复合高温干旱事件的时空变化及其对植被的影响——以中国北方半干旱半湿润区为例
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘子涵 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 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 | 莫兴国 ; 胡实 |
| 关键词 | 复合高温干旱事件 植被生产力 半干旱半湿润区 遗留效应 弹性指数 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 在全球气候变暖背景下，复合高温干旱事件（Compound Drought and Hot event，CDHE）呈现出频发和增强的趋势，严重威胁了植被生产力和生态系统稳定性。基于日尺度的标准化降水指数（Standardized Precipitation Index，SPI）与日最高温数据，获取了1980~2018年我国北方半干旱半湿润区复合高温干旱事件的时空格局，在对复合高温干旱事件时空变化成因分析的基础上，基于总初级生产力（Gross Primary Productivity，GPP）和日光诱导叶绿素荧光（Solar-induced Chlorophyll Fluorescence，SIF）数据研究了典型复合高温干旱事件发生过程中植被生产力及其遗留效应的变化特征，并采用随机森林模型、广义加性模型等方法解析了典型复合高温干旱事件遗留效应的影响因子。主要结论如下： （1）1980s以来，研究区CDHEs的历时与频率均呈上升趋势。2010s研究区南部及北部CDHEs频率较1980s分别增加了20~50次和10~30次，总历时超过11天/年的区域占比由28.3%上升至56.7%。CDHEs由局部频发向区域普遍频发演化。1980s发生频率超过4次/年，总历时高于11天/年的区域以研究区中部为主，1990s频发区域南移至研究区南部；2000s以来，CDHEs在整个研究区普遍发生，2000s和2010s分别有87.66%和59.2%的区域CDHEs的发生频率超过4次/年，总历时也普遍超过11天/年。受短历时高温事件占比下降的影响，不同程度短历时复合高温干旱事件均呈现占比下降的趋势；由于干旱事件发生日期呈现推迟的趋势，复合高温干旱事件的发生日期由6月向7、8月推迟。高温事件和高温干旱同步发生率对CDHEs具有一致的空间格局，各子流域高温事件、高温干旱同步发生率与CDHEs历时的偏相关系数分别大于0.95和0.83，说明高温事件和高温干旱同步发生率是影响CDHEs发生的主要因素。 （2）复合高温干旱事件会造成植被生产力的损失。与1982~1999年相比，2000s研究区GPP异常呈现明显的下降趋势，其中东北部的下降幅度最显著，由-21gC m-2 day-1下降到了-28gC m-2 day-1以下。由于森林区域极端CDHEs发生较频繁，不同植被类型GPP异常的变化率依次为：森林（-0.25gC m-2 day-1 yr-1）＜草原（-0.17gC m-2 day-1 yr-1）＜农田（-0.15gC m-2 day-1 yr-1）。在研究区选取了五场典型复合高温干旱事件，对典型事件的研究发现，复合高温干旱事件发生后GPP和SIF均呈现先上升后下降的趋势。GPP与SIF在CDHEs发生后的8~35天内下降，体现出植被响应的滞后性。SIF负异常与ΔGPP的下降幅度均表现出森林＜草原＜农田的特征，其中农田与森林ΔGPP的差值可达-0.25gC m-2 day-1，说明森林系统具有更强的抗扰动能力。虽然ΔGPP与ΔSIF呈正相关关系（R²＞0.15），但SIF对CDHEs响应更为灵敏，能够更有效捕捉植被的变化。 （3）采用弹性指数（Resilience Index，RI）来表征典型复合高温干旱事件的遗留效应。CDHEs的遗留效应在绝大多数区域表现为抑制作用，其中在泾河渭河流域及其周边、滦河流域及其周边和嫩江流域及其周边分别有60.6%、80.6%和61.8%的区域在CDHEs的遗留效应表现为抑制作用（0＜RI＜1）。复合高温干旱事件的遗留效应在草原和农田表现得更为显著，其中草原有高达94.5%的区域RI介于0~1之间。CDHEs历时、土壤湿度与降水与RI均呈现显著的正相关关系（p＜0.1）；但当极端CDHEs较早发生，CDHEs历时与RI呈负相关关系（如嫩江流域及其周边）。而CDHEs强度、日均温与实际蒸散则与RI呈负相关关系。随机森林与广义加性模型的归因结果表明，北部地区CDHEs遗留效应主要受平均温度与降水控制（贡献度均超过25%），而南部则主要受CDHEs历时与实际蒸散影响。 本研究对深入理解我国北方半干旱半湿润区复合高温干旱事件的时空变化规律，揭示植被对复合高温干旱事件的响应规律具有重要的参考价值，为气候变化下植被生长状态的监测以及风险评估、决策制定提供科学支撑和现实指导。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 89 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/215713]  |
| 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 | 刘子涵. 复合高温干旱事件的时空变化及其对植被的影响——以中国北方半干旱半湿润区为例[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
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。