喜马拉雅山脉植被上线分布研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 魏博 |
| 答辩日期 | 2024-12 |
| 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 | 张镱锂 ; 刘林山 |
| 关键词 | 喜马拉雅山脉 植被上线 影响因素 变化动态 气候变化 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 全球各高山邻近永久雪线的上部区域，是陆地生态系统中植被分布海拔最高且受气候环境胁迫程度最高的区域之一。该区域内人为直接干扰相对较少，植被生长主要受到与气候相关的生态因素的主导。因此该区域是开展气候变化生态效应研究的"天然实验室"。喜马拉雅山脉是全球平均海拔最高的山脉，也是植被分布海拔最高的区域之一。近几十年来，喜马拉雅山脉气候变暖及降水模式的改变，深刻影响了该区域植被的分布格局与组成结构。然而由于该区域气候恶劣、高山缺氧、可达性差等原因，高海拔区植被地面观测数据有限，对该区域高海拔区植被的分布规律认识不足，尤其是对大尺度上植被上线的分布格局及其影响因素仍知之甚少。相关数据的匮乏也难以为喜马拉雅山脉高海拔区植被分布格局及其变化动态的研究提供支撑。为此，本研究基于希夏邦马峰、卓奥友峰及珠穆朗玛峰北坡区域海拔梯度上的植被调查数据和遥感数据，从典型区域植被组成以及喜马拉雅山脉植被上线的分布格局、变化动态及其驱动因素等几个方面探讨了喜马拉雅山脉高海拔区植被分布格局及其对气候变化的响应。主要结论如下： (1) 希夏邦马峰、卓奥友峰及珠穆朗玛峰3座8000m级高峰北坡调查区域植被以高寒草原、高山垫状植被及高山稀疏植被(冰缘植被)为主。其中希夏邦马峰北坡调查区域植被上线海拔最高(5900m)，卓奥友峰次之(5750m)，珠穆朗玛峰北坡调查区域植被上线海拔最低(5550m)。此外，三个调查区域植被覆盖度也有所不同，其中希夏邦马峰北坡调查区域植被覆盖度整体最高，卓奥友峰次之，珠穆朗玛峰北坡调查区域植被覆盖度最低。这主要与三个区域土壤湿度和地形条件的差异有关。希夏邦马峰北坡调查区域地形最为平坦且土壤湿度较高。因此，区域内植被覆盖度较高且可以在更高的海拔梯度上生长；相反珠穆朗玛峰北坡调查区域陡峭的地形以及相对匮乏的土壤水分限制了该区域内植被的生长和分布。 (2) 本研究在喜马拉雅山脉提取的植被上线主要是覆盖度高于7%且在空间上连续分布的植被(包括高寒草原、高寒草甸以及灌丛)的上边界线。海拔集中在4125(5%分位数)-5423m(95%分位数)之间，整体呈现出自西北向东南先升高后降低的趋势，且与永久雪线的分布格局大致平行。气候及地形条件是影响喜马拉雅山脉植被上线分布格局的主要因素。其中，生长季平均气温是影响喜马拉雅山脉植被上线分布格局最重要的气温变量，且生长季4.8±0.2℃可大致作为指示喜马拉雅山脉植被上线空间位置的气温阈值。具体来看，喜马拉雅山脉南坡区域植被上线海拔在4032-5176m之间，平均海拔为4635m；而北坡区域植被上线海拔在4250-5484m之间，平均海拔为4940m，高于南坡约305m。由于强烈的山体效应，喜马拉雅山脉北坡区域生长季平均气温为4.8±0.2℃等温线的平均海拔较南坡高约378m。这与南、北坡植被上线平均海拔的差值相接近。说明山体效应导致北坡区域生长季等温线的上移，是北坡植被上线海拔高于南坡的重要原因。此外，地表温度、干旱胁迫、积雪及坡度对喜马拉雅山脉植被上线的分布格局也有重要的影响。受西风环流强烈影响的喜马拉雅西北部区域，生长季期间，强烈的干旱胁迫及长时间的积雪，使得该区域内植被上线整体低于气温阈值指示的位置；自此向东，随着季风环流的逐步加强，干旱胁迫逐渐减弱，同时较高的地表温度也使得区域内植被上线可以逐渐接近甚至高于气温阈值指示的位置。然而，在降水最为丰沛的喜马拉雅东南端，生长季长时间云覆盖导致的太阳辐射降低、陡峭的地形以及较低的地表温度使得该区域植被上线整体低于气温阈值指示的位置。 (3) 1984-2021年喜马拉雅山脉80%以上的植被上线海拔基本呈稳定态势。一方面，尽管喜马拉雅山脉持续的增温降低了温度对植被分布的限制，但水分条件并未显著改善，干旱胁迫是制约植被上线变化的主要因素。此外，更高海拔区更为陡峭的地形、不稳定的土壤基质以及频发的极端气候事件也阻碍了植被向更高海拔区的扩散和定殖。另一方面，喜马拉雅山脉植被上线区域的植被以多年生植物为主，其扩散速度较为缓慢。因此，其对气候变化的响应可能存在滞后性。此外，喜马拉雅山脉约有15%的植被上线海拔表现出明显的变化，且西段区域整体呈上升趋势，而中、东段区域则以降低趋势为主。这可能与喜马拉雅西北部区域气候的暖湿化，而东南部气候的暖干化趋势相关。此外，气候变化及人类活动导致的植被破碎化也会造成植被上线海拔的降低。受区域遥感影像质量的影响，基于多年合成的遥感影像数据提取的多时段植被上线数据在分析其变化动态时可能存在一定的误差。因此，要深入理解喜马拉雅山脉植被上线对气候变化的响应需结合更高分辨率的数据，在更长时间尺度上进一步研究。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 154 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217277]  |
| 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 | 魏博. 喜马拉雅山脉植被上线分布研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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