1999—2006年石羊河流域植被對氣候變化的響應(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研究植被變化對氣候變化的響應(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)測植被動態(tài)清晰地反映出來，在ArcGis軟件的支持下，遙感技術(shù)又日益成熟起來，利用遙感時(shí)序數(shù)據(jù)研究植被活動已經(jīng)越來越有優(yōu)勢。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年來的植被物候信息，從而研究植被物候信息對氣候變化的響應(yīng)。
　　 經(jīng)過對以上三方面的研究，初步結(jié)果如下：
　　 一、通過對1999-2006這8年來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，但草地的線性增長率要大于林地，說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年來林地和草地的幅度變化依然呈穩(wěn)定增長的趨勢，還是說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)，說明夏季氣溫對植被生長有抑制作用。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，這說明秋季氣溫的升高對林地的生長具有促進(jìn)作用，秋季氣溫的升高可能會延緩林地進(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，這說明在石羊河流域，降水對植被活動的影響沒有氣溫大，氣溫才是該流域植被活動的主控因素。
　　 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，也就是說前一個(gè)月的氣溫對林地的影響比與之同期的氣溫影響更

7、大；但對于草地來說，同期氣溫和前一個(gè)月氣溫對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比草地更具有對氣溫的明顯滯后性。但降水對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、通過對流域內(nèi)林地和草地植被生長季開始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間，生長季長度等物候信息的提取和分析，得出：草地的生長季開始的時(shí)間要晚于林地生長季開始的時(shí)間，在這8年中，林地和草地的生長季開始時(shí)間都有提前的趨勢。林地生長季結(jié)束時(shí)間要晚于草地，8年中對于生長季結(jié)束時(shí)間而言，林地有延后的趨勢，草地變化不明顯。林