Spatio-temporal variations of NDVI and its driving factors in the Tianshan Mountains（1982-2021）

DU Qi; YANG Xuefeng

doi:10.11714/acta.snus.ZR20250182

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Spatio-temporal variations of NDVI and its driving factors in the Tianshan Mountains（1982-2021）

更新时间：2026-04-03

- Spatio-temporal variations of NDVI and its driving factors in the Tianshan Mountains（1982-2021）
- Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni Pages: 1-10(2026)
- 作者机构：
  
  1.新疆师范大学地理科学与旅游学院，新疆乌鲁木齐 830054
  2.新疆干旱区湖泊环境与资源实验室，新疆乌鲁木齐 830017
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.11714/acta.snus.ZR20250182
  CLC： K909
- Received：01 September 2025，
  
  Revised：2025-12-21，
  
  Accepted：19 January 2026，
  
  Online First：03 April 2026，
- 稿件说明：
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DU Qi, YANG Xuefeng. Spatio-temporal variations of NDVI and its driving factors in the Tianshan Mountains（1982-2021）[J/OL]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2026, 1-10.
DOI：

DU Qi, YANG Xuefeng. Spatio-temporal variations of NDVI and its driving factors in the Tianshan Mountains（1982-2021）[J/OL]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2026, 1-10. DOI： 10.11714/acta.snus.ZR20250182.

摘要

植被动态变化是多因素共同作用的结果，在干旱和半干旱地区，植被动态对气候变化更加敏感。天山是全球干旱区最大的山脉，天山植被的变化情况及其驱动因素的贡献程度目前尚不清楚。鉴于此，本研究利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验方法，研究了1982—2021年天山年际和季节性植被时空变化模式，并利用地理探测器模型，量化自然因素对归一化植被指数（NDVI）的影响。结果表明，天山NDVI整体呈增加趋势，增速为0.001 6 a

-1

，明显出现绿化趋势，但在天山中段北部呈局部退化趋势。海拔、降水、气温间的相互作用，及其与其他因子［如饱和水气压差（VDP）等］的相互作用对天山植被分布起主要作用，且气候因子对植被变化的影响显著增加。本研究可为天山的生态安全和可持续发展提供科学依据。

Abstract

Vegetation dynamics are driven by multiple factors and are particularly sensitive to climate in arid and semi-arid regions. The Tianshan Mountains， as the largest mountain range in the world’s arid regions， have undergone significant vegetation changes， yet the drivers behind these changes and their relative contributions remain insufficiently understood. To address this， we used Theil-Sen median trend analysis and Mann-Kendall test to analyze interannual and seasonal spatiotemporal patterns from 1982 to 2021， and applied a Geodetector model to quantify the effects of natural factors on the normalized difference vegetation index （NDVI）. Results revealed an overall increasing trend in NDVI （slope 0.001 6 a

-1

）， indicating a marked greening， with localized degradation in the northern part of the central Tianshan. The spatial distribution of vegetation was primarily shaped by interactions among elevation， precipitation， and temperature， as well as between these factors and other environmental variables （e.g.，VDP）. The impact of climatic factors on vegetat

ion change has increased significantly over the period. This study provides a scientific basis for informing ecological security and sustainable development in the Tianshan.

关键词

Keywords

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陈秀妍，付碧宏，时丕龙，等， 2019 . 2000—2016年中亚天山植被变化及气候分异研究［J］. 干旱区地理， 42 （ 1 ）： 162 - 171 .

杜加强，赵晨曦，贾尔恒 . 阿哈提，等， 2016 . 近30 a新疆月NDVI动态变化及其驱动因子分析［J］. 农业工程学报， 32 （ 5 ）： 172 - 181 .

金晓亮，孙慧兰，叶茂，等， 2025 . 伊犁河流域植被覆盖时空变化趋势及驱动力［J］. 中山大学学报（自然科学版）（中英文）， 64 （ 2 ）： 42 - 55 .

王劲峰，徐成东， 2017 . 地理探测器：原理与展望［J］. 地理学报， 72 （ 1 ）： 116 - 134 .

吴晓全，王让会，李成，等， 2016 . 天山植被NPP时空特征及其对气候要素的响应［J］. 生态环境学报， 25 （ 11 ）： 1848 - 1855 .

郑景云，方修琦，吴绍洪， 2018 . 中国自然地理学中的气候变化研究前沿进展［J］. 地理科学进展， 37 （ 1 ）： 16 - 27 .

朱士华，艳燕，邵华，等， 2017 . 1980—2014年中亚地区植被净初级生产力对气候和CO 2 变化的响应［J］. 自然资源学报， 32 （ 11 ）： 1844 - 1856 .

AIZEN V B ， AIZEN E M ， MELACK J M ， et al ， 1997 . Climatic and hydrologic changes in the Tien Shan， central Asia ［J］. J Clim ， 10 （ 6 ）： 1393 - 1404 .

BAI Y ， WU J ， XING Q ， et al ， 2008 . Primary production and rain use efficiency across a precipitation gradient on the Mongolia plateau ［J］. Ecology ， 89 （ 8 ）： 2140 - 2153 .

CHEN L ， LI H ， ZHANG P ， et al ， 2015 . Climate and native grassland vegetation as drivers of the community structures of shrub-encroached grasslands in Inner Mongolia， China ［J］. Landsc Ecol ， 30 （ 9 ）： 1627 - 1641 .

CHEN J M ， JU W ， CIAIS P ， et al ， 2019 . Vegetation structural change since 1981 significantly enhanced the terrestrial carbon sink ［J］. Nat Commun ， 10 （ 1 ）： 4259 .

deLa BARRERA F ， HENRÍQUEZ C ， 2017 . Vegetation cover change in growing urban agglomerations in Chile ［J］. Ecol Indic ， 81 ： 265 - 273 .

FAO ， IIASA ， 2023. Harmonized world soil database version 2.0 . Rome and Laxenburg ［EB/OL］.（ 2023-09-18 ）［ 2024-10-12 ］. https：//doi.org/10.4060/cc3823en https://doi.org/10.4060/cc3823en .

GHEBREZGABHER M G ， YANG T ， YANG X ， et al ， 2020 . Assessment of NDVI variations in responses to climate change in the Horn of Africa ［J］. Egypt J Remote Sens Space Sci ， 23 （ 3 ）： 249 - 261 .

HE X ， ZHANG F ， CAI Y ， et al ， 2023 . Spatio-temporal changes in fractional vegetation cover and the driving forces during 2001-2020 in the northern slopes of the Tianshan Mountains， China ［J］. Environ Sci Pollut Res Int ， 30 （ 30 ）： 75511 - 75531 .

JEONG S ， RYU Y ， GENTINE P ， et al ， 2024 . Persistent global greening over the last four decades using novel long-term vegetation index data with enhanced temporal consistency ［J］. Remote Sens Environ ， 311 ： 114282 .

JIANG W ， YUAN L ， WANG W ， et al ， 2015 . Spatio-temporal analysis of vegetation variation in the Yellow River Basin ［J］. Ecol Indic ， 51 ： 117 - 126 .

LI P ， WANG J ， LIU M ， et al ， 2021 . Spatio-temporal variation characteristics of NDVI and its response to climate on the Loess Plateau from 1985 to 2015 ［J］. Catena ， 203 ： 105331 .

LI T ， ZHANG Q ， WANG G ， et al ， 2023 . Ecological degradation in the Inner Mongolia reach of the Yellow River Basin， China： Spatiotemporal patterns and driving factors ［J］. Ecol Indic ， 154 ： 110498 .

LI Y ， CHEN Y ， SUN F ， et al ， 2021 . Recent vegetation browning and its drivers on Tianshan Mountain， Central Asia ［J］. Ecol Indic ， 129 ： 107912 .

LIU H ， JIAO F ， YIN J ， et al ， 2020 . Nonlinear relationship of vegetation greening with nature and human factors and its forecast-A case study of Southwest China ［J］. Ecol Indic ， 111 ： 106009 .

LIU S ， HUANG S ， XIE Y ， et al ， 2019 . Spatial-temporal changes in vegetation cover in a typical semi-humid and semi-arid region in China： Changing patterns， causes and implications ［J］. Ecol Indic ， 98 ： 462 - 475 .

MEHMOOD K ， AHMAD ANEES S ， MUHAMMAD S ， et al ， 2024 . Analyzing vegetation health dynamics across seasons and regions through NDVI and climatic variables ［J］. Sci Rep ， 14 （ 1 ）： 11775 .

MUÑOZ SABATER J ， 2019 . ERA5-Land monthly averaged data from 1950 to present ［EB/OL］. （ 2019-06-23 ）［ 2024-08-27 ］. https：//cds.climate.copernicus.eu/datasets https://cds.climate.copernicus.eu/datasets .

NOAA National Centers for Environmental Information ， 2022 . ETOPO 2022 15 arc-second global relief model . （ 2023-12-08 ）［ 2025-05-24 ］. https：//doi.org/10.25921/fd45-gt74 https://doi.org/10.25921/fd45-gt74 .

PENG J ， LIU Z ， LIU Y ， et al ， 2012 . Trend analysis of vegetation dynamics in Qinghai-Tibet Plateau using Hurst exponent ［J］. Ecol Indic ， 14 （ 1 ）： 28 - 39 .

PENG W ， KUANG T ， TAO S ， 2019 . Quantifying influences of natural factors on vegetation NDVI changes based on geographical detector in Sichuan， western China ［J］. J Clean Prod ， 233 ： 353 - 367 .

PETTORELLI N ， VIK J O ， MYSTERUD A ， et al ， 2005 . Using the satellite-derived NDVI to assess ecological responses to environmental change ［J］. Trends Ecol Evol ， 20 （ 9 ）： 503 - 510 .

PIAO S ， WANG X ， CIAIS P ， et al ， 2011 . Changes in satellite-derived vegetation growth trend in temperate and boreal Eurasia from 1982 to 2006 ［J］. Glob Change Biol ， 17 （ 10 ）： 3228 - 3239 .

PIAO S ， WANG X ， PARK T ， et al ， 2020 . Characteristics， drivers and feedbacks of global greening ［J］. Nat Rev Earth Environ ， 1 （ 1 ）： 14 - 27 .

RIIHIMÄKI H ， HEISKANEN J ， LUOTO M ， 2017 . The effect of topography on Arctic-Alpine aboveground biomass and NDVI patterns ［J］. Int J Appl Earth Obs Geoinf ， 56 ： 44 - 53 .

TRUJILLO E ， MOLOTCH N P ， GOULDEN M L ， et al ， 2012 . Elevation-dependent influence of snow accumulation on forest greening ［J］. Nat Geosci ， 5 （ 10 ）： 705 - 709 .

WANG X ， PIAO S ， CIAIS P ， et al ， 2011 . Spring temperature change and its implication in the change of vegetation growth in North America from 1982 to 2006 ［J］. Proc Natl Acad Sci USA ， 108 （ 4 ）： 1240 - 1245 .

XU H J ， WANG X P ， YANG T B ， 2017 . Trend shifts in satellite-derived vegetation growth in Central Eurasia， 1982-2013 ［J］. Sci Total Environ ， 579 ： 1658 - 1674 .

XU Y ， YANG J ， CHEN Y ， 2016 . NDVI-based vegetation responses to climate change in an arid area of China ［J］. Theor Appl Climatol ， 126 （ 1 ）： 213 - 222 .

YAN Y ， PIAO S ， HAMMOND W M ， et al ， 2024 . Climate-induced tree-mortality pulses are obscured by broad-scale and long-term greening ［J］. Nat Ecol Evol ， 8 （ 5 ）： 912 - 923 .

ZHANG Y ， LIU L Y ， LIU Y ， et al ， 2021 . Response of altitudinal vegetation belts of the Tianshan Mountains in northwestern China to climate change during 1989-2015 ［J］. Sci Rep ， 11 ： 4870 .

ZHANG Y ， ZHANG L ， WANG J ， et al ， 2023 . Quantitative analysis of NDVI driving factors based on the geographical detector model in the Chengdu-Chongqing region， China ［J］. Ecol Indic ， 155 ： 110978 .

ZHAO L ， DAI A ， DONG B ， 2018 . Changes in global vegetation activity and its driving factors during 1982-2013 ［J］. Agric For Meteor ， 249 ： 198 - 209 .

ZHONG Z ， HE B ， WANG Y P ， et al ， 2023 . Disentangling the effects of vapor pressure deficit on northern terrestrial vegetation productivity ［J］. Sci Adv ， 9 （ 32 ）： eadf3166 .

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