付沙沙, 彭 威,2, 邵愛梅, 蔡迪花, 羅苗欣, 劉兆京
(1.蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院,甘肅 蘭州 730000;2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,湖南 長沙 410128;3.中國氣象局蘭州干旱氣象研究所,甘肅 蘭州 730020)
植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分,在全球氣候變化中起著重要作用[1-2]。氣候變化作為植被活動時空變化的主要驅(qū)動力,通過引起植被生物物理響應(yīng)過程的變化[3],從而對全球碳循環(huán)、物質(zhì)能量平衡等產(chǎn)生影響[4]。不同區(qū)域和地形條件下,由于幾何特征和水熱特征不同,植被生長狀況和覆蓋類型有明顯差異,植被對水熱條件的響應(yīng)關(guān)系也不盡相同[5],如林地、草地類型植被對降水響應(yīng)較大,居民用地類型植被對氣溫響應(yīng)較大[6]。植被變化也影響區(qū)域氣候模擬結(jié)果,雖然大陸尺度上總降水量的年際變化對植被年際變化不太敏感[7-9],但在區(qū)域尺度上地表溫度和湍流地表通量對植被變化的響應(yīng)顯著,這種情形在季風(fēng)雨帶的外圍尤其明顯[9]。在氣候多變和地理環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域,植被生態(tài)對氣候變化響應(yīng)較為敏感[10]。因此,研究復(fù)雜地形植被變化與氣候因子的相互關(guān)系,可為氣候變化敏感區(qū)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)和有效治理提供參考依據(jù),也可為區(qū)域氣候模擬研究提供可用的植被和氣候變化信息。
歸一化植被指數(shù)NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)具有時空連續(xù)性,可定量監(jiān)測地表植被覆蓋的動態(tài)變化,是表征植被生長狀況的最佳指標(biāo)[2]。利用NDVI 數(shù)據(jù)開展植被動態(tài)變化及其與氣候因子關(guān)系的研究已有很多[11-12],這些研究分析了不同區(qū)域、不同時間尺度NDVI 變化特征及對氣候因子的響應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),我國NDVI 總體呈增加趨勢[13],除個別地區(qū)受降水影響外,主要受氣溫升高影響[4]。其中,黃河源區(qū)生長季NDVI增加主要受氣溫升高影響,隨海拔升高影響越大[14];呼倫貝爾草原NDVI 增加主要由降水驅(qū)動,與降水普遍呈正相關(guān)[15];長江三角洲和珠江三角洲由于快速城市化影響,NDVI 呈急劇下降趨勢[13]。多時間尺度下,三江源NDVI 對氣溫和降水變化敏感程度相當(dāng),植被生長主要受春季和秋季(季節(jié)尺度)、4月和10月(月尺度)氣候條件控制[16]。因此,植被與氣候因子關(guān)系的研究結(jié)果在區(qū)域尺度和時間尺度上存在一定差異性[1],有必要開展不同區(qū)域、不同時間尺度NDVI變化特征及其對氣溫、降水變化的響應(yīng)研究。
秦巴山區(qū)地形復(fù)雜,區(qū)域內(nèi)植被生長受氣候因子影響,是全球變化區(qū)域響應(yīng)的敏感區(qū)[17]。為此,已有學(xué)者對秦巴山區(qū)NDVI 與氣候因子的關(guān)系進(jìn)行研究[18-21]。研究發(fā)現(xiàn),秦巴山區(qū)植被覆蓋呈中間高、四周低分布,近年來植被覆蓋整體呈增加趨勢,與地表溫度呈正相關(guān),且隨海拔升高,對地表溫度響應(yīng)越大[18-19]。MODIS、SPOT VEG 和GIMMS3g三種NDVI 數(shù)據(jù)對秦巴山區(qū)植被年際變化有較好的一致性,均呈顯著增加趨勢,SPOT VEG 數(shù)據(jù)表明:NDVI與氣溫主要呈正相關(guān),與降水正負(fù)相關(guān)并存[20]。秦巴山區(qū)積溫日數(shù)、干濕度指數(shù)等氣候指標(biāo)具有海拔依賴性[17]。
以往對秦巴山區(qū)植被研究的時間尺度多以生長季或年尺度為主[18,21],大多集中在陜西省境內(nèi)[21],主要討論NDVI 變化趨勢及其與氣候因子的相關(guān)關(guān)系[18-20],尚沒有分析這一區(qū)域植被對氣候變化的滯后響應(yīng)。秦巴山區(qū)夏季暴雨和地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)[22],給當(dāng)?shù)厝嗣裆敭a(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。為此,本文利用秦巴山區(qū)2001—2019年夏季逐月NDVI數(shù)據(jù)和2—8 月氣溫、降水?dāng)?shù)據(jù),在對NDVI、氣溫、降水時空變化特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,通過滯后相關(guān)分析法,探討夏季NDVI 對氣候因子變化的滯后效應(yīng),以期為應(yīng)對秦巴山區(qū)夏季氣候變化、夏季暴雨及其誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報預(yù)警提供參考依據(jù)。
秦巴山區(qū)(圖1)地處102°~114°E、30°~36°N 之間,橫跨川、陜、渝、甘、豫、鄂五省一市,是長江流域與黃河流域的分界線,也是我國南北過渡帶的主體。過渡帶地理位置使秦巴山區(qū)地帶性植被由南向北從常綠闊葉林帶逐步向落葉闊葉林帶過渡。秦巴山區(qū)夏季濕熱、冬季濕冷,海拔差異大,具有多維地帶性變化特點,是我國氣候變化敏感區(qū)研究的天然實驗室。
本研究使用的DEM(Digital Elevation Model)數(shù)據(jù)、2001—2019 年夏季逐月NDVI 數(shù)據(jù)均來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn),其空間分辨率分別為250 m 和1 km,其中,將NDVI 年平均值<0.1 的像元視為非植被覆蓋區(qū)予以排除,月NDVI 值≤0 的像元也進(jìn)行排除以減少積雪和水的影響[3]。
2001—2019年2—8月逐月累積降水量和平均氣溫數(shù)據(jù)集來源于“國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心”(http://data.tpdc.ac.cn)[23-27],其空間分辨率為0.0083333°。在數(shù)據(jù)分析之前,利用ArcGIS將DEM、氣溫、降水?dāng)?shù)據(jù)插值到和NDVI 數(shù)據(jù)相同的投影坐標(biāo)系和空間分辨率,根據(jù)秦巴山區(qū)矢量邊界進(jìn)行裁剪,得到研究區(qū)NDVI、氣象和地形因子數(shù)據(jù)。
本研究采用趨勢分析、相關(guān)分析[3]和滯后相關(guān)分析方法來分析秦巴山區(qū)夏季NDVI 的變化趨勢、NDVI 與氣候因子的相關(guān)特征及對氣候因子變化的時滯響應(yīng)。其中,用滯后相關(guān)系數(shù)R*來表征NDVI對氣溫或降水等氣候因子變化的時滯效應(yīng),即
式中:R0,R1,Rn分別表示NDVI 與當(dāng)前月、前推一個月、前推n個月的某一氣候因子之間的相關(guān)系數(shù)。若R*=Rn,則說明NDVI 對該氣候因子變化的響應(yīng)滯后時間為n個月。
地形位指數(shù)T可綜合反映研究區(qū)高程和坡度[28]的空間分布特征,其計算公式為:
式中:E和S分別為秦巴山區(qū)某像元處的高程值和坡度值;Eˉ和Sˉ為研究區(qū)高程、坡度的平均值。若空間像元高程高、坡度大,則對應(yīng)位置的地形位指數(shù)也大;反之亦然。
首先對2001—2019年秦巴山區(qū)夏季NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行年際變化特征分析,結(jié)果表明,秦巴山區(qū)夏季平均NDVI 總體呈上升趨勢,但不同月份上升趨勢略有差異(圖2a)。夏季平均NDVI 以0.6%·a-1的速率緩慢增加,其中,6月增長速率最大,為0.63%·a-1,7 月和8 月NDVI 增長速率均為0.59%·a-1,表明近年來植被生長狀況整體得到改善,不同月份NDVI 增長速率的差異與氣候變暖背景下部分植被生長季始期提前有關(guān)[29]。此外,秦巴山區(qū)植被覆蓋密度整體較高,19 a 夏季NDVI 均值為0.76,但在不同月份也略有差異,主要表現(xiàn)為6 月NDVI 均值相對較?。?.74),7 月和8 月植被覆蓋密度更高,NDVI 均值為0.77。
圖2 2001—2019年秦巴山區(qū)夏季(a)、6月(b)、7月(c)、8月(d)植被NDVI變化趨勢Fig.2 NDVI change trend in summer(a),June(b),July(c),August(d)in the Qinling-Daba Mountains from 2001 to 2019
除去河湖和冰川等非植被覆蓋區(qū)影響,根據(jù)植被覆蓋密度的劃分標(biāo)準(zhǔn)[30]:NDVI值<0.25為低植被覆蓋區(qū),介于0.25~0.4 之間為中等植被覆蓋區(qū),0.4~0.6之間為高植被覆蓋區(qū),>0.6為濃密植被覆蓋區(qū)。秦巴山區(qū)以濃密植被覆蓋區(qū)為主(圖3a),面積占比92.4%,NDVI>0.85 的區(qū)域約占7.5%,主要分布在秦嶺中部、伏牛山、米倉山、大巴山及神農(nóng)架地區(qū)。高、中等和低植被覆蓋區(qū)共占7.6%,主要分布在研究區(qū)西部,河南低海拔地區(qū)也有少量覆蓋。由NDVI 均值變化趨勢(圖3b)及其F檢驗結(jié)果(圖3c)可知,秦巴山區(qū)NDVI 整體呈顯著增加趨勢,甘肅天水-隴南一帶NDVI 增加較快;四川北部及漢江流域NDVI呈下降趨勢,分布較分散。
圖3 2001—2019年秦巴山區(qū)夏季NDVI多年平均(a)、變化趨勢(b)、顯著性(c)及其變化類型(d)的空間分布Fig.3 Spatial distribution of multi-year mean(a),change trend(b),significance level(c)and variation types(d)of NDVI in summer in the Qinling-Daba Mountains from 2001 to 2019
基于NDVI 變化趨勢的顯著性對其進(jìn)行分級(圖3d),不同變化類型面積占比如表1 所示。植被極顯著增加占比最大,這與近年來受退耕還林還草工程影響,秦巴山區(qū)生態(tài)保護(hù)強(qiáng)度和力度加強(qiáng),一定程度上提高了區(qū)域植被覆蓋水平有關(guān)[31];極顯著、顯著和略微減少共占1.6%,主要分布在研究區(qū)西部(尤其在四川阿壩州)和漢江流域部分地區(qū),西部NDVI 退化區(qū)域可能與該地區(qū)海拔較高、坡度與地形位較大(圖4),導(dǎo)致水熱條件受到抑制,氣候不適宜植被根系生長有關(guān)[19]。
表1 秦巴山區(qū)植被NDVI變化趨勢分級Tab.1 Classification of NDVI trends in the Qinling-Daba Mountains
圖4 秦巴山區(qū)坡度(a)、地形位(b)空間分布Fig.4 Spatial distribution of slope(a)and terrain gradient(b)in the Qinling-Daba Mountains
2.2.1 氣溫、降水變化特征分析 秦巴山區(qū)多年夏季平均氣溫(圖5a)呈西低東高分布。在105°E以西氣溫普遍偏低,最低可達(dá)1.44 ℃,該區(qū)域內(nèi)平均海拔在3500 m 以上(圖1),坡度和地形位較大(圖4);105°~111°E 區(qū)域,除太白山、米倉山、大巴山及神農(nóng)架高海拔地區(qū)氣溫相對較低,大部分地區(qū)氣溫超過18 ℃,海拔多在2000 m 以下;111°E 以東氣溫普遍較高,尤其在湖北中部氣溫最高可達(dá)27.71 ℃,海拔多位于1000 m 以下,坡度和地形位均較小。以上分析表明,秦巴山區(qū)氣溫分布與海拔、地形位、坡度等地形因子有關(guān),統(tǒng)計可知,其相關(guān)系數(shù)依次為:-0.98、-0.78、-0.34(均通過0.01 置信度檢驗),這表明氣溫分布與海拔關(guān)系較為密切。
圖5 2001—2019年秦巴山區(qū)夏季氣溫多年平均(a)及變化趨勢(b)空間分布Fig.5 Spatial distribution of multi-year mean(a)and change trend(b)of temperature in summer in the Qinling-Daba Mountains from 2001 to 2019
秦巴山區(qū)平均氣溫變化以上升趨勢為主(圖5b),其中,四川阿壩州氣溫上升趨勢較大,最大可達(dá)0.14 ℃·a-1,該區(qū)域海拔較高,坡度與地形位較大。降溫區(qū)零散分布在秦巴山區(qū)西部、太白山、大巴山脈及河南西部地區(qū),氣溫下降趨勢略小,最大可達(dá) -0.11 ℃·a-1。統(tǒng)計可得,氣溫變化趨勢與各地形因子均表現(xiàn)為正相關(guān),以海拔、地形位影響為主,相關(guān)系數(shù)依次為:0.02、0.01,但其相關(guān)性低于與氣溫的關(guān)系。
秦巴山區(qū)夏季多年平均降水量從西北向東南逐漸增多(圖6a),大巴山脈降水普遍高于秦嶺-伏牛山一帶,其中,甘肅南部降水偏少,降水低于300 mm,神農(nóng)架降水高于500 mm。統(tǒng)計可得,秦巴山區(qū)降水與海拔、地形位、坡度的相關(guān)系數(shù)依次為:-0.38、-0.18、0.06(均通過0.01 置信度檢驗),表明秦巴山區(qū)降水分布也受地形影響,但其影響程度不如氣溫明顯,這是由于降水還受到環(huán)流、可降水量等多種因素的影響。降水變化趨勢的空間分布(圖6b)表明,106°E 以西降水呈增加趨勢,隨經(jīng)度增加降水增幅逐漸增大,其大值區(qū)位于四川東北部,最大可達(dá)5.65 mm·a-1;106°E 以東降水呈減少趨勢,由西向東減少趨勢愈加顯著,減少幅度較大的區(qū)域位于湖北西北地區(qū),最大可達(dá)-8.61 mm·a-1。秦巴山區(qū)氣溫、降水變化及其分布差異可能與該地區(qū)不同植被類型光合作用、蒸騰作用等植被生物物理響應(yīng)過程及地表反照率、地表粗糙度等不同有關(guān)[4]。
圖6 2001—2019年秦巴山區(qū)夏季降水多年平均(a)及變化趨勢(b)空間分布Fig.6 Spatial distribution of multi-year mean(a)and change trend(b)of precipitation in summer in the Qinling-Daba Mountains from 2001 to 2019
2.2.2 NDVI 與氣溫的相關(guān)性分析 基于秦巴山區(qū)
2001—2019 年夏季逐月NDVI 數(shù)據(jù),分別計算6—8月NDVI 與當(dāng)前月、前推1 個月……前推4 個月氣溫的相關(guān)系數(shù),分析NDVI對氣溫的時滯響應(yīng)。圖7為NDVI 與不同滯后時間氣溫的相關(guān)系數(shù)分布,通過α=0.05 置信度檢驗的比例分別為29.0%(當(dāng)前月)、30.2%(前推1個月)、31.9%(前推2個月)、32.2%(前推3 個月)和29.3%(前推4 個月)。不同滯后時間NDVI 與氣溫相關(guān)系數(shù)的空間分布大致相似,主要分布在秦巴山區(qū)西部、漢中盆地、四川東北部以及河南西部地區(qū),NDVI與氣溫總體表現(xiàn)為正相關(guān)。
取不同滯后時間相關(guān)系數(shù)(圖7)絕對值的最大值來分析NDVI 對氣溫變化的時滯響應(yīng)(圖8),NDVI 與氣溫的滯后相關(guān)系數(shù)通過α=0.05 置信度檢驗的比例為42.0%(圖8a),整體表現(xiàn)為正相關(guān),在研究區(qū)西部和東北部正相關(guān)分布較集中;NDVI 與氣溫呈負(fù)相關(guān)的區(qū)域主要分布在甘肅臨夏和天水的部分地區(qū),漢江流域有零星分布。進(jìn)一步根據(jù)相關(guān)系數(shù)絕對值的大小進(jìn)行相關(guān)程度分級,其空間分布和面積比分別如圖8b 和表2 所示。由此可知,秦巴山區(qū)NDVI 與氣溫呈中等強(qiáng)度相關(guān)的面積比最大(19.3%),主要分布在研究區(qū)西部(甘肅和政-漳縣-甘谷一帶以負(fù)的中等強(qiáng)度相關(guān)為主)及大巴山脈以南部分地區(qū);弱相關(guān)次之(18.7%),在研究區(qū)分布較分散;強(qiáng)相關(guān)最?。?.1%),主要分布在研究區(qū)西部部分高海拔地區(qū)、漢中盆地及研究區(qū)東北部。
表2 NDVI-氣候因子相關(guān)程度劃分Tab.2 Division of the degree of correlation between NDVI and climate factors
從NDVI 對氣溫變化的響應(yīng)時間分布(圖8c)可知,在秦巴山區(qū)西部(106°E 以西),NDVI 對氣溫變化以滯后0個月為主,說明在該地區(qū)NDVI對氣溫變化具有及時性;在中部(106°~109°E,除秦嶺大部分地區(qū)未通過顯著性的地區(qū)外),響應(yīng)時間分布具有緯度差異,由北向南分別以滯后1個月、0個月為主;在東北部(109°E以東,33°N以北),響應(yīng)時間以滯后3 個月為主,東南部(109°E 以東,33°N 以南)以滯后0個月為主,說明NDVI 對氣溫變化的響應(yīng)在研究區(qū)東南部較東北部快。圖9a給出NDVI對氣溫變化的不同響應(yīng)時間面積占比,其中,對氣溫變化響應(yīng)較快(滯后期為0個月)的面積占比最大,主要分布在研究區(qū)西部,大巴山脈以南也有少量覆蓋;對氣溫變化響應(yīng)較慢(滯后期為4個月)的面積占比最小,在研究區(qū)內(nèi)零散分布。
圖9 2001—2019年秦巴山區(qū)夏季NDVI對氣溫(a)、降水(b)變化響應(yīng)時間的面積占比Fig.9 Area proportions of response time of NDVI to temperature(a)and precipitation(b)changes in summer in the Qinling-Daba Mountains from 2001 to 2019
2.2.3 NDVI 與降水的相關(guān)性分析 NDVI 與不同滯后時間降水的相關(guān)性低于其與氣溫的相關(guān)性,通過α=0.05 置信度檢驗的比例分別為20.7%、13.4%、27.2%、31.8%和29.1%(滯后時間同溫度)(圖10)。NDVI 與當(dāng)前月、前推1個月降水的相關(guān)性空間分布和其他不同滯后時間存在差異,與當(dāng)前月降水的正相關(guān)區(qū)域主要分布在甘肅南部和河南西部地區(qū),四川阿壩州與成都、德陽交界地帶、漢江流域及周邊地區(qū)以負(fù)相關(guān)為主;與前推1 個月降水的相關(guān)性整體表現(xiàn)為正相關(guān),主要分布在天水-成縣-廣元一帶及河南西部地區(qū);與前推2~4 個月降水的相關(guān)性空間分布特征和其與相應(yīng)滯后時間氣溫的大致相似,整體以正相關(guān)為主。
圖10 2001—2019年秦巴山區(qū)夏季植被NDVI與不同滯后時間降水量的相關(guān)系數(shù)空間分布Fig.10 Spatial distribution of correlation coefficients between the NDVI in summer and precipitation in a 0-to 4-month temporal lag in the Qinling-Daba Mountains from 2001 to 2019
NDVI 與降水整體表現(xiàn)為正相關(guān)(圖11a),除在四川都江堰-茂縣-北川一帶、漢江流域及其周邊地區(qū)負(fù)相關(guān)面積占比較大,大部分區(qū)域NDVI 與降水的滯后相關(guān)性分布特征和其與氣溫的大致相似,但與氣溫的相關(guān)性整體較降水高,說明秦巴山區(qū)植被生長狀況與氣溫變化更為密切。由表2 可知,NDVI與降水呈不同程度相關(guān)的面積比為弱相關(guān)最大(30.6%),在整個研究區(qū)分散分布(圖11b);中等強(qiáng)度相關(guān)次之(21.8%),主要分布在研究區(qū)西部、東北部;強(qiáng)相關(guān)最?。?.3%),其中正的強(qiáng)相關(guān)零星分布在甘肅碌曲縣、四川阿壩州及漢中盆地,負(fù)的強(qiáng)相關(guān)主要分布在甘肅南部少部分地區(qū)。
圖11 2001—2019年秦巴山區(qū)夏季植被NDVI對降水的相關(guān)系數(shù)(a)、相關(guān)程度(b)及響應(yīng)時間(c)的空間分布Fig.11 Spatial distribution of correlation coefficient(a),degree of correlation(b)and response time(c)of NDVI to precipitation in summer in the Qinling-Daba Mountains from 2001 to 2019
對比圖8c 和圖11c 發(fā)現(xiàn),秦巴山區(qū)NDVI 對氣溫、降水變化的響應(yīng)時間存在地域差異,在研究區(qū)西部,NDVI 對降水變化以滯后2 個月為主,對氣溫變化以滯后0個月為主,說明在該地區(qū)NDVI對氣溫變化響應(yīng)更快;在中部NDVI 對降水變化的響應(yīng)時間同樣具有緯度差異,由北向南分別以滯后0個月、3 個月為主;在東北部NDVI 對氣溫、降水變化均以滯后3 個月為主,在東南部對降水變化以滯后3 個月為主,而對氣溫變化具有及時性。NDVI 對降水變化滯后3 個月的面積占比最大(圖9b),主要分布在四川東北部及研究區(qū)東部,甘肅南部和漢江流域一帶也有少量覆蓋;滯后0 個月的區(qū)域主要分布在四川都江堰-北川一帶及漢江流域周邊地區(qū),其中,在四川都江堰-北川一帶NDVI 與氣溫的滯后相關(guān)性未通過顯著性檢驗,說明在該區(qū)域NDVI 對降水變化響應(yīng)更明顯;滯后4 個月的區(qū)域主要分布在研究區(qū)西部及四川東北部。
2.2.4 不同植被類型對氣候因子的時滯性 不同植被類型NDVI對氣候因子的時滯效應(yīng)存在差異[1],本文基于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心提供的1:1000000 中國植被類型空間分布數(shù)據(jù),秦巴山區(qū)可劃分為草甸、針葉林、高山植被、栽培植被、針闊葉混交林、闊葉林、灌叢、草原、草叢、沼澤、無植被區(qū)域11 個植被類型,不同植被類型NDVI 與氣候因子的時滯性如圖12所示??梢钥闯觯煌脖活愋蚇DVI 與降水均表現(xiàn)為正相關(guān),其中,沼澤NDVI與降水相關(guān)性最大、高山植被次之,闊葉林NDVI 與降水相關(guān)性最?。徊菰脖桓采w下,NDVI 對降水變化響應(yīng)較快。除針闊葉混交林和草原外,NDVI 與氣溫相關(guān)性均大于其與降水;不同植被類型覆蓋下,NDVI 對溫度變化的響應(yīng)均較降水變化快,其中,高山植被NDVI對溫度變化具有及時性。
圖12 秦巴山區(qū)不同植被類型NDVI與氣溫、降水的相關(guān)系數(shù)(a)和響應(yīng)時間(b)Fig.12 The correlation coefficient(a)and response time(b)of NDVI with temperature and precipitation under different vegetation types in the Qinling-Daba Mountains
本文基于秦巴山區(qū)2001—2019年夏季NDVI數(shù)據(jù)、2—8 月氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù),對NDVI 和氣候因子的時空分布特征、兩者之間的相關(guān)關(guān)系及NDVI 對氣候因子的時滯效應(yīng)進(jìn)行分析,得到以下結(jié)論:
(1)秦巴山區(qū)近19 a夏季NDVI整體以0.6%·a-1的速率增加;6月NDVI均值低于7月和8月,對應(yīng)年變化速率高于7 月和8 月。NDVI 均值分布呈中部高、東西低,以濃密植被覆蓋區(qū)為主;大部分地區(qū)NDVI 變化趨勢>0,以極顯著增加為主,植被生長狀況整體得到改善。
(2)秦巴山區(qū)夏季平均氣溫呈西低東高,氣溫變化以上升趨勢為主;降水從西北向東南逐漸增加,106°E 以西降水變化呈增加趨勢,106°E 以東呈減少趨勢。氣溫、降水空間分布主要受海拔影響;同一地形因子對氣溫影響強(qiáng)于降水。
(3)NDVI 與氣溫、降水均以正相關(guān)為主,且與氣溫變化更密切。NDVI 對氣溫、降水變化的響應(yīng)時間存在地域差異,在研究區(qū)西部NDVI 對氣溫變化具有及時性,對降水變化以滯后2個月為主;在中部對氣溫、降水變化的響應(yīng)時間具有緯度差異,由北向南分別以滯后1個月、0個月和0個月、3個月為主;在東北部對氣溫、降水變化均以滯后3 個月為主,在東南部對氣溫變化具有及時性,對降水變化以滯后3個月為主。
秦巴山區(qū)地形復(fù)雜,其NDVI 分布表現(xiàn)出明顯海拔依賴性,這與現(xiàn)有研究結(jié)論[19]是一致的。植被變化受到多種氣候因素的共同影響,本文僅初步探討了秦巴山區(qū)夏季植被與氣溫、降水的相關(guān)關(guān)系,對不同海拔條件下夏季NDVI 與多種氣象因子的反饋機(jī)理沒有深入分析。此外,NDVI 時空演變是氣候變化、土地利用等自然和人類活動多種因素綜合作用的結(jié)果。人類活動對植被變化有雙重影響,退耕還林還草工程的實施使植被覆蓋增加,而快速城市化對植被覆蓋造成一定負(fù)面影響,后續(xù)研究還需分析植被變化對人類活動的反饋機(jī)制。本文僅指出近19 a 秦巴山區(qū)整體植被NDVI 變化趨勢存在季節(jié)內(nèi)差異,即6月NDVI多年平均值低于7月和8月,但并未深究其原因,這些都需在未來研究中進(jìn)一步明確。