Climate Change in Shiyang River Basin and Its Influence on Vegetation Index

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0134

Abstract

Abstract:

The influence of climate change on vegetation cover is important for ecological environment protection in arid areas. Based on data of monthly temperatures, precipitation, sunshine, evaporation and NASA GIMMS normalized difference vegetation index (NDVI) of Shiyang River Basin from 2000 to 2020, annual and seasonal variations trend of temperature, precipitation, sunshine hours, evaporation and NDVI were analyzed by using linear trend method, then effect of climate elements change on NDVI change were studied by correlation coefficient method. The results showed that annual temperature showed a clear upward trend in Shiyang River Basin and various regions. Temperature in spring, summer and autumn showed an upward trend, and it showed a downward trend in winter (except Minqin). Annual precipitation in total catchment area and Yongchang, Gulang and Tianzhu showed an increasing trend, while Minqin and Liangzhou showed a decreasing trend. Change trend of precipitation in each season was not consistent. Annual sunshine duration showed a decreasing trend in total catchment area and other places except Gulang, and variation trend of sunshine duration in each season was very inconsistent. Annual evaporation showed an increasing trend in total catchment area and other places except Liangzhou, and variation trend of evaporation in each season was not consistent. Annual NDVI in Shiyang River Basin and various regions showed a significant growth trend. Each season NDVI also showed an increasing trend except Liangzhou in spring. Annual and seasonal temperature and precipitation were basically positively correlated with NDVI, and temperature and precipitation had a positive contribution to NDVI. Correlation between sunshine duration, evaporation and NDVI of annual and seasonal was quite different. In general, sunshine duration had a negative contribution to NDVI, and evaporation had a positive contribution to NDVI. Research results will provide scientific reference for improving utilization rate of climate resources, adjusting planting structure and improving ecological environment in Shiyang River Basin.

Key words: climate change, NDVI, correlation, Shiyang River Basin

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Figures/Tables 9

References 37

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气候因素	季节	全流域	永昌	民勤	凉州	古浪	天祝
气温/℃	春季	7.8	7.4	11.5	11.4	7.7	0.9
	夏季	18.7	18.1	23.3	22.2	18.4	11.3
	秋季	6.4	5.9	9.1	9.4	6.6	1.1
	冬季	-6.7	-7.4	-5.7	-4.5	-6.1	-9.9
降水量/mm	春季	50.0	39.8	23.4	33.0	82.9	70.9
	夏季	144.8	132.4	63.1	93.2	174.5	260.9
	秋季	65.1	52.9	32.9	43.5	93.7	102.8
	冬季	7.8	5.5	3.2	6.1	13.6	10.6
日照时数/h	春季	786.0	809.0	875.4	782.4	733.8	729.6
	夏季	753.6	780.8	891.8	775.6	711.8	608.1
	秋季	670.7	706.2	734.9	668.2	619.5	624.8
	冬季	673.0	701.2	701.3	658.2	609.4	695.1
蒸发量/mm	春季	679.8	693.8	900.6	682.4	590.1	503.1
	夏季	840.4	832.9	1164.4	838.5	779.4	569.6
	秋季	398.8	412.1	511.1	378.6	367.0	307.9
	冬季	178.6	185.7	168.2	146.8	200.0	196.4

气候因素	季节	全流域	永昌	民勤	凉州	古浪	天祝
气温/℃	春季	7.8	7.4	11.5	11.4	7.7	0.9
	夏季	18.7	18.1	23.3	22.2	18.4	11.3
	秋季	6.4	5.9	9.1	9.4	6.6	1.1
	冬季	-6.7	-7.4	-5.7	-4.5	-6.1	-9.9
降水量/mm	春季	50.0	39.8	23.4	33.0	82.9	70.9
	夏季	144.8	132.4	63.1	93.2	174.5	260.9
	秋季	65.1	52.9	32.9	43.5	93.7	102.8
	冬季	7.8	5.5	3.2	6.1	13.6	10.6
日照时数/h	春季	786.0	809.0	875.4	782.4	733.8	729.6
	夏季	753.6	780.8	891.8	775.6	711.8	608.1
	秋季	670.7	706.2	734.9	668.2	619.5	624.8
	冬季	673.0	701.2	701.3	658.2	609.4	695.1
蒸发量/mm	春季	679.8	693.8	900.6	682.4	590.1	503.1
	夏季	840.4	832.9	1164.4	838.5	779.4	569.6
	秋季	398.8	412.1	511.1	378.6	367.0	307.9
	冬季	178.6	185.7	168.2	146.8	200.0	196.4

气候因素	季节	项目	全流域	永昌	民勤	凉州	古浪	天祝
气温	春季	趋势斜率/(℃/10a)	0.697	0.529	0.836	0.658	0.816	0.534
	春季	趋势系数	0.4565*	0.3694**	0.4667*	0.4441*	0.5036*	0.3606***
	夏季	趋势斜率/(℃/10a)	0.471	0.453	0.669	0.456	0.565	0.141
	夏季	趋势系数	0.4626*	0.4222**	0.5830*	0.4693*	0.4681*	0.1562
	秋季	趋势斜率/(℃/10a)	0.456	0.269	0.680	0.391	0.586	0.294
	秋季	趋势系数	0.5097*	0.2395	0.5752*	0.3981**	0.5113*	0.3071***
	冬季	趋势斜率/(℃/10a)	-0.113	-0.239	0.053	-0.161	-0.040	-0.154
	冬季	趋势系数	-0.0556	-0.1192	0.0224	-0.0794	-0.0200	-0.0894
降水量	春季	趋势斜率/(mm/10a)	3.665	7.969	3.082	-0.052	5.049	5.979
	春季	趋势系数	0.1261	0.3114***	0.1473	0.0024	0.0985	0.1921
	夏季	趋势斜率/(mm/10a)	16.515	15.068	-1.700	4.894	13.062	51.455
	夏季	趋势系数	0.3002	0.2322	-0.0424	0.0872	0.1903	0.4955*
	秋季	趋势斜率/(mm/10a)	-12.194	-4.141	-3.665	-6.674	-13.284	-3.623
	秋季	趋势系数	-0.3500***	-0.1367	-0.1655	-0.2100	-0.2339	-0.0906
	冬季	趋势斜率/(mm/10a)	1.603	2.326	-0.155	0.895	2.034	1.270
	冬季	趋势系数	0.2236	0.4509*	-0.0332	0.1476	0.1436	0.1691
日照时数	春季	趋势斜率/(h/10a)	4.172	-12.766	6.074	8.499	16.096	2.956
	春季	趋势系数	0.0600	-0.1245	0.0927	0.1114	0.1908	0.0412
	夏季	趋势斜率/(h/10a)	-44.579	-61.173	-29.231	-56.204	-34.235	-42.052
	夏季	趋势系数	-0.4984*	-0.5318*	-0.3421***	-0.5449*	-0.3758**	0.3662**
	秋季	趋势斜率/(h/10a)	7.114	-1.090	-2.053	9.001	17.460	12.249
	秋季	趋势系数	0.1114	-0.141	-0.0283	0.1261	0.2553	0.1729
	冬季	趋势斜率/(h/10a)	1.649	-8.975	0.631	3.608	5.961	7.022
	冬季	趋势系数	0.0347	-0.1792	0.0141	0.0616	0.1179	0.1346
蒸发量	春季	趋势斜率/(mm/10a)	23.595	6.288	-5.913	12.156	18.478	30.683
	春季	趋势系数	0.2670	0.0600	-0.0574	0.1456	0.1277	0.3561***
	夏季	趋势斜率/(mm/10a)	6.200	10.232	62.140	-34.714	-1.179	-42.991
	夏季	趋势系数	0.0854	0.1049	0.5874*	-0.4567*	-0.0077	-0.4825*
	秋季	趋势斜率/(mm/10a)	38.841	38.712	57.423	10.245	47.647	29.494
	秋季	趋势系数	0.5638*	0.4549*	0.6592*	0.1510	0.4649*	0.4938*
	冬季	趋势斜率/(mm/10a)	4.305	14.162	-7.992	6.610	-14.454	25.014
	冬季	趋势系数	0.1342	0.3635***	-0.2112	0.2138	-0.2538	0.5840*

气候因素	季节	项目	全流域	永昌	民勤	凉州	古浪	天祝
气温	春季	趋势斜率/(℃/10a)	0.697	0.529	0.836	0.658	0.816	0.534
	春季	趋势系数	0.4565*	0.3694**	0.4667*	0.4441*	0.5036*	0.3606***
	夏季	趋势斜率/(℃/10a)	0.471	0.453	0.669	0.456	0.565	0.141
	夏季	趋势系数	0.4626*	0.4222**	0.5830*	0.4693*	0.4681*	0.1562
	秋季	趋势斜率/(℃/10a)	0.456	0.269	0.680	0.391	0.586	0.294
	秋季	趋势系数	0.5097*	0.2395	0.5752*	0.3981**	0.5113*	0.3071***
	冬季	趋势斜率/(℃/10a)	-0.113	-0.239	0.053	-0.161	-0.040	-0.154
	冬季	趋势系数	-0.0556	-0.1192	0.0224	-0.0794	-0.0200	-0.0894
降水量	春季	趋势斜率/(mm/10a)	3.665	7.969	3.082	-0.052	5.049	5.979
	春季	趋势系数	0.1261	0.3114***	0.1473	0.0024	0.0985	0.1921
	夏季	趋势斜率/(mm/10a)	16.515	15.068	-1.700	4.894	13.062	51.455
	夏季	趋势系数	0.3002	0.2322	-0.0424	0.0872	0.1903	0.4955*
	秋季	趋势斜率/(mm/10a)	-12.194	-4.141	-3.665	-6.674	-13.284	-3.623
	秋季	趋势系数	-0.3500***	-0.1367	-0.1655	-0.2100	-0.2339	-0.0906
	冬季	趋势斜率/(mm/10a)	1.603	2.326	-0.155	0.895	2.034	1.270
	冬季	趋势系数	0.2236	0.4509*	-0.0332	0.1476	0.1436	0.1691
日照时数	春季	趋势斜率/(h/10a)	4.172	-12.766	6.074	8.499	16.096	2.956
	春季	趋势系数	0.0600	-0.1245	0.0927	0.1114	0.1908	0.0412
	夏季	趋势斜率/(h/10a)	-44.579	-61.173	-29.231	-56.204	-34.235	-42.052
	夏季	趋势系数	-0.4984*	-0.5318*	-0.3421***	-0.5449*	-0.3758**	0.3662**
	秋季	趋势斜率/(h/10a)	7.114	-1.090	-2.053	9.001	17.460	12.249
	秋季	趋势系数	0.1114	-0.141	-0.0283	0.1261	0.2553	0.1729
	冬季	趋势斜率/(h/10a)	1.649	-8.975	0.631	3.608	5.961	7.022
	冬季	趋势系数	0.0347	-0.1792	0.0141	0.0616	0.1179	0.1346
蒸发量	春季	趋势斜率/(mm/10a)	23.595	6.288	-5.913	12.156	18.478	30.683
	春季	趋势系数	0.2670	0.0600	-0.0574	0.1456	0.1277	0.3561***
	夏季	趋势斜率/(mm/10a)	6.200	10.232	62.140	-34.714	-1.179	-42.991
	夏季	趋势系数	0.0854	0.1049	0.5874*	-0.4567*	-0.0077	-0.4825*
	秋季	趋势斜率/(mm/10a)	38.841	38.712	57.423	10.245	47.647	29.494
	秋季	趋势系数	0.5638*	0.4549*	0.6592*	0.1510	0.4649*	0.4938*
	冬季	趋势斜率/(mm/10a)	4.305	14.162	-7.992	6.610	-14.454	25.014
	冬季	趋势系数	0.1342	0.3635***	-0.2112	0.2138	-0.2538	0.5840*

季节	项目	全流域	永昌	民勤	凉州	古浪	天祝
春季	均值	0.6100	0.1567	0.0864	0.1691	0.1464	0.2465
	趋势斜率/(/a)	0.0013	0.0014	0.0004	0.0001	0.0021	0.0025
	趋势系数	0.7659*	0.6824*	0.7280*	0.0469	0.7918*	0.8732*
夏季	均值	0.3074	0.2943	0.1335	0.3166	0.2627	0.5301
	趋势斜率/(/a)	0.0035	0.0045	0.0011	0.0033	0.0048	0.0039
	趋势系数	0.7426*	0.7573*	0.7515*	0.7057*	0.6470*	0.6884*
秋季	均值	0.2144	0.1961	0.1080	0.2113	0.1991	0.3577
	趋势斜率/(/a)	0.0028	0.0026	0.0008	0.0022	0.0047	0.0035
	趋势系数	0.8117*	0.9177*	0.6768*	0.6968*	0.7648*	0.7517*
冬季	均值	0.1258	0.1207	0.0807	0.1144	0.1188	0.1945
	趋势斜率/(/a)	0.0016	0.0017	0.0007	0.0019	0.0022	0.0017
	趋势系数	0.9287*	0.7645*	0.9220*	0.9262*	0.8589*	0.7837*