1999—2006年石羊河流域植被對(duì)氣候變化的響應(yīng)研究.pdf

1、在全球變暖的大背景下，祁連山地區(qū)氣候也發(fā)生了一些變化，為了研究祁連山地區(qū)山地氣候變化特點(diǎn)，本文選取祁連山東段石羊河流域的植被來(lái)研究植被變化對(duì)氣候變化的響應(yīng)。植被具有非常明顯的年際變化和季節(jié)變化，氣候變化可以通過監(jiān)測(cè)植被動(dòng)態(tài)清晰地反映出來(lái)，在ArcGis軟件的支持下，遙感技術(shù)又日益成熟起來(lái)，利用遙感時(shí)序數(shù)據(jù)研究植被活動(dòng)已經(jīng)越來(lái)越有優(yōu)勢(shì)。本論文主要研究三方面的內(nèi)容：一是基于SPOT VEGETATION NDVI10天最大合成的NDVI時(shí)序

2、數(shù)據(jù)分析1999-2006年這8年之間NDVI的變化規(guī)律及其與氣溫、降水的相關(guān)關(guān)系。二是利用河西18個(gè)氣象站點(diǎn)、研究區(qū)內(nèi)3個(gè)自動(dòng)氣象站和7個(gè)常規(guī)氣象站的8年夏季氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)，運(yùn)用多元統(tǒng)計(jì)回歸方法，得到各年夏季氣溫和降水模型，并基于GIS手段制成柵格數(shù)據(jù)，與同期NDVI柵格數(shù)據(jù)在Arc Map中的RasterCalculator里輸入偏相關(guān)系數(shù)公式計(jì)算得到研究區(qū)夏季氣溫和降水與NDVI的相關(guān)系數(shù)分布圖，從而進(jìn)行植被與氣溫和降水的空間相關(guān)

3、關(guān)系研究。三是基于ENVI、MATLAB、TIMESAT軟件提取該流域8年來(lái)的植被物候信息，從而研究植被物候信息對(duì)氣候變化的響應(yīng)。
　　 經(jīng)過對(duì)以上三方面的研究，初步結(jié)果如下：
　　 一、通過對(duì)1999-2006這8年來(lái)林地和草地這兩種典型的自然植被類型的NDVI變化規(guī)律分析后發(fā)現(xiàn)：8年中林地和草地的NDVI都呈增加趨勢(shì)，但草地的線性增長(zhǎng)率要大于林地，說(shuō)明草地的植被改善狀況要好于林地。植被NDVI峰值的年際變化可以反映出

4、植被生長(zhǎng)力的年際變化特點(diǎn)。在8年中，草地的NDVI峰值顯著高于林地，二者的峰值都是逐年增加的，說(shuō)明這兩種植被類型生物量在逐年增加。NDVI幅度的變化也是反映植被生物量的變化情況的，其變化與峰值變化是一致的。8年來(lái)林地和草地的幅度變化依然呈穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)，還是說(shuō)明植被情況逐年在向好的方向發(fā)展。
　　 二、通過分析林地和草地與同期氣溫和降水的偏相關(guān)系數(shù)后發(fā)現(xiàn)：林地和草地與同期氣溫屬于中度相關(guān)，且草地與同期氣溫的相關(guān)性要大于林地。春季

5、氣溫的高低是影響石羊河流域植被春季NDVI變化的重要因子，但是林地和草地的NDVI線性增長(zhǎng)率在春季不是最高的，這可能跟高海拔地區(qū)春季溫度不如同緯度低海拔地區(qū)高有關(guān)。夏季氣溫與林地和草地呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明夏季氣溫對(duì)植被生長(zhǎng)有抑制作用。秋季氣溫只與林地相關(guān)程度較高，與草地的相關(guān)性不明顯，這說(shuō)明秋季氣溫的升高對(duì)林地的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，秋季氣溫的升高可能會(huì)延緩林地進(jìn)入衰退期的時(shí)間。冬季氣溫與同期的NDVI相關(guān)關(guān)系一般都不明顯。在這個(gè)季節(jié)，本流域林地

6、NDVI與同期氣溫呈正相關(guān)，草地則呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。林地和草地與同期降水之間屬于低度相關(guān)，只有林地與夏季降水具有很好的相關(guān)關(guān)系，這說(shuō)明在石羊河流域，降水對(duì)植被活動(dòng)的影響沒有氣溫大，氣溫才是該流域植被活動(dòng)的主控因素。
　　 三、通過分析林地和草地與氣溫和降水的滯后性后得出：林地和草地兩種植被類型的NDVI對(duì)氣候都存在滯后性，林地NDVI與提前一個(gè)月的氣溫偏相關(guān)性最高，也就是說(shuō)前一個(gè)月的氣溫對(duì)林地的影響比與之同期的氣溫影響更

7、大；但對(duì)于草地來(lái)說(shuō)，同期氣溫和前一個(gè)月氣溫對(duì)草地的影響差別不大，偏相關(guān)系數(shù)都較高。所以，林地的NDVI比草地更具有對(duì)氣溫的明顯滯后性。但降水對(duì)兩種植被都不存在滯后性影響。
　　 四、經(jīng)過分析夏季NDVI與同期氣溫和降水的相關(guān)關(guān)系空間分布圖后得出：南部祁連山地冷龍嶺北坡一帶相關(guān)系數(shù)較高，且NDVI與氣溫呈負(fù)相關(guān)，中部走廊平原區(qū)和北部低山丘陵區(qū)都沒有相關(guān)關(guān)系，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，NDVI值大于等于0.3的像元占總數(shù)的2.07％，幾乎全部分布在南

8、部祁連山地一帶，也就是寒溫性針葉林的植被類型區(qū)內(nèi)和部分草甸區(qū)。通過與植被類型圖層進(jìn)行疊加，并用Zonal統(tǒng)計(jì)分區(qū)工具計(jì)算相關(guān)系數(shù)大于等于0.3的林地像元數(shù)有492個(gè)，草地有334個(gè)，分別占58.9％和41.1％，再一次證明林地對(duì)夏季氣溫的響應(yīng)比草地敏感。同樣，夏季NDVI與同期降水間的相關(guān)系數(shù)較高的地區(qū)也是分布在南部祁連山地，而且呈正相關(guān)，中部走廊平原區(qū)和北部低山丘陵區(qū)基本都沒有相關(guān)關(guān)系。統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，相關(guān)系數(shù)大于等于0.3的像元數(shù)只有1

9、0個(gè)，占總像元數(shù)的0.024％，再一次證明，在本研究區(qū)，夏季降水不是夏季NDVI變化的主控因素，氣溫才是控制植被變化的主控因素。
　　 五、通過對(duì)流域內(nèi)林地和草地植被生長(zhǎng)季開始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間，生長(zhǎng)季長(zhǎng)度等物候信息的提取和分析，得出：草地的生長(zhǎng)季開始的時(shí)間要晚于林地生長(zhǎng)季開始的時(shí)間，在這8年中，林地和草地的生長(zhǎng)季開始時(shí)間都有提前的趨勢(shì)。林地生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)間要晚于草地，8年中對(duì)于生長(zhǎng)季結(jié)束時(shí)間而言，林地有延后的趨勢(shì)，草地變化不明顯。林