青藏高原积雪对草地植被春季物候的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 黄珂 |
| 答辩日期 | 2023-07 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 郑度 |
| 关键词 | 高寒生态系统 积雪动态 遥感 植被物候 驱动分析 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 学位专业 | 地理学 |
| 英文摘要 | 青藏高原是世界上海拔最高面积最大的高原，拥有独特的高山草原生态系统。在气候变化背景下，青藏高原地区季节性积雪深度已发生显著的改变，其变化将通过驱动水分、养分的变化而影响植被动态，这已成为气候变化研究的热点之一。基于遥感反演物候（例如Normalized Difference Vegetation Index,NDVI 等）的研究表明，青藏高原的春季物候在气候变化的影响下显著提前，但生长季前的积雪存在导致遥感反演的生长季开始期（start of season, SOS）产生偏差，增强植被-积雪关系的不确定性。近年来，不同的新型植被指数和荧光产品的兴起对解决这个问题提供了有利的机会。鉴于此，本研究拟结合多种遥感指数数据集、FLUX 观测数据和气象观测数据，研究青藏高原积雪动态对物候的影响规律和机制。本研究着眼于评估并筛选出最能反映高原SOS 变化的遥感产品和植被指数，并进一步探索积雪如何驱动春季物候变化，以及初步探索积雪对植被生产力的影响。本研究用MODIS 的NDVI、normalized difference phenology index, NDPI(normalized difference phenology index)和PPI(The plant phenology index)产品作为光学结构物候的反演数据源， CSIF (Contiguous SIF dataset) 荧光遥感数据作为植被光合生理物候的反演数据源，用TIMESAT 软件提取春季物候，并使用地面观测数据和FLUX 通量GPP (gross primary productivity)数据进行物候反演精度可靠性评价，通过移动窗口检测方法从MODIS 积雪数据集中提取积雪持续时间SCD (snow cover duration)和ESS (End of snow season)融雪日期；线性回归用于检测春季物候SOS 和积雪参数SCD 和ESS 的多年变化趋势；应用增强回归树和结构方程模型探讨不同气候因素驱动春季物候的贡献率的空间格局以及积雪对春季物候和植被生产力的连锁效应。我们的主要发现如下：1）2003-2015 年非生长季SCD 略有下降。高原上的积雪面积在秋季和冬末呈现出两个独立的峰值。SCD 增大主要出现在高原中东部地区，SCD 减少区主要出现在高原其他地区。2) 基于CSIF 的8d 数据与实地观测FLUX 数据高度一致，SIF 和NDPI 在生长季前无积雪和有积雪地区都表现良好。相比之下，归一化植被指数（NDVI）与实地观测数据的相关性没有SIF 和NDPI 高。研究发现，与NDPI 相比，非生长季雪季结束提前导致NDVI 反演的SOS 存在一定的“伪提前”。而SIF和NDPI 不受积雪影响，二者在探究青藏高原不同海拔SOS 的变化和空间分布特征方面存在很强的一致性。3）本文使用NDPI 和SIF 反演高寒植被的SOS 进一步发现，SOS 的提前出现在高原东部，推迟主要出现在高原西部。与温度和降水相比，积雪作为SOS 主要驱动要素占高山植被面积的10%以上，但是，相对贡献整体弱于春季温度和春季降水。ESS 对SOS 的影响比SCD 更明显，尤其是对于高原西部的植被。在高海拔地区，积雪会增加暖积温（Growing Degree Days, GDD）来提前SOS，而在低海拔地区，积雪会增加冷积温（Freezing Degree Days, FDD）来提前SOS。对于北坡植被，积雪主要有助于保持土壤中的水分，这有利于SOS 提前，而针对南坡的植被，积雪会共同作用于土壤湿度和温度，从而驱动SOS 的年际变化。春季降水越多则降低了植被生产力对积雪的敏感性。与ESS相比，SCD 对GPP 的影响更大。SCD 提高了春季土壤湿度，但提前的SOS 消耗了土壤水分，导致春季土壤湿度减少，积雪时长和春季物候对春季土壤湿度的影响相反，进而对生长季生产力存在拮抗或者协同的影响。本项目的创新点在于，通过遥感与长期观测相结合，降低了新遥感植被指数反演青藏高原草原物候的不确定性，用NDPI 和SIF 精确反演了区域尺度的春季物候和年际动态；此外，本项目还考虑了不同气候因素（气温、降水和非生长季降雪）对SOS 的影响以及高原积雪驱动春季物候对GPP 的连锁作用。研究发现，积雪可以调节土壤水或土壤温度，从而改变不同海拔/坡度的植物物候/生产力动态。本研究有助于从物候学的角度加强积雪对生态系统影响的理解，也为其他受积雪影响的生态系统地表物候评估提供了新的视角。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 60 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199934]  |
| 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 | 黄珂. 青藏高原积雪对草地植被春季物候的影响[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。