)
NDVI变化量 | 年 | 春季 | 夏季 | 秋季 | 生长季 |
---|---|---|---|---|---|
-0.004~0 | 10.19 | 39.30 | 7.90 | 15.37 | 7.69 |
>0~0.001 | 62.75 | 53.97 | 36.97 | 39.73 | 41.70 |
>0.001~0.002 | 23.67 | 5.28 | 32.89 | 27.18 | 34.19 |
>0.002~0.003 | 3.11 | 1.08 | 15.52 | 12.27 | 12.66 |
>0.003~0.004 | 0.25 | 0.29 | 5.54 | 4.24 | 3.25 |
表1 The area percentage of NDVI change in different periods and ranges in the Qilian Mountains 单位:%
Tab.1
NDVI变化量 | 年 | 春季 | 夏季 | 秋季 | 生长季 |
---|---|---|---|---|---|
-0.004~0 | 10.19 | 39.30 | 7.90 | 15.37 | 7.69 |
>0~0.001 | 62.75 | 53.97 | 36.97 | 39.73 | 41.70 |
>0.001~0.002 | 23.67 | 5.28 | 32.89 | 27.18 | 34.19 |
>0.002~0.003 | 3.11 | 1.08 | 15.52 | 12.27 | 12.66 |
>0.003~0.004 | 0.25 | 0.29 | 5.54 | 4.24 | 3.25 |
图5 1982—2022 年祁连山全年(a)、春季(b)、夏季(c)、秋季(d)、生长季(e)NDVI与气温的相关系数空间分布 (黑色反斜杠区为通过α=0.05显著性检验区域)
Fig.5 The spatial distribution of the correlation coefficient r between NDVI and air temperature in annual (a), spring (b), summer (c), autumn (d) and growing season (e) in the Qilian Mountains from 1982 to 2022 (the black slash areas passing the significance test at α=0.05)
相关性 | 年 | 春季 | 夏季 | 秋季 | 生长季 |
---|---|---|---|---|---|
显著负相关 | 0.32 | 4.36 | 1.61 | 0.14 | 2.29 |
不显著负相关 | 7.94 | 19.24 | 8.33 | 28.47 | 9.66 |
负相关 | 8.26 | 23.60 | 9.94 | 28.61 | 11.95 |
正相关 | 90.09 | 76.39 | 90.06 | 69.27 | 88.05 |
不显著正相关 | 33.12 | 39.34 | 28.47 | 59.76 | 30.47 |
显著正相关 | 56.97 | 37.05 | 61.59 | 9.51 | 57.58 |
表2 The area percentage of correlation between NDVI and mean temperature in each period in the Qilian Mountains 单位:%
Tab.2
相关性 | 年 | 春季 | 夏季 | 秋季 | 生长季 |
---|---|---|---|---|---|
显著负相关 | 0.32 | 4.36 | 1.61 | 0.14 | 2.29 |
不显著负相关 | 7.94 | 19.24 | 8.33 | 28.47 | 9.66 |
负相关 | 8.26 | 23.60 | 9.94 | 28.61 | 11.95 |
正相关 | 90.09 | 76.39 | 90.06 | 69.27 | 88.05 |
不显著正相关 | 33.12 | 39.34 | 28.47 | 59.76 | 30.47 |
显著正相关 | 56.97 | 37.05 | 61.59 | 9.51 | 57.58 |
图6 1982—2022 年祁连山全年(a)、春季(b)、夏季(c)、秋季(d)、生长季(e)NDVI与降水的相关系数空间分布 (黑色反斜杠区为通过α=0.05显著性检验区域)
Fig.6 The spatial distribution of the correlation coefficient between NDVI and precipitation in annual (a), spring (b), summer (c), autumn (d) and growing season (e) in the Qilian Mountains from 1982 to 2022 (the black slash areas passing the significance test at α=0.05)
相关性 | 年 | 春季 | 夏季 | 秋季 | 生长季 |
---|---|---|---|---|---|
显著负相关 | 0.72 | 11.01 | 0.93 | 1.39 | 1.61 |
不显著负相关 | 13.80 | 51.14 | 18.06 | 43.88 | 14.99 |
负相关 | 14.52 | 62.15 | 18.99 | 45.27 | 16.60 |
正相关 | 85.48 | 37.84 | 81.01 | 54.72 | 83.40 |
不显著正相关 | 41.06 | 34.59 | 43.81 | 53.61 | 35.30 |
显著正相关 | 44.42 | 3.25 | 37.20 | 1.11 | 48.10 |
表3 The area percentage of correlation between NDVI and precipitation in each period in the Qilian Mountains 单位:%
Tab.3
相关性 | 年 | 春季 | 夏季 | 秋季 | 生长季 |
---|---|---|---|---|---|
显著负相关 | 0.72 | 11.01 | 0.93 | 1.39 | 1.61 |
不显著负相关 | 13.80 | 51.14 | 18.06 | 43.88 | 14.99 |
负相关 | 14.52 | 62.15 | 18.99 | 45.27 | 16.60 |
正相关 | 85.48 | 37.84 | 81.01 | 54.72 | 83.40 |
不显著正相关 | 41.06 | 34.59 | 43.81 | 53.61 | 35.30 |
显著正相关 | 44.42 | 3.25 | 37.20 | 1.11 | 48.10 |
图7 1982—2022 年祁连山春(a、d)、夏(b、e)、秋季(c、f)NDVI与上一季气温(a、b、c)、降水(d、e、f)的相关系数空间分布 (黑色反斜杠区为通过α=0.05显著性检验区域)
Fig.7 The spatial distribution of the correlation coefficient between NDVI and temperature (a, b, c) as well as precipitation (d, e, f) in the previous season in spring (a, d), summer (b, e) and autumn (c, f) in the Qilian Mountains from 1982 to 2022 (the black slash areas passing the significance test at α=0.05)
相关性 | 气温 | 降水 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
春季 | 夏季 | 秋季 | 春季 | 夏季 | 秋季 | |
显著负相关 | 1.18 | 4.36 | 6.68 | 1.57 | 0.58 | 1.51 |
不显著负相关 | 40.34 | 19.24 | 24.96 | 47.07 | 15.34 | 13.05 |
负相关 | 41.52 | 23.60 | 31.64 | 48.64 | 15.92 | 14.56 |
正相关 | 58.51 | 76.40 | 68.35 | 51.36 | 84.09 | 85.44 |
不显著正相关 | 52.83 | 39.34 | 42.74 | 48.39 | 64.81 | 38.20 |
显著正相关 | 5.68 | 37.06 | 25.61 | 2.97 | 19.28 | 47.24 |
表4 The area percentage of correlations between NDVI of each season and temperature, precipitation in the previous season in the Qilian Mountains 单位:%
Tab. 4
相关性 | 气温 | 降水 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
春季 | 夏季 | 秋季 | 春季 | 夏季 | 秋季 | |
显著负相关 | 1.18 | 4.36 | 6.68 | 1.57 | 0.58 | 1.51 |
不显著负相关 | 40.34 | 19.24 | 24.96 | 47.07 | 15.34 | 13.05 |
负相关 | 41.52 | 23.60 | 31.64 | 48.64 | 15.92 | 14.56 |
正相关 | 58.51 | 76.40 | 68.35 | 51.36 | 84.09 | 85.44 |
不显著正相关 | 52.83 | 39.34 | 42.74 | 48.39 | 64.81 | 38.20 |
显著正相关 | 5.68 | 37.06 | 25.61 | 2.97 | 19.28 | 47.24 |
图8 1982—2022 年祁连山夏季NDVI和同时段气温(a、b、c)、降水(d、e、f)SVD第一模态对应的时间系数(a、d),NDVI(b、e)和同时段气温(c)、降水(f)的异性相关系数空间分布
Fig.8 The spatial distribution of the time coefficients (a, d) corresponding to the first mode of the SVD of NDVI and simultaneous air temperature (a, b, c) and precipitation (d, e, f) in the Qilian Mountains from 1982 to 2022, as well as the anisotropic correlation coefficients of NDVI (b, e) and simultaneous air temperature (c) and precipitation (f)
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