西北干旱区植被覆盖动态及其对极端气温和降水过程的响应

摘要

工业革命以来全球气温在持续上升，且上升趋势不断加快，诸如极端温度事件、热浪、强降水事件等全球极端天气气候事件发生频率和程度的明显增加更加重了人们的担忧，使极端气候变化问题成为全球范围内广受关注的问题。所以研究地表植被覆盖对极端气候变化的响应显得十分必要。本文基于1998~2012年的SPOT-NDVI数据反演西北干旱区植被 NDVI的空间格局和变化趋势。利用RClimDex（1.0）平台处理西北干旱区83个站点1998~2012年的气温、降水日值数据，得到2个均性气候指数和3个极端气候指数。基于不同时空尺度和不同植被类型探讨西北干旱区植被 NDVI的年/月际变化对均性气温、降水与极端气温、降水过程的响应。结果表明：
　　（1）1998~2012年西北干旱区各气候指数均总体以不同的速率上升，极端气温（降水）的升高（增加）趋势明显高于平均气温（均性降水），暖湿化和极端化趋势显著。极端气温指数与降水指数呈相反的变化过程，却都在2009年发生突变，极端气温开始急剧下降，极端急剧增加。冬季降温明显；夏季虽然总降水量减少，但极端降水量却在增加，1月份总降水量增加，极端降水量却在减少。
　　（2）1998~2012年西北干旱区生长季植被覆盖总体处于低水平，并以微弱速率增加，2009年以后增加明显。天山、阿尔泰山、祁连山、昆仑山及帕米尔高原、贺兰山等的山麓地带植被NDVI增加速率最快；伊犁河谷、中天山及平原区植被 NDVI减少速率最快。不同植被 NDVI的增加速率为：农业植被>草甸>阔叶林>针叶林>灌丛>荒漠植被>沼泽>草原>草丛>高山植被。
　　（3）年尺度全区植被NDVI与气温指数呈弱的负相关，与降水指数呈弱的正相关。只有不足研究区总面积1％的地区（主要分布在昆仑山、阿尔金山）极端气温对植被生长起到明显促进作用；起到阻碍作用的区域则相对较大，主要分布在昆仑山北麓、天山南坡中山灌丛-草原区、吐鲁番-哈密盆地、河西山前洪积扇、阿拉善北部、准噶尔盆地北部。研究区内所有地区均性降水对植被生长的作用都不明显，然而占总面积6.5%的研究区（主要分布在昆仑山西段北坡、伊犁谷地、天山东部南坡、准噶尔北部和东部、河西山前洪积扇等地区）的极端降水对植被生长有明显促进作用；占总面积0.23%的地区（主要分布在昆仑山北坡中山的草原带）的极端降水对植被生长有明显阻碍作用。
　　（4）植被NDVI对极端气温、降水指数的最大响应为滞后一个月。植被生长对均性气温/降水的滞后效应与对极端气温/降水的滞后效应空间分布基本一致，只在局部地区有所差别。
　　不同植被类型上，针叶林、农业植被、草原、沼泽植被生长对极端气温/降水没有滞后效应；荒漠植被、阔叶林、灌丛与高山植被生长对极端气温/降水有一个月的滞后期，其中荒漠植被的滞后性最明显。草甸植被对均性降水滞后一个月，而对平均/极端气温和极端降水却不存在滞后性。
　　（5）近15年来，人类活动对研究区植被生长总体呈阻碍作用。从区域来看，只有1/4的显著区人类活动促进植被生长，其余3/4的显著区人类活动对植被生长主要起阻碍作用。

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西北师范大学研究生学位论文作者信息

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1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外相关研究综述

1.3研究方法及研究路线

2研究区概况

2.1地貌

2.2气候

2.3水文

2.4植被与土壤

3极端气温和降水时空动态分析

3.1 1998~2012年西北干旱区极端气温、降水年际序列分析

3.2 1998~2012年西北干旱区极端气温、降水空间动态分析

3.3本章小结

4植被覆盖时空动态分析

4.1 1998~2012年西北干旱区植被覆盖的年际序列分析

4.2西北干旱区各植被类型的空间分布及其NDVI动态

4.3本章小结

5植被覆盖动态对极端气温过程的响应分析

5.1西北干旱区植被覆盖年际变化与极端气温的关系

5.2植被覆盖与极端气温过程月变化的相关性及滞后性

5.3本章小结

6.植被覆盖动态对极端降水过程的响应分析

6.1西北干旱区植被覆盖年际变化与极端降水的关系

6.2植被覆盖与极端降水过程月变化的相关性及滞后性

6.3本章小结

7.植被覆盖对人类活动的响应分析

7.1西北干旱区气候显著区的判定

7.2西北干旱区气候显著区植被覆盖对人类活动扰动的响应

7.3本章小结

8.结论与展望

8.1结论

8.2不足及展望

参考文献

攻硕期间发表的科研成果目录

致谢