祁连山地区植被动态变化及遥感物候对气候变化的响应
文献类型：学位论文
| 作者 | 李程 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 庄大方 ; 何剑锋 |
| 关键词 | 祁连山 遥感物候 气候变化 遥感 NDVI 交互作用 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 近几十年来，全球气候发生了显著地变化，尤其是全球气温变暖问题，已经引起了世界各国家、组织和社会团体的关注。祁连山地区位于我国典型气候过渡带，人为干扰较少，近年来气候变化明显。通过遥感可以大面积、更快地掌握植被遥感物候和空间分布等信息，为气候变化趋势提供重要的指示，可以更好地理解我国典型气候过渡带气候变化及其植被对全球变化的响应过程提供基础。本研究利用考虑地形影响的高斯距离加权插值方法对站点气象数据插值，获取了研究区2000-2019年间研究区逐年、逐月平均气温、降水量、平均风速和日照时长等气候因子的空间栅格数据，利用线性回归分析了各气候因子20年间变化趋势；利用重心分析法分析了NDVI、气温、降水、风速和日照时长等植被和气候要素 20年间时空动态变化模式，并分析了NDVI与气候因子逐年重心在东西和南北两个方向移动的相关性，揭示祁连山地区植被生长动态变化的整体时空格局；以基于去云去雪算法生产的MODIS-NDVI数据产品为数据源，利用不对称高斯拟合算法和动态阈值法分别提取研究区2000-2019年间草地和林地两种自然植被覆盖类型的生长季起始期（Start of the Season，SOS）、生长季结束期（End of the Season，EOS）、生长季中期（Mid of the Season，MOS）和生长季长度（Length of the Season，LOS）四个遥感物候参数，利用线性回归分析了各物候参数20年间变化趋势，同时加入耕地样本对比人为扰动和自然生态系统植被变化影响因素的差异；利用地理探测器解释度??值定量化探测了逐年、逐月平均气温、降水量、平均风速和日照时长变化量及其间两两交互作用对草、林和农作物等的不同遥感物候参数变化量的解释度，以此分析草地、林地等自然植被与耕地为代表的人类活动影响植被对单一和交互气候变化响应规律的异同。结论如下： （1）祁连山地区2000-2019年20年间气候发生了显著变化祁连山地区2000-2019年20年间，气温整体呈升高趋势，升高1~1.5℃之间，大部分地区气温变缓略高于全球气候变暖1.09℃的趋势，逐年平均气温重心表现为较明显西北向移动趋势，西部山区气温升高幅度高于东部地区，3、4、8、12月气温升提高趋势明显，1月整体呈降温趋势；降水量整体呈增加趋势， 20年间增加60~80mm，逐年重心表现为东南向移动趋势但趋势不显著，东南部地区增加趋势明显高于西北部，6月西北部、7月和8月东南部降水量增加趋势明显；风速表现为东部风速呈增大趋势，20年间增大0.6~0.8m/s，而西部呈减小趋势，20年间减小0.2~0.4m/s，逐年重心表现为明显东南向移动趋势，各月东部风速均有明显增加，4月西部风速减小趋势明显；日照时长整体呈缩短趋势，20年间缩短100~200h，逐年重心表现为先西北向后东南向移动趋势，6月和8月缩短趋势明显，9月日照时长呈延长趋势。 （2）祁连山地区2000-2019年20年间植被整体“绿度”呈向西北方向发展趋势以逐年NDVI重心矢量移动表征研究区内植被整体在空间维度上的变化格局：NDVI逐年重心表现为较明显西北向移动趋势，即研究区“绿度”向西北移动；NDVI逐年重心移动格局与年平均风速逐年重心移动格局耦合性最高，表现为较强的负相关性，说明植被“绿度”的空间变化格局受年平均风速空间变化格局影响较为明显。 （3）研究区内2000-2019年20年间植被遥感物候发生了显著变化以各植被物候参数的变化趋势表征研究区内植被时间维度上的变化格局：草地、林地和耕地三种植被SOS整体呈提前趋势，提前约5~15d，生长季整体呈前移趋势；耕地EOS整体呈推后趋势，推后约20d以上，LOS整体呈延长趋势，延长约20d以上；东南部草地和林地EOS呈推后趋势，推后约5~20d，LOS呈延长趋势，延长约20d以上；西部、北部草地和林地EOS呈提前趋势，提前约10d以上，LOS呈缩短趋势，缩短约10d以上。 （4）不同时期不同气候因子交互作用显著影响了植被遥感物候变化不同时期、不同气候因子变化量交互作用对不同植被类型各遥感物候因子变化量的解释度显著高于单一时期单一气候因子变化量的解释度，且呈非线性增强趋势（即????1∩??2>????1+????2）。气温和降水量属于直接作用植被生理活动的气候因子；降水量的变化量与其他气候因子交互作用对植被遥感物候变化影响较大，且对植被遥感物候的影响存在一定的滞后性，其他气候因子多与降水量进行交互进而对植被遥感物候产生影响；气温则是实时性影响因子；风速是综合性气象影响因子，其通过影响温度和蒸散发进而影响植被物候；日照时长既是影响作物光合作用的植被生长直接影响因子，又是与降水量、气温变化等关系密切的综合性气象影响因子。冬季气候因子变化量对植被遥感物候有较大影响。主要表现为秋、冬季节降水量的增加与第二年春季温度的升高共同作用，为植被生长提供了充足的水热条件，促进了植被的生长。 （5）人为扰动和自然生态系统植被变化影响因素差异气候变化是影响植被生长的主要因素，耕地同时也会受人类活动的影响，人类活动通过其主观能动性有选择性地集中连片地种植特定植被（作物）类型，实施灌溉、田块整理等措施，耕地SOS等遥感物候参数相似变化趋势的空间分布较草地、林地更为集中连片，时间分布规律呈分段式，20年间遥感物候变化规律与草地、林地基本一致。通过遥感手段获取大尺度植被遥感物候，并与气候变化进行定量化相关性分析，可以更好地理解我国典型气候过渡带植被对全球气候变化的响应过程和作用机理，同时对祁连山地植被保护、生态建设及碳汇功能评价等具有参考价值。 |
| 学科主题 | 地图学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 182 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/186897]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李程. 祁连山地区植被动态变化及遥感物候对气候变化的响应[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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