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NDVI Variation and Its Response to Extreme Climate in Jiangsu During 2001-2022
XUEn, SHENWei, ZHOUHang, WANGJinjie, YANYaqiong, YAOHaitao
Chin Agric Sci Bull ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (6) : 150-163.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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NDVI Variation and Its Response to Extreme Climate in Jiangsu During 2001-2022
Based on NDVI remote sensing data and meteorological data of Jiangsu from 2001 to 2022, aiming at exploring the impact of extreme climate events on vegetation in Jiangsu, the paper calculated 18 extreme climate indices and employed the methods including Sen’s trend analysis, Mann-Kendall (MK) test, R/S analysis, and Pearson correlation to analyze the spatio-temporal characteristics of extreme climate and vegetation changes, as well as their response relationships. The results showed that: (1) from 2001 to 2022, the annual maximum NDVI in Jiangsu exhibited a fluctuating downward trend, with a spatial pattern of ‘higher in the north and lower in the south’; over the 22-year period, 18.50% of the area in province experienced extremely significant degradation, while 9.62% showed extremely significant improvement; in the future, 51.70% of the region might degrade. (2) In Jiangsu, both extreme high and low temperatures had intensified, with the magnitude of change in warm indices being greater than that in cold indices; the rate of daytime changes was higher than nighttime changes; extreme precipitation showed an overall increasing trend, with greater increases in the south compared to the central and northern regions. (3) NDVI and extreme temperature warm indices were mainly positively correlated in areas along the Huaihe River and to its north, while negative correlations dominated south of the Huaihe River; for cold indices, negative correlations were observed along the Yangtze River and the eastern coastal areas to the north of the river, whereas positive correlations prevailed in the central-western and southeastern coastal regions to the north of the Yangtze River; NDVI and extreme precipitation indices were mainly negatively correlated, with negative correlation areas exceeding 50%. In a word, the relationship between extreme climate and vegetation growth shows significant spatial heterogeneity, providing a scientific support for ecological conservation, vegetation restoration, and climate adaptation management in Jiangsu.
NDVI / extreme climate / spatio-temporal change / Hurst index / Jiangsu
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基于中国603个气象站的地表气温和降水观测资料以及GIMMS NDVI3g数据,采用变化趋势分析和多元回归残差分析等方法研究了1982—2015年中国植被NDVI变化特征及其主要驱动因素（即气候变化和人类活动）的相应贡献。结果表明：① 1982—2015年中国植被恢复明显,在选择的32个省级行政区中,山西、陕西和重庆的生长季NDVI增加最快,仅上海生长季NDVI呈减小趋势。② 气候变化和人类活动的共同作用是中国植被NDVI呈现整体快速增加和巨大空间差异的主要原因,其中气候变化对各省生长季NDVI变化的影响在-0.01×10 <sup>-3</sup>~1.05×10 <sup>-3</sup> a <sup>-1</sup>之间,而人类活动的影响在-0.32×10 <sup>-3</sup>~1.77×10 <sup>-3</sup> a <sup>-1</sup>之间。③ 气候变化和人类活动分别对中国近34年来植被NDVI的增加贡献了40%和60%;人类活动贡献率超过80%的区域主要集中在黄土高原中部、华北平原以及中国东北和西南等地;人类活动贡献率大于50%的省份有22个,其中贡献率最大的3个地区为上海、黑龙江和云南。研究结果建议应更加重视人类活动在植被恢复中的作用。
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宁夏作为唯一被全境划入“三北”防护林工程的省份，其生态区位极为重要。本文基于宁夏2001—2020年长时间序列植被指数、气象等数据，通过趋势分析、残差分析以及Hurst指数等方法探究了宁夏NDVI时空变化特征及气候和人类活动对其变化的影响，并对宁夏NDVI未来变化趋势进行了预测。结果表明：（1） 2001—2020年宁夏NDVI呈波动上升的趋势，年均增长速率为7.6×10<sup>-3</sup>；空间分布上具有异质性，整体呈现“北部引黄灌区和南部山区高-中部干旱带低”的特征，并以低植被覆盖（0.2<NDVI≤0.4）为主，占52.33%；（2） 2001—2020年，宁夏全区94.94%的面积NDVI为增加趋势，植被恢复取得明显效果，结合Hurst指数，未来宁夏65.23%的区域植被可能存在退化的潜在风险；（3） 气候变化和人类活动对宁夏NDVI的影响均以正面为主，全区89.49%的区域是在气候变化和人类活动共同作用下引起的NDVI增长；各气候要素中，降水对NDVI变化起主要促进作用；（4） 气候变化和人类活动对全区NDVI的相对贡献率分别为43.79%和56.21%。综上所述，在今后的植被恢复及生态建设中，应积极发挥人类活动在植被覆盖增加中的主导作用，并加强对现有植被的监测和管护，避免其出现退化趋势。
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植被在水、碳循环和能量流动中起着重要作用,是调节陆地碳平衡和反映气候变化、人类活动的重要指标。本研究采用Mann-Kendall检验、Theil-Sen Median分析、Hurst指数和变异系数等方法分析2000—2020年赣南生长季植被归一化植被指数(NDVI)的时空变化,用地理探测器综合分析气候、地形、土壤和人为因子等对植被NDVI空间分异的影响。结果表明: 2000—2020年,植被NDVI以0.003·a<sup>-1</sup>的速率波动上升。高等级和中高等级植被NDVI面积占比分别为55.8%和41.9%,低波动变化和较低波动变化的区域面积占比为92.3%。植被NDVI极显著改善和显著改善面积占比分别为40.4%、19.4%,极显著退化和显著退化面积总占比仅为2.2%,持续改善和未来改善面积占比分别为28.0%和60.2%。高程、降水量、相对湿度、温度、地貌类型、土地利用类型、人口密度和夜间灯光指数为研究区植被NDVI的主要影响因子,其次是坡度、土壤类型和GDP,坡向和植被类型为间接影响因子。研究期间,赣南植被NDVI整体上稳定性较好,未来植被变化趋势以改善为主,人为因子中土地利用类型、人口密度和夜间灯光指数对植被NDVI的影响整体呈上升趋势。
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张彬, 朱建军, 刘华民, 等. 极端降水和极端干旱事件对草原生态系统的影响[J]. 植物生态学报, 2014, 38(9):1008-1018.
当前人类活动的加剧显著地影响着全球大气循环的格局。大气循环的多个模型均预测未来全球气候变化的显著特征是极端降水事件和极端干旱事件发生的频率会显著增加。水分是干旱、半干旱区草原植物生长发育的限制性资源, 而草原生态系统是陆地生态系统中对降水格局变化非常敏感的系统。但是, 关于极端降水事件和极端干旱事件对草原生态系统结构和功能的影响还是以分散的个案研究为主, 甚至关于极端气候事件的定义迄今也不尽相同。为此, 该文在分析极端气候事件定义及其研究方法的基础上, 总结了极端降水事件和极端干旱事件对草原生态系统土壤水分和养分状况、植物生长发育和生理特性、群落结构、生产力和碳循环过程的影响, 并提出了未来极端气候事件研究中应重点关注的5个重要方向, 以及控制试验研究的2个关键科学问题, 对开展全球变化背景下草原生态系统对极端气候事件响应机制的研究具有指导意义。
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王晓利, 侯西勇. 1982—2014年中国沿海地区归一化植被指数(NDVI)变化及其对极端气候的响应[J]. 地理研究, 2019, 38(4):807-821.
基于1982—2014年GIMMS NDVI3g数据集,分析中国沿海地区生长季归一化植被指数（NDVI）的时空变化特征,探讨NDVI对极端气温和极端降水年尺度和月尺度的响应特征。结果表明：中国沿海地区及其子区域NDVI均呈上升趋势,且该趋势具有一定持续性;江南及其以南各子区域的NDVI高于江南以北,但长江三角洲、珠江三角洲等地区NDVI下降较明显,而江南以北沿海地区NDVI多呈上升趋势。NDVI在东北沿海西部、华北和黄淮沿海各子区域与极端气温暖指数（暖昼日数和日最高气温的极高值）多呈负相关,在其他沿海地区多呈正相关。NDVI与极端气温冷指数（冷昼日数和日最低气温的极低值）在整个沿海地区基本呈负相关,且对冷指数的响应具有一定滞后性;江淮（含）以南各子区域的NDVI与气温日较差多呈正相关,以北基本呈负相关。NDVI在黄淮以北与极端降水之间一般呈正相关,在黄淮（含）以南和东北沿海中东部地区多呈负相关,黄淮（含）以北各子区域的NDVI对极端降水的滞后效应较明显。
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