基于遥感的中国北部植被NDVI和物候变化研究

雩风三日

基于遥感的中国北部植被NDVI和物候变化研究
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    植被是全球陆地生态系统的重要组成部分。植被与气象因子之间的相互关系研究是目前全球变化研究的热点问题。很多学者运用多种线性趋势分析方法研究植被的变化趋势，但由于植被的变化易受到气象因子的影响，从而表现为非线性变化，使用非线性的分段线性回归方法研究植被在不同阶段的变化可以很好的解释植被对于气象因子的响应。所以，开展不同季节植被变化及对气象因子的非线性响应研究变的很有必要。本研究选取中国北部地区，使用1982-2006年的GIMMS NDVI数据，从植被NDVI和物候两个角度研究中国北部植被变化及对气象因子的响应规律。主要结论如下:

    I.GIMMS NDVI与MODIS NDVI数据在大部分地区具有较高的相关系数(0.9-1.0 )且两数据的斜率均值在1.0附近，表明GIMMS NDVI数据具有较好的数据质量，所以GIMMS NDVI数据可用于后续植被NDVI和物候变化研究。

    2.生长季降水是生长季NDVI变化的主要驱动力。生长季NDVI总体上以上升趋势为主;生长季NDVI在生长季降水转折点之前呈较快上升趋势，生长季NDVI在生长季降水转折点之后呈明显下降趋势。当生长季温度与生长季降水都呈增加趋势时，生长季NDVI上升趋势明显;但是当生长季温度增加，生长季降水减少时则会发生干旱，从而导致生长季NDVI下降。

    3.春季温度是春季NDVI变化的主要驱动力;同时，局部地区也受到春季温度增加和春季降水减少导致干早胁迫下春季NDVI下降。夏季降水是夏季NDVI变化的主要驱动力;当夏季温度与夏季降水都呈增加趋势时，夏季NDVI上升趋势明显;但是当夏季温度增加，夏季降水减少时则会发生干旱，从而导致夏季NDVI下降。秋季NDVI总体上呈上升趋势，在秋季温度转折点之前上升较快，在秋季温度转折点之后上升变缓。这是因为在秋季温度转折点之后秋季温度仍呈上升趋势而降水呈减少趋势的象元增多，从而在温度和降水共同影响下的干旱胁迫导致植被下降。

    4.物候生长季始期总体上以延迟趋势为主;在物候生长季始期转折点之前，整个研究区主要呈提前趋势;在其转折点之后，整个研究区主要呈延迟趋势。物候生长季始期与温度具有较好的负相关且变化趋势具有较好的一致性。物候生长季末期总体上以延迟趋势为主;在物候生长季末期转折点之前，整个研究区主要呈延迟趋势;在其转折点之后，整个研究区呈微弱延迟趋势。物候生长季末期变化趋势受温度和降水共同作用下的干早胁迫影响。物候生长季长度总体上以缩短趋势为主;在物候生长季长度转折点之前，整个研究区主要呈延长趋势:在其转折点之后，整个研究区主要呈缩短趋势。

    本研究主要创新点如下:

    1.使用PDSI干早指数结合温度和降水数据综合分析中国北部生长季和季节性NDVI的非线性变化，与一元线性回归方法分时间段计算PDSI干旱指数结果相比，研究效果较好且为植被NDVI的多影响因素分析提供了新思路。

    2.将分段线性回归方法应用于中国北部植被物候生长季末期和植被物候生长季长度研究，与一元线性回归方法分时间段计算结果相比，研究效果较好。
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关键词:植被;NDVI;物候;气象因子;分段线性回归方法

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