福建地区NDVI时空变化及其与降水的响应关系
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福建省年降水时空变化特征
蔡晓禾;林军;柯玉琴;廖廓;何华勤
【期刊名称】《福建农林大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2014(043)003
【摘要】基于1961-2010年福建省64个县域气象观测站的降水数据,采用趋势分析、回归分析、EOF分解和REOF分解等方法,分析了福建省年平均降水的时空变化特征.结果表明,1961-2010年,福建省年平均降水量呈增长趋势,趋势系数为
0.178,回归系数为2.866mm·a-1.福建省的年降水从空间上主要可分为3个区,1区主要位于闽北和闽中地区,2区主要位于闽南和中南部沿海,3区主要位于闽东地区,其中1区的年降水量最大.
【总页数】6页(P321-326)
【作者】蔡晓禾;林军;柯玉琴;廖廓;何华勤
【作者单位】闽江学院地理科学系,福建福州350108;福建农林大学生命科学学院,福建福州350002;福建农林大学生命科学学院,福建福州350002;宁德市气象局,福建宁德352100;福建农林大学生命科学学院,福建福州350002
【正文语种】中文
【中图分类】P426.6;P49
【相关文献】
1.基于EOF的福建省降水量时空变化特征分析 [J], 赵嘉阳;王文辉;靳全锋;田超;杨淑妍;林玉蕊
2.福建省降水资源时空变化特征分析 [J], 余弘泳
3.1960-2011年福建省不同等级降水时空变化特征 [J], 黄婕;王跃峰;高路;陈兴伟
4.福建省降水资源时空变化特征分析 [J], 余弘泳;
5.福建省1951-2013年降水时空变化特征 [J], 朱斌; 张俊芬; 张文超
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地理学报ACTA GEOGRAPHICA SINICA 第64卷第7期2009年7月Vol.64,No.7July,2009中国东部植被NDVI 对气温和降水的旬响应特征崔林丽1,史军2,杨引明1,范文义3(1.上海市卫星遥感与测量应用中心,上海201100;2.上海市气候中心,上海200030;3.东北林业大学林学院,哈尔滨150040)摘要:利用中国东部SPOT VGT-NDVI 数据和气象站点的日平均气温和降水资料,分析了1998-2007年中国东部植被NDVI 在全年、春季、夏季和秋季对气温和降水变化的旬时空响应特征。
结果表明,中国东部植被总体上对气温变化的响应大于降水,植被对气温变化的最大响应滞后1旬左右,对降水变化的最大响应滞后3旬左右。
秋季植被NDVI 对气温和降水变化响应最大,夏季NDVI 对气温和降水响应的滞后期较长。
在空间上,植被对气温变化的最大响应总体表现为北部和中部大于南部,对降水变化的最大响应表现为北部大于中部和南部。
植被对气温变化最大响应的滞后期呈现出北部较长—中部短—南部最长的空间分布,对降水变化最大响应的滞后期则随着纬度降低由北到南逐渐延长。
关键词:SPOT VGT-NDVI ;气温;降水;中国东部植被是联结土壤、大气和水分等要素的自然纽带[1],在环境和全球变化研究中起着敏感指示器作用[2]。
气候要素、土地利用变化以及CO 2的施肥效应等都会对全球不同地区的陆地植被产生不同的影响[3,4],其中以气温和降水对植被生长的影响最为直接和重要[5-7]。
归一化差值植被指数(NDVI)作为用来表征地表植被覆盖和植被生长状况的敏感度量参数,在环境、生态、农业等领域得到广泛的应用[8-10]。
许多学者在全球和区域尺度研究了植被NDVI 对气温和降水的响应特征[5,11-16]。
我国东部地处东亚季风气候区,气候和植被类型多样[17,18],人类活动对自然植被的影响远较我国西部和北方强烈。
第12卷第1期2010年2月地球信息科学学报JOURNAL OF GE O 2I N F OR MATI O N SC I E NCE Vol 112,No 11Feb 1,2010收稿日期:2009-05-25;修回日期:2009-11-18.基金项目:福建省重大专项前期研究项目(2005YZ1011)。
作者简介:周淑玲,女,福建惠安人,研究生,研究方向为环境遥感,E 2mail:zhshl85@sina 1com3通讯作者:徐涵秋(1955-),男,博士,教授,博导,主要从事环境与资源遥感研究。
E mail:fdy@public 1fz 1fj 1cn福建晋江沿岸近21年来成片开发土地的时空变化遥感分析周淑玲,徐涵秋3(福州大学环境与资源学院,福州 350108)摘要:利用遥感技术对经济快速发展的晋江沿岸地区的成片开发土地进行时空变化监测。
首先,利用归一化差值不透水面指数(ND I SI )提取晋江沿岸成片开发的土地,然后,通过变化监测查明了19872008年间晋江沿岸成片开发土地的时空变化。
研究表明,近21年来,晋江沿岸成片开发土地规模急剧扩大,其面积增加了18097h m 2。
研究发现,土地成片开发主要发生在城市沿江的周边地区,特别是晋江下游至河口段两岸。
土地利用变化分析表明,成片开发土地主要占用了两岸大量的耕地。
最后,对变化的驱动力进行分析,结果显示,晋江沿岸成片开发土地的剧增与当地经济、人口、房地产业的快速发展有密切的关系。
关键词:遥感;成片开发土地;变化;驱动力;晋江沿岸1 引言随着改革开放以来我国经济的快速发展,土地成片开发在给社会和经济带来效益的同时,也给人类环境带来了负面的影响。
成片开发土地直接导致了区域生态系统的失衡,从而引发了一系列严重的生态环境问题[1]。
因此,成片开发土地的有效规划和监控是各级政府所面临的重要问题。
而传统的土地管理和监测方法,因其需要耗费大量的人力、物力和财力,跟不上成片土地开发速度的管理方式。
收稿日期:2018-09-25作者简介:康冬(1992-),男,硕士研究生,研究方向:卫星遥感应用、资源与环境管理.E-mail:314063894@qq.com通讯作者:陈传明(1963-),男,研究员,研究方向:资源与环境管理、自然保护和区域规划.E-mail:chencm63@163.com基金项目:国家自然科学基金项目(41671126)doi:10.16006/j.cnki.twnt.2018.06.0052000-2017年福建省植被NDVI变化特征康 冬1,2,3,陈传明1,2,3,王 强1,2,3(1.福建师范大学地理研究所,福建 福州 350007;2.福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室,福建 福州 350007;3.福建师范大学地理科学学院,福建 福州 350007)摘 要:【目的/意义】通过对福建省2000-2017年植被NDVI的变化特点进行分析,从宏观上研究福建省植被覆盖的变化情况及趋势特征。
【方法/过程】使用ArcGIS和Excel软件,通过趋势线分析法、稳定性分析法和叠加分析法对福建省2000-2017年MOD13Q1NDVI数据集、三种主要土地类型和DEM数据进行处理并分析。
【结果/结论】结果表明:2000-2017年福建省年均NDVI和各季节NDVI呈稳定增长趋势,植被轻微改善面积与显著改善的面积超过总面积的70.00%;近18年福建省草地、耕地、林地3种土地类型NDVI值在年际变化上均呈现出改善的趋势,其中,林地和草地改善面积超过各自土地类型面积的70.00%,增加趋势明显;近18年福建省植被变异系数小于5.00%的面积比例为59.09%,植被稳定性较高;福建省植被NDVI随高程的上升而增加,增长速度随海拔高度的上升呈现先增加后放缓的趋势。
关键词:福建省;NDVI;趋势分析;稳定性分析中图分类号:Q948文献标志码:A文章编号:1637-5617(2018)06-0025-07犆犺犪狀犵犲狊狅犳犖犇犞犐犻狀犉狌犼犻犪狀犇狌狉犻狀犵2000-2017KANGDong1,2,3,CHENChuan ming1,2,3,WANGQiang1,2,3(1.犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犌犲狅犵狉犪狆犺狔,犉狌犼犻犪狀犖狅狉犿犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犉狌狕犺狅狌,犉狌犼犻犪狀350007,犆犺犻狀犪;2.犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔犳狅狉犎狌犿犻犱犛狌犫狋狉狅狆犻犮犪犾犈犮狅 犵犲狅犵狉犪狆犺犻犮犪犾犘狉狅犮犲狊狊狅犳狋犺犲犕犻狀犻狊狋狉狔狅犳犈犱狌犮犪狋犻狅狀,犉狌犼犻犪狀犖狅狉犿犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犉狌狕犺狅狌,犉狌犼犻犪狀350007,犆犺犻狀犪;3.犆狅犾犾犲犵犲狅犳犌犲狅犵狉犪狆犺犻犮犪犾犛犮犻犲狀犮犲,犉狌犼犻犪狀犖狅狉犿犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犉狌狕犺狅狌,犉狌犼犻犪狀350007,犆犺犻狀犪)犃犫狊狋狉犪犮狋:【Objective/Meaning】ThroughtheanalysisofthecharacteristicsofNDVIinFujianProvincefrom2000to2017,thechangingtrendsofvegetationcoverageinFujianwerestudiedfromthemacroperspective.【Methods/Proce dures】UsingArcGISandExcelsoftware,theMOD13Q1NDVIdataset,NDVIofthreemainlandtypesandDEMda taofFujianProvincefrom2000to2017wereprocessedandanalyzedbytrendline,stabilityandsuperpositionanaly sis.【Results/Conclusions】TheannualandseasonalNDVIofFujianshowedsteadygrowthfrom2000to2017,andtheareaofvegetationslightlyorsignificantlyimprovedwasover70.00%ofthetotalarea;TheNDVIofgrassland,cultivatedlandandforestlandinFujianProvincewereimprovedintheinterannualvariationinthepast18years.A mongthem,theimprovedareaofforestlandandgrasslandexceeded70.00%ofthecorrespondinglandtypeareawithsignificantincreasingtrend;ThevegetationareawithNDVIvariationcoefficientlessthan5.00%inFujianProvincewas59.09%inrecent18years,indicatinghighstability;TheNDVIofFujianincreasedwiththeelevation,andthegrowthrateincreasedfirstlyandthensloweddownwiththeincreaseofelevation.犓犲狔狑狅狉犱狊:FujianProvince;NDVI;trendanalysis;stabilityanalysis 土地利用/土地覆被变化已成为全球环境变化研究的焦点和重点,植被作为土地覆被的主要因素,对全球的物质循环、能量流动及全球变化响应等方面都有重要影响,研究植被覆盖已成为研究全第6期2018年12月台湾农业探索TaiwanAgriculturalResearchNo.6December2018. All Rights Reserved.球变化的重点部分[1];植被作为地表主要活动部分,研究植被NDVI的变化对区域生态变化的研究具有代表性意义[2-3]。
福建地区NDVI时空变化及其与降水的响应关系邵步粉1,吴滨2,姚林塔1,林金淦1(1 福州市气象台 福州 350014; 2 福建省气候中心 福州 350001)摘要:根据福建地区1982-1999年归一化植被指数(NDVI)数据集和59个气象观测站的逐日降水资料,采用相关分析和Morlet小波分析方法,应用ArcGIS软件,对福建地区NDVI时空变化特征及其与降水关系进行了研究。
结果表明:分析期内该地区NDVI值从3月份开始回升,到7月份达到峰值,8、9、10月份总体上保持在峰值少变,10月份以后呈缓慢下降趋势,这可能与温度、降水(包括台风降水)、径流有关;从年际角度看,18年来NDVI值总体呈上升趋势,1994年以前波动比较明显,1994年以后NDVI值基本上少变,保持在0.43左右,这可能与人们环保意识增强和降水量逐年上升有关;多年NDVI覆盖情况良好,NDVI普遍在0.2以上,其中西北部优于东南部,这与地势、年降水分布和人类活动有很大的关系;NDVI滞后降水3个月相关性最高,达到0.842,NDVI滞后降水6个月为负相关,这可能与其大气环流背景场存在相反环流形式有关;该地区NDVI存在着12个月、25个月、55个月周期的震荡信号,降水量存在着12个月、31个月、59个月周期的震荡信号,各信号频率分布的时间域及其强度存在着差异,其中12个月周期最强,短周期强于长周期;NDVI与降水量具有同等的周期变化特点,在周期12个月最显著,相关系数达到0.963,通过了0.001的信度检验,这说明降水对植被的生长尤为重要。
关键词:福建地区;降水量;NDVI;相关分析;Morlet小波分析归一化植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)是反映植被吸收的光合有效辐射比例的一个重要指数。
NDVI与绿叶植被生物量、叶面积指数、植物光合能力、总的干物质积累以及年净初级生产力等均有很好的相关性,可以用来表征植被覆盖的好坏,在一定程度上能表征地表植被覆盖变化[1],因此常被作为生态系统检测的首选指标[2]。
基于NDVI的福州市植被覆盖时空变化及驱动因素分析林芳冰【期刊名称】《江苏林业科技》【年(卷),期】2024(51)1【摘要】基于2000年、2009年和2020年的Landsat遥感影像反演归一化植被指数(NDVI),从空间和时间2个维度分析了福州市近20 a的植被覆盖变化,利用空间自相关分析工具揭示了福州市NDVI的空间分布模式和聚类格局,采用GWR模型探究了福州市植被覆盖的驱动机制。
结果表明:较低的NDVI主要分布在福州市区、东部沿海区域及闽清县和连江县的丘陵地带。
在2个研究时期,退化的面积略大于改善的面积,说明研究区的植被覆盖在降低。
在1000 m×1000 m尺度下,NDVI的空间聚类以高-高聚集和低-低聚集为主,低-低聚集主要分布在福州市区和东部沿海区域,高-高聚集主要分布在距离各区县行政中心较远的高山和丘陵地带。
GWR模型能够很好地揭示高程和坡度因子对福州市植被覆盖的驱动机制,海拔越高,坡度越大,植被覆盖越好。
【总页数】7页(P30-35)【作者】林芳冰【作者单位】漳州市龙文环境监测站【正文语种】中文【中图分类】Q948.156;S771.8;X87【相关文献】1.基于GIMMS-NDVI的新疆植被覆盖时空变化附图1新疆1982—2006年植被NDVI平均值分布2.云南省近13年NDVI植被覆盖时空变化及驱动因子分析3.2000-2019年黄河流域陕西段植被NDVI时空变化及其驱动因素分析4.2006-2020年阿拉善盟植被NDVI时空变化及驱动因素分析5.基于MODIS-NDVI的云南省植被时空变化及驱动因素分析因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
中国典型植被类型NDVI动态变化与气温、降水变化的敏感性分析一、本文概述本文旨在探讨中国典型植被类型(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)的动态变化与气温、降水变化的敏感性。
NDVI作为一种重要的遥感植被指数,能够反映植被的生长状况、覆盖度以及生产力等关键信息。
气温和降水作为影响植被生长的主要气候因子,对NDVI的变化具有重要影响。
因此,研究NDVI与气温、降水之间的敏感性关系,有助于深入理解植被动态变化的驱动机制,为生态环境保护、气候变化研究以及农业可持续发展提供科学依据。
本文将基于长时间序列的遥感影像数据,结合地面气象观测数据,运用统计分析方法,对中国典型植被类型的NDVI动态变化进行定量描述。
通过构建敏感性分析模型,评估气温和降水变化对NDVI的影响程度,揭示不同植被类型对气候变化的响应机制和差异。
本文的研究结果将有助于深入了解中国植被动态变化的特点和规律,为生态环境保护和可持续发展提供决策支持。
本文的研究方法和成果也可为类似地区或国家的植被动态变化与气候变化关系研究提供借鉴和参考。
二、研究区域与数据来源本研究选取了中国境内具有代表性的植被类型分布区作为研究区域,这些植被类型包括森林、草原、荒漠和湿地等。
具体研究区域的选择基于中国植被图的分类和中国生态系统研究网络(CERN)的布局,确保所选区域能够全面反映中国植被类型的多样性及其地理分布特点。
数据来源主要包括遥感数据和气象数据。
遥感数据选用了长时间序列的归一化植被指数(NDVI)数据,该数据来源于美国国家航空航天局(NASA)的MODIS卫星产品,具有较高的时空分辨率和稳定性,能够准确反映植被的生长状况和变化趋势。
气象数据则来自中国气象局的国家气候中心,包括气温和降水等关键气象要素,数据覆盖范围广泛,时间序列连续,为分析植被与气候因子的关系提供了有力支撑。
在数据处理方面,首先对遥感数据进行预处理,包括辐射定标、大气校正和几何校正等步骤,以确保数据的准确性和可靠性。
农业灾害研究 2023,13(12) 1961—2022年三明市旱涝急转变化的时空特征鄢凤玉1,2,吴迪茜1,吴昱珊11.福建省三明市气象局,福建三明 365000;2.福建省灾害天气重点实验室,福建福州 350001摘要 基于日尺度旱涝急转指数(DWAAI),研究了福建省三明市1961—2022年旱涝急转的时空变化特征。
结果表明:1961年来,三明市旱涝急转事件强度和范围呈增加趋势,其中,旱转涝事件增加趋势更为显著,其空间分布呈现南多北少的特征;旱涝急转事件全年均有发生,但主要集中在雨日多、雨强大的春季和夏季,其中,旱转涝事件主要发生在夏季,涝转旱事件主要发生在春季,而秋、冬季虽然旱涝急转事件较少,但强度较大。
关键词 旱涝急转;时空特征;三明市中图分类号:P467 文献标识码:B 文章编号:2095–3305(2023)12–0129-03旱涝急转是指在某一时期内,一段时间出现干旱,另一段时间又出现洪涝,旱涝交替出现的情形。
在气候变暖的背景下,近年来我国旱涝异常事件发生的强度和频率不断增加,20世纪90年代以来,我国干旱与洪涝等灾害在较短时间发生转换的天气事件呈明显上升趋势[1]。
福建省三明市3—6月的春季常发生暴雨、洪涝和干旱,7—9月的夏季也易发暴雨和干旱,而旱涝急转强调地区在短期内干旱与洪涝状态之间转变,可以揭示年内旱涝变化特征。
前人为了量化并筛选旱涝急转事件,定义长周期旱涝急转指数(LDF AI)、短周期旱涝急转指数(SDFAI),计算过程简便,但由于仅考虑了降水量差异,易造成旱涝中和,导致放大或缩小旱涝急转现象,会漏筛旱涝急转事件,也未考虑转折的急缓,而日尺度旱涝急转指数(DW AAI)则很好地解决了这一问题。
由于季风暴发的时间和强度不同,加上复杂地形的影响,福建地区降水时空变化较大,短期内旱涝和洪涝灾害急剧转变,使用DWAAI可以更好地揭示三明市旱涝急转变化特征。
为了指导农业生产和水库调度,减轻极端天气事件带来的严峻影响,基于DWAAI,结合福建地区降水特点,分析了福建三明地区旱涝急转的时空变化特征,为强降水趋势预测、旱涝灾害影响预估等提供参考。
第20卷第3期2011年6月 自 然 灾 害 学 报JOURNAL OF NATURAL D I SASTERSVo.l 20No .3Jun .2011收稿日期:2010-03-21; 修回日期:2010-12-16基金项目:福建省自然科学基金(2010J05092);福建省教育厅项目(J A10081)共同资助作者简介:陈莹(1982-),女,讲师,博士,主要从事水资源、水环境的研究1E -m a i :l ch enyi ng_n j u@163.co m文章编号:1004-4574(2011)03-0057-07福建省近50年旱涝时空特征演变)))基于标准化降水指数分析陈 莹,陈兴伟(福建师范大学地理科学学院,福建福州350003)摘 要:旱涝灾害是影响我国的主要气象灾害之一。
利用福建省60个气象站1960-2006年逐月降水观测资料,采用标准化降水指数(SP I)、M ann-K endall 检验、正交经验分解函数和旋转经验正交分解函数等方法,分析了近50年福建省旱涝时空变化的特征。
结果表明:(1)福建省近50年总体上向涝的趋势发展,SP I 指数在20世纪60年代先升后降,至70年代中后期开始上升,80年代初发生短暂下降,此后持续上升,上升趋势一直持续到21世纪。
(2)旱涝呈现阶段性变化,1960-1972年、2000-2005年为干旱发生频繁的阶段;20世纪70年代中后期、90年代则为雨涝频繁的阶段。
(3)根据旱涝特征差异,福建省可划分为闽东南沿海、闽北、闽东与闽西等4大区域,4个区域总体上与全省具有相对一致的旱涝趋势,但在某些时段南北方向上的不同区域之间存在差异。
(4)福建省20世纪70年代中期和2000年以后旱涝变率最大,20世纪80年代初变率最小,且4个区域也表现出类似的特征。
关键词:标准化降水指数,旱涝,时空特征,福建省中图分类号:P4261616 文献标志码:AE volution of spati ote mporal characteristics of flood and droughti n Fuji an Provi nce for recent 50years :an SPI -based anal ysisC H E N Y ing ,C H E N X ing -w e i(Coll ege ofG eograph ic S ci en ces ,Fu ji an Nor m alUn i versity ,Fuzhou 350003,Ch i na)A bstract :Flood and dr ough t d isasters are the m ain m eteoro l o g ica l disasters i n Ch i n a .This paper app lies standard -ized precipitation index (SPI),M ann-Kenda ll tes,t EOF and REOF to explore the spatio-te m pora l characteris -tics o f flood and drought in Fu jian Province based on the observed m onth l y prec i p itati o n data of 60m eteorolog ical stati o ns fro m 1960to 2006.The resu lts sho w tha:t (1)There is a trend to w ard fl o od in Fu jian Prov i n ce for the re -cent 50years on the who le .SPI firstly increased and then decreased in the 1960s ,and itw as on the increase si n ce the m id 1970s ,wh il e there w as a short decrease i n the 1980s ,and then it increased continuously until t h e 21st century .(2)F lood and drought disasters have stage characteristics ,.i e .droughts w ere frequent dur i n g the peri o ds 1960-1972and 2000-2005,wh il e floods w ere severe and frequent during m i d to l a te 1970s and i n 1990s .(3)Fujian Prov i n ce can be d ivided into four reg ions ,coastal area i n southeastFu jian ,nort h Fu jian ,east Fu jian,and w estFujian ,w hich have si m ilar trends of fl o od and drought d isasters to the w ho le prov ince .H o w ever ,there are d ispar-i ties bet w een south and north reg ions duri n g so m e peri o ds .(4)The greatest variati o n of flood and drought occurred in the m id 1970s and the years after 2000,w hile w eakest variati o n occurred i n the early 1980s .M oreover ,the four reg ions have si m ilar characteristics to the w ho le prov i n ce .K ey words :standard ized prec i p itation i n dex ;fl o od and drough;t spati o te m poral characteristics ;Fu jian Prov ince 福建地处欧亚大陆东南边缘,东临辽阔的太平洋,其亚热带季风气候特点较显著。
2019.101 资料及方法本文选取福建省24个代表站1951-2013年日降水资料,高度场资料、风场资料等通过筛选处理得到连续的完整的资料。
4-6月为前汛期,7-9月为后汛期,1-12月为全年。
并采用气象统计法、EOF方法(经验正交函数法)针对降水变化特征进行分析。
2 降水时空变化特征2.1 年总降水时空变化特征福建省全年降水经EOF展开后得:第一模态方差贡献率达62%、第二模态为16%、第三模态及其它模态均小于10%,因此重点讨论前两个模态降水的时空分布特征。
1973、1975、1997、2006、2010及2012年时间系数正值均较其它年份大得多,因此这些年份福建全省降水量较大。
另外1971、1991、2003及2011年时间系数负值很大,说明这几年福建全省降水均较其它年份少很多。
1976年至1982年连续7年降水量偏少,1978年至1985年全省降水以1年为周期偏多偏少交替,1995年至2009年则以2、3年为周期偏少偏多交替。
预计未来几年全省降水还将出现1、2年的周期变化。
1970、1975、2010及2012年时间系数负值较大,表明这几年福建西部降水异常偏多,东部降水异常偏少。
1974年至1982年全省东部地区降水异常偏少,西部地区降水异常偏多;2003年至2009年则相反,表现为东部地区降水偏多,西部地区降水偏少。
1990年至2005年出现3年为周期东部降水偏多偏少交替。
由趋势可粗略估计未来几年福建东部地区降水将偏少,西部地区降水将偏多。
2.2 前汛期降水时空变化特征福建省前汛期降水经EOF展开可知:第一模态方差贡献率达57%、第二模态为17%、第三模态为8%,后几个模态均小于6%。
因此重点讨论前两个方差贡献率较大的模态的降水时空分布特征。
前汛期时间系数正值较大的年份为1973、2006、2010年,因此福建省前汛期1973年、2006年和2010年降水量有较大的偏高,对比之下1985、1991、1996、2004、2011年则表现为前汛期降水异常偏低。
摘要:本文分析了福建地区GPS/PWV的时空特征,并讨论了GPS/PWV与降水的关系,以及在不同类型降水情况下的变化特征。
结果表明,每一次降水过程中,GPS/PWV都有所反应;同时,GPS/PWV不单与所在站点降水有关,而是和周围一定距离内站点的降水有关。
对于层状云降水导致的暴雨、混合型降水导致的暴雨和台风暴雨,GPS/PWV都表现出明显的水汽累积增加过程;但对于突发性强对流性降水,GPS/PWV则没有明显的提前变化特征。
关键词:GPS大气可降水量;强降水Spatiotemporal features of GPS/PWV over Fujian and their relationship with heavyprecipitationChen Qichuan,Chen Qiuping(Fujian Meteorological observatory,Fuzhou350001)Abstract:This paper analyzes the spatiotemporal features of GPS precipitation water vapor(GPS/PWV)over Fujian,and discusses their relationship with precipitation,along with variation characteristics in different types of precipitation.The results show that the GPS/PWV can be observed in every precipitation process.Meanwhile,GPS/PWV is not only related to the in-situ rainfall,but also related to the precipitation within a certain distance around the station.Water vapor indicated by GPS/PWV accumulates obviously during the rainstorms induced by stratiform precipitation,mixed precipitation,and typhoon,while evident variation of GPS/PWV is rarely observed in the sudden severe convective precipitation.Keywords:GPS precipitation water vapor;heavy rainfall1引言水汽条件作为产生强对流天气的三个基本条件之一,在强对流尤其是短时强降水的预报中是一个分析的重点。
福建地区NDVI时空变化及其与降水的响应关系邵步粉1,吴滨2,姚林塔1,林金淦1(1 福州市气象台 福州 350014; 2 福建省气候中心 福州 350001)摘要:根据福建地区1982-1999年归一化植被指数(NDVI)数据集和59个气象观测站的逐日降水资料,采用相关分析和Morlet小波分析方法,应用ArcGIS软件,对福建地区NDVI时空变化特征及其与降水关系进行了研究。
结果表明:分析期内该地区NDVI值从3月份开始回升,到7月份达到峰值,8、9、10月份总体上保持在峰值少变,10月份以后呈缓慢下降趋势,这可能与温度、降水(包括台风降水)、径流有关;从年际角度看,18年来NDVI值总体呈上升趋势,1994年以前波动比较明显,1994年以后NDVI值基本上少变,保持在0.43左右,这可能与人们环保意识增强和降水量逐年上升有关;多年NDVI覆盖情况良好,NDVI普遍在0.2以上,其中西北部优于东南部,这与地势、年降水分布和人类活动有很大的关系;NDVI滞后降水3个月相关性最高,达到0.842,NDVI滞后降水6个月为负相关,这可能与其大气环流背景场存在相反环流形式有关;该地区NDVI存在着12个月、25个月、55个月周期的震荡信号,降水量存在着12个月、31个月、59个月周期的震荡信号,各信号频率分布的时间域及其强度存在着差异,其中12个月周期最强,短周期强于长周期;NDVI与降水量具有同等的周期变化特点,在周期12个月最显著,相关系数达到0.963,通过了0.001的信度检验,这说明降水对植被的生长尤为重要。
关键词:福建地区;降水量;NDVI;相关分析;Morlet小波分析归一化植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)是反映植被吸收的光合有效辐射比例的一个重要指数。
NDVI与绿叶植被生物量、叶面积指数、植物光合能力、总的干物质积累以及年净初级生产力等均有很好的相关性,可以用来表征植被覆盖的好坏,在一定程度上能表征地表植被覆盖变化[1],因此常被作为生态系统检测的首选指标[2]。
近年来,针对NDVI和气候因子(温度、降水)相互关系的研究在全球变化研究中占有举足轻重的地位。
我国学者也利用NDVI研究植被与降水、温度的关系。
如陈云浩等[3]探讨了气温、降水对中国植被NDVI动态变化的驱动作用,认为气温驱动区主要在常年降水量大于700mm的东南地区;王永立等[4]利用我国东部地区NDVI和气温、降水资料研究得到NDVI的最大值滞后于降水最大值的时间尺度在两个月左右;顾婷婷等[5]研究鄱阳湖流域植被和降水关系后认为植被的生长变化滞后于降水变化6、7、8旬的相关性最高,且滞后一个季节的相关性最显著,且春秋季的降水对植被生长尤为重要;邵步粉等[6]研究了鄱阳湖4个子流域NDVI和径流关系,发现径流量于滞后3个月的植被NDVI的相关性最高。
全球气候变化对陆地生态系统产生重要影响,而陆地生态系统的改变又将反馈于全球气候变化。
植被作为陆地表面最突出的土地覆盖类型,是联系土壤、大气和水分的自然“纽带”[7],在全球变化研究中起着“指示器”的作用[8]。
植被和气候相互作用的主要方式之一是地气之间的水汽输送和交替。
气候始终影响着植被生长和分布,植被通过水汽输送影响气候[9],不同植被覆盖有着显著水分差异[10-12],对气候演变过程产生重大影响[13-14]。
Pielke[15]指出,土地利用和地表覆盖的变化是气候变化的第一阶强迫作用,由陆面变化引起的区域降水、温度等的变化,与温室气体的效应相当甚至更大。
植被覆盖在年际尺度上与后期降水存在正相关[16],降水与植被生长季的叶面积指数相关系数可以达到0.78[17]。
植被对地表径流变化的影响,主要表现在阻滞地表径流、延长入渗时间、影响水量的再分配等。
孙艳玲等[18]对中国9种植被型组与气候的相关关系进行了研究,说明了温度条件比水分条件更影响植被的生长,水分条件较其他气候因素对植被生长表现了更明显的滞后效应;李春晖等[19]研究了黄河流域各区域的NDVI 与降水、径流和径流系数的关系指出,年内变化上NDVI和径流呈明显的正相关,但年际变化上NDVI和径流不具有明显相关性。
这些工作对研究植被和气候变化的关系有着重要意义。
福建省地处我国南方低山丘陵区,是我国重点林区之一,树木种类繁多,森林覆盖率达62.96%。
近年来,由于城市化的发展,人类活动使生态环境遭到了破坏,水土流失日益严重,从而由气象灾害导致的次生灾害越来越频繁。
研究NDVI和降水之间的响应,对福建省乃至中国亚热带季风气候区的林业发展和生态环境的保护都具有重要的参考意义。
本文拟利用1982-1999年NDVI数据集和福建省59个气象站(图1)的逐日降水资料,研究NDVI与降水的相关性特征,探讨NDVI和降水的响应,以期对植被-大气相互作用获得一些新的认识。
图1 福建省气象要素站点分布示意图Fig.1 Distribution of meteorological station1 资料和研究方法1.1 研究区域福建省(23°33′~28°20′N,115°50′~120°40′E)位于中国东南沿海,属亚热带湿润季风气候。
年均气温在17-21℃,冬季温暖,1月沿海平均气温9~13℃,山区6~8℃。
夏季炎热,平均气温26~28℃,并多台风。
区内水热条件和垂直分带较明显,年降水量1000~2000毫米,从西北向东南递减。
季节分配不均,有较明显雨季和干季;3~6月为雨季,占全年降水50~60%,7~9月是台风季,降水量较多,年际变化极大,容易发生水旱灾害;10月至次年2月降水较少。
福建省土壤资源丰富,类型繁多,为农、牧副业的综合发展提供了极为有利的条件,其土地利用类型主要为耕地、林地、草地等。
1.2 数据来源及处理1.2.1 NDVI植被数据[20]基准数据来源于美国NASA Pathfinder A VHRR数据,在美国Pathfinder陆地科学家处理小组原始处理数据完成的基础上,对数据进行重采样和订正处理(原数据为高德处理),并进行了时间序列滤波处理,生成中国区域植被指数数据集。
数据集的地理范围包括70°~140°E,5°~55°N,格点数为973×695,空间分辨率是0.072°×0.072°,起止时间是1981年7月中旬~2001年9月下旬,资料历时21年3个月,观测频率是每旬一次。
该数据集以单字节(1 byte)存放,记数值动态范围为0至253,其中0表示缺省,1表示水体,2表示外空,3~253为植被记数值,使用前根据表达式(1)转换到归一化差分植被指数(介于-1~+1之间):NDVI=0.008×(count-128) (1) 式中,count为NDVI的原始逐旬数据。
为了获得福建省各观测站1982~1999年的NDVI逐月数据,对原始逐旬NDVI遥感数据进行处理:以月为单位,对每月3旬的NDVI值通过国际通用的MVC(最大值合成)法进行处理,可以消除云、大气、太阳高度角等部分干扰,保证NDVI反映的是每月地表植被覆盖状况,即NDVI=max ( NDVI ij ) (2) 其中,NDVI i是第i月值,NDVI ij是第i月第j旬的值。
1994年缺9-12月资料,采用相邻年平均值插补得到。
在ArcGIS软件支持下,分别计算福建省各观测站的逐月平均NDVI并进行统计分析。
1.2.2降水数据1982~1999年逐日降水数据是由福建省气象局提供,为了研究需要将逐日资料累加成月降水资料。
1.3研究方法小波分析是一种时间-频率分析方法,小波变换系数的模和实部是两个重要的变量。
模的大小表示特征时间尺度信号的强弱,实部可表示不同特征时间尺度信号在不同时间强弱和位相两方面的信息,近年来广泛应用于气候分析研究中,并取得了良好效果[20-22]。
本文利用Morlet小波方法[23]分析了福建省59个观测站18a来216个月的降水量和NDVI连续序列的周期变化特点。
2结果与分析2.1 福建地区NDVI时空变化特征2.1.1 年内变化计算福建地区1982-1999年平均NDVI逐月变化。
图2 为福建地区平均NDVI的年内变化曲线。
从图上可以看出,NDVI多年平均从3月份逐渐升高,到7月份达到峰值,8、9、10月份总体上稳定,10月份之后再呈缓慢下降趋势的过程。
引起这种现象的原因是:冬季温度比较低、降水量小,不利于草木生长,从而导致植被覆盖度低;春夏季温度逐渐回升,降水量随之增多、径流也相应逐渐增加,草木逐渐复苏,从而植被覆盖度逐渐增大;特别值得一提的是,福建地区由于地处东南沿海,受台风影响大,秋季前期由于受台风降水的影响,草木生长仍然旺盛,故NDVI值居高不下;秋季后期由于降水渐少,径流量相应渐少,气温相比较于前期也有所下降,从而草木开始枯黄、植被覆盖度逐渐降低。
图2 1982-1999年福建地区平均NDVI的年内变化Fig.2 Annual Changes of Average NDVI in Fujian during 1982-19992.1.2 年际变化由图3 可见,福建地区历年植被覆盖情况良好,NDVI值在0.35-0.45之间,总体呈上升趋势;从多年变化来看,年平均NDVI值表现出波浪式发展趋势,其中1983、1986、1989、1994年的NDVI值较高, 1984、1988、1992年的NDVI值较低,1994年以后基本上维持在一个稳定的水平,NDVI值在0.43左右,这可能与人们环境保护意识增强,乱砍乱伐现象有所遏制,人工造林等措施实施有关,也可能与降水量逐年上升(图略)有关。
福建地区NDVI来该地区植被覆盖度总体在上升,这是生态环境转好的表现。
总体上升趋势说明18aFig.3 Interannual Change of the year-mean NDVI in Fujian during 1982-19992.1.3 NDVI多年平均覆盖情况图4 福建地区NDVI多年平均分布示意图Fig. 4Average NDVI image from 1982 to 1999 in Fujian图4 是福建地区各气象站点1982~1999年NDVI平均值通过ArcGIS反距离加权内插得到的分布示意图。
NDVI值越小,说明植被覆盖或者长势越差;反之,值越大,说明植被覆盖或者长势越好。
从图上可以看出,福建地区的NDVI基本上为正值,在0.1到0.5之间,说明该地区植被覆盖情况良好,这是因为福建地处东南沿海,纬度低,降水较为丰沛。