一、项目背景

陕西黄河流域是国家生态安全战略格局的重要组成部分，区域长期以来开展的退耕还林（草）工程、坡耕地整治、治沟造地等生态环境建设工程，使得植被覆盖得到迅速恢复和增加，植被指数增长率远高于全国平均水平，生态环境逐渐改善。区域生态系统服务功能也整体向健康方向发展，植被的改善不仅有助于调节水沙关系，缓解区域水土流失问题，还能够增加植被碳汇、涵养水源。但同时在全球变暖的背景下，干旱、洪涝等极端天气现象加剧，气候异常及气象灾害成为影响区域生态安全的关键因素，陕西黄河流域生态环境依然较为脆弱。在山洪项目、卫星工程等多项目支持下，研究团队聚焦陕西黄河流域生态环境保护和恢复气象保障需求，针对陕西黄河流域荒漠、草原、森林、湿地、农田、城市等典型生态系统关键问题，持续开展陕西黄河流域生态卫星遥感反演技术、生态服务功能气象影响评估技术及气候影响贡献率定量化评价技术研究，分专题探讨了气候变化背景下典型生态系统演变规律和响应机制，提出区域生态保护和恢复气象保障建议和措施。

二、项目主要研究内容

1、陕西黄河流域生态气象监测分析技术

基于多源卫星遥感观测数据，结合气象站、水文站、环境站等地面观测资料，建立多源数据融合的植被、水体、土壤、大气等生态环境因子卫星反演监测技术，充分发挥FY、EOS-MODIS等卫星数据高时间分辨率长时间连续观测优势和Landsat-TM、GF、Sentinel等卫星数据高空间分辨率观测优势，并不断探索NASA轨道碳观测卫星OCO-2、空间站激光雷达GEDI等、重力卫星GRACE等新技术在生态环境监测中的应用方法，同时利用DMSP_OLS和NPP_VIIRS卫星灯光数据监测城市发展和人类活动，为陕西黄河流域生态环境监测提供宏观、客观、科学的数据支撑。

2、生态系统服务功能气象影响评估技术

优化陕西黄河流域水土保持、防风固沙、水源涵养、植被固碳气象影响评估模型，形成区域长时间序列生态服务功能数据集。利用RUSLE模型（土壤流失方程），通过潜在水蚀量和实际水蚀量计算，建立陕西黄河流域水土保持能力气象影响评估模型，掌握气象条件对土壤水力侵蚀的影响。利用RWEQ模型（修正土壤风蚀方程），通过潜在风蚀量和实际风蚀量计算，建立陕西黄土高原防风固沙能力气象影响评估模型，掌握气象条件对土壤风力侵蚀的影响。基于水量平衡法，结合产水量模型和径流量模型，构建陕西黄土高原水源涵养能力气象影响评估模型，掌握气候变化对区域水资源及植被生态需水量的影响。利用基于过程的CASA模型，结合基于Biome-BGC模型的MODIS植被生产力数据，建立植被固碳能力评估方法，为地方应对气候变化提供决策服务，助力碳达峰目标与碳中和愿景。

3、气候影响贡献率定量化评价技术

建立数理统计模型,对比陕西黄河流域生态工程建设前后生态环境变化差异，分析生态环境和气候因子相互作用关系，探讨区域生态环境与气候变化的相互反馈机制，构建基于气象要素的潜在生物量估算模型,建立影响植被变化的气候影响贡献率定量化指标，分离人为作用和气候作用影响，确定影响区域生态环境变化的主要驱动因子，划分植被对气候变化响应的敏感脆弱区域，评估生态文明建设工程效益，为区域生态保护和高质量发展提供技术支撑。

4、陕西黄河流域典型生态气象系监测评估技术

聚焦陕西黄河流域典型生态系统关键问题，开展精细化生态气象监测评估工作。针对荒漠草原生态系统，开展毛乌素沙漠南缘沙尘移动路径、沙尘天气变化，易起沙尘区域，防风固沙能力等多角度分析研究。针对森林草原生态系统，开展黄土高原退耕还林（草）区域植被覆盖、生产力及生态服务功能变化分析研究。针对农田生态系统，开展土壤干旱、作物生物量及果树花期变化研究。针对湿地生态系统，开展红碱淖湿地和黄河湿地水体面积变化、土地覆盖/利用变化分析研究。针对城市生态系统，开展大气污染、城市灯光、区域协同发展分析研究。

三、项目推广应用取得效益

绿色陕西生态文明建设成果推广工作成效显著。研制的植被覆盖度变化分布图，直观的反映了陕西黄河流域由黄变绿的巨大转变，向政府提供的决策服务材料多次获得领导批示肯定。制作发布了《陕西省植被覆盖变化图集》，结果显示陕西绿色向北推进400公里，首次客观定量地描述了陕西省生态建设工程所取得的成效，引起国内外媒体关注。 2014以来年，气象部门将卫星遥感图记录下的陕西近13年来生态环境变化，凝练成评估报告，呈交给省委、省政府。“陕西省生态环境整体向良性发展，局部问题不容忽视。”“我省绿色版图持续大”“以陕北为核心的黄土高原地区成为全国连片增绿幅度最大地区”多份科学客观的报告回应社会关切，为建设“美丽陕西”凝聚了广泛共识。在陕西省重大水利枢纽工程东庄水库建设、大荔黄河沿岸河道侵蚀治理等方面，气象的遥感监测评估均发挥了重要的支撑作用。2021年，习近平总书记来陕考察时，植被覆盖度产品作为陕西省生态文明建设成果向领导展示。针对荒漠、草原、森林、水体、湿地、城市等不同生态环境区域特点，开展精细化生态气象技术支撑服务。围绕毛乌素沙地治理，利用卫星遥感对长城沿线风沙区进行防风固沙功能监测评估，《毛乌素沙漠南缘长城沿线风沙区治沙成效显著》引起地方政府广泛关注。聚焦黄河流域陕西段生态环境保护和经济发展，利用卫星夜间灯光数据反映经济社会发展情况，研究陕西黄河流域社会经济和生态环境的发展情况及两者的协同性，为陕西黄河流域高质量发展出谋划策。形成黄河流域陕西段生态保护与可持续发展评估报告：进入新世纪的二十年，我省黄河流域社会经济与植被生态价值同步增加，水沙治理取得显著成效，生态环境总体向好、局部良性循环，面临水资源供需矛盾。