1961—2020年黄河流域干燥度时空变化及其对植被NDVI的影响

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2024.03.013

气象与环境学报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (3): 106-114.doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2024.03.013

1961—2020年黄河流域干燥度时空变化及其对植被NDVI的影响

申露婷^1,²(),姬兴杰^1,^3,*(),朱业玉³,田宏伟^1,²,刘美⁴

1. 中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室, 河南郑州 450003
2. 河南省气象科学研究所, 河南郑州 450003
3. 河南省气候中心, 河南郑州 450003
4. 郑州大学化学学院, 河南郑州 450001

收稿日期:2023-01-05 出版日期:2024-06-28 发布日期:2024-08-09
通讯作者: 姬兴杰 E-mail:877409935@qq.com;jixingjie2004@aliyun.com
作者简介:申露婷，女，1994年生，工程师，主要从事农业和生态遥感应用研究，E-mail：877409935@qq.com
基金资助:
河南省科技攻关计划项目“融合多源遥感和机器学习算法的土壤水分监测技术研究与应用”(242102321019)

Spatiotemporal variations in aridity and its impact on vegetation NDVI in the Yellow River Basin from 1961 to 2020

Luting SHEN^1,²(),Xingjie JI^1,^3,*(),Yeyu ZHU³,Hongwei TIAN^1,²,Mei LIU⁴

1. He'nan Agrometeorological Support and Applied Technique Key Laboratory, China Meteorological Administration, Zhengzhou 450003, China
2. He'nan Institute of Meteorological Sciences, Zhengzhou 450003, China
3. He'nan Climate Center, Zhengzhou 450003, China
4. College of Chemistry, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China

Received:2023-01-05 Online:2024-06-28 Published:2024-08-09
Contact: Xingjie JI E-mail:877409935@qq.com;jixingjie2004@aliyun.com

摘要/Abstract

摘要：

基于黄河流域224个气象站点1961—2020年气象数据和2000—2020年MODIS的归一化植被指数(NDVI)数据, 分析干燥度时空分布规律及其对NDVI的影响。结果表明: 1961—2020年黄河流域年平均干燥度气候倾向率为-0.03·(10 a)^-1, 其多年平均值为2.56;从各站变化的区域分布看, 黄河流域北部站点变化以下降为主(52.2%), 中部以南站点以上升为主(41.5%)。在空间上, 黄河流域干燥度总体呈西北高、东南低, 表现为上游(3.74)>中游(1.99)>下游(1.74), 上游地区包含干旱亚区、半干旱亚区和半湿润亚区, 中游和下游地区大多为半湿润亚区。逐步回归分析显示, 干燥度主要受降水量的影响, 大部分地区年均干燥度减少是由太阳总辐射减少、降水量增加和气温降低造成的。2000—2020年黄河流域NDVI平均值为0.30, 在空间上整体呈东南高、西北低, 上游较小、下游最高; 与干燥度呈极显著负相关(r=-0.52, P < 0.01, n=224), 特别是在上中游地区。

关键词: 黄河流域, 干燥度, 归一化植被指数(NDVI)

Abstract:

Based on the meteorological data of 224 stations in the Yellow River Basin from 1961 to 2020 and the MODIS NDVI vegetation data from 2000 to 2020, the spatiotemporal distribution patterns of aridity were analyzed, as well as its impacts on the vegetation NDVI. Results show that the tendency rate of annual averaged aridity in the Yellow River Basin is -0.03 per decade from 1961 to 2020, with a multi-year average value of 2.56. In terms of the regional variability, the northern stations are mainly characterized by a decreasing trend (52.2%), while the central and southern stations primarily exhibit an increasing trend (41.5%). As for the aridity spatial distributions, it generally decreases from northwest to southeast, with the highest values in the upper reaches (3.74), followed by the middle reaches (1.99) and lower reaches (1.74). The upper reaches include arid, semi-arid, and semi-humid subregions, while the middle and lower reaches are mostly semi-humid subregions. Stepwise regression analysis indicates that aridity is primarily impacted by the local precipitation. The reduction in annual average aridity in most areas could be attributed to decreased total solar radiation, increased precipitation, and lower temperatures. The averaged NDVI is 0.30 in the Yellow River Basin from 2000 to 2020, with a distribution of higher values in the southeast (lower reaches) and lower values in the northwest (upper reaches). The NDVI is a significantly negative correlation with the aridity (r=-0.52, P < 0.01, n=224), especially in upper and middle reaches of the Yellow River Basin.

Key words: Yellow River Basin, Aridity, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)

中图分类号:

申露婷,姬兴杰,朱业玉,田宏伟,刘美. 1961—2020年黄河流域干燥度时空变化及其对植被NDVI的影响[J]. 气象与环境学报, 2024, 40(3): 106-114.

Luting SHEN,Xingjie JI,Yeyu ZHU,Hongwei TIAN,Mei LIU. Spatiotemporal variations in aridity and its impact on vegetation NDVI in the Yellow River Basin from 1961 to 2020[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2024, 40(3): 106-114.

图/表 13

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参考文献 30

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干旱主区	干燥度K值范围	干旱亚区	干燥度K值范围
湿润区	K < 1.0	极湿润亚区	K < 0.45
湿润区	K < 1.0	湿润亚区	0.45≤ K < 1.0
半湿润区	1.0≤ K < 3.5	半湿润亚区	1.0 ≤ K < 2.7
半湿润区	1.0≤ K < 3.5	半干旱亚区	2.7≤ K < 3.5
干旱区	K≥3.5	干旱亚区	3.5≤K < 16.0
干旱区	K≥3.5	极干旱亚区	K≥16.0

分区	太阳总辐射年平均值/(MJ·m^-2)	降水量年平均值/mm	气温年平均值/℃	年平均太阳总辐射变化速率/(MJ·m^-2·(10 a)^-1)	年平均降水量变化速率/(mm·(10 a)^-1)	年平均气温变化速率/(℃·(10 a)^-1)
全流域	5454.19	482.27	9.31	-52.50^**	-2.56	0.32^**
上游	5993.24	364.10	5.96	-32.94^**	2.50	0.38^**
中游	5193.51	531.66	10.79	-54.95^**	-5.59	0.28^**
下游	5061.86	655.87	13.23	-114.94^**	-15.19	0.29^**

指标	常数与影响因子	回归系数	标准回归系数	显著性
干燥度	C₀	1.422±1.780	—	0.428
	太阳总辐射	0.001	0.247	0.010
	降水量	-0.005±0.001	-0.690	< 0.001
	气温	0.007±0.052	0.010	0.897

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1961—2020年黄河流域干燥度时空变化及其对植被NDVI的影响

Spatiotemporal variations in aridity and its impact on vegetation NDVI in the Yellow River Basin from 1961 to 2020

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