气候变暖背景下全球耕地时空格局变化分析

摘要

本文基于全球1982～2011年土地利用/覆被的矢量数据、英国东英吉利大学气候研究所（Climatic Research Unit，简称CRU）提供的1982～2011年全球气温数据和中科院环境科学数据中心提供的全球高程数据，利用ARCGIS和MATLAB为分析工具，分析了20世纪80年代以来气候变暖背景下，全球耕地变化基本特征及空间格局，并初步探究了气候变暖背景下耕地界线向高纬和高海拔地区的空间位移情况。结果表明:
　　(1)20世纪80年代以来，全球耕地面积增加了528.768×104km2，增加速率为7.920×104km2，呈不显著增加趋势，全球耕地以20世纪80年代增速最快，90年代呈不显著增长趋势，21世纪出为不显著减少趋势。20世纪80年代以来，北美洲、南美洲和大洋洲耕地面积呈显著增加趋势，亚洲、欧洲和非洲耕地面积为减少趋势，亚洲为显著线性减少趋。
　　(2)20世纪80年代以来全球增加的耕地主要由草地、林地转化，分别占53.536％、26.148％。新增主要分布在非洲南部及中部、澳大利亚东部和北部、南美洲东南部、美国的中部及阿拉斯加、加拿大中部、俄罗斯西部及芬兰北部、蒙古北部等区域。非洲南部的博茨瓦纳为全球耕地增加比例最高区域，增加了80％～90％。全球耕地换化为其它用地共计1071.946×104km2，全球减少的耕地主要转化为了草地、林地，分别占了57.482％、36.000％;全球减少耕地主要分布在非洲中部的苏丹南部、美国中南部、俄罗斯南部及欧洲南部的保加利亚、罗马尼亚、塞尔维亚和匈牙利等国，减少最大的区域为非洲南部，减少了60％。
　　(3)全球陆地实测年平均气温呈现增加趋势，增加速率为0.346℃/10a，呈极显著增加趋势;20世纪90年代以前，全球的平均气温为8.288℃;90年代后全球实测平均气温为8.811℃，增加趋势更为明显，这与全球气候变暖的时间大背景相吻合。空间上，全球气温升高具有普遍性，增温的区域基本上全部通过了0.05概率水平检验，呈显著上升趋势，气温升温高值区的区域主要分布在加拿大中部及北部、美国的中部及阿拉斯加;南美洲东部，位于巴西东部和阿根廷北部;俄罗斯东北部、蒙古北部、巴基斯坦、伊朗、阿富汗、中国西部;欧洲大部分地区;非洲北部及中部，位于埃及、苏丹、利比亚、乍得、尼日尔和马里、澳大利亚南部等区域。
　　(4)全球气温升高为全球耕地种植界线向高纬和高海拔地区移动提供了热量条件，北美洲耕地分布北界向北移动了3个纬度、欧洲耕地北界向北移动了16个纬度、亚洲耕地北界向北移动了2个纬度;同时耕地边界向高海拔地区扩张，各大洲耕地边界都不同程度的向高纬度地区升高。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究目的和意义

1．2 国内外研究进展

1．3 研究内容与创新之处

1．3．1 研究内容

1．3．2 创新之处

1．4 技术路线

第2章 数据的来源、处理与研究方法

2．1 全球土地利用数据

2．1．1 土地利用数据精度检验

2．2 全球年平均气温数据

2．3 全球海拔高度空间分布数据

2．4 研究方法

2．4．1 线性回归分析

2．4．2 土地利用动态度模型

2．4．3 土地利用重心模型

2．4．4 空间分析法

2．5 本章小结

第3章 20世纪80年代以来全球耕地时空格局变化

3．1 全球1982、1990、2000、2011年耕地利用现状

3．1．1 全球1982年耕地利用状况

3．1．2 全球1990年耕地利用状况

3．1．3 全球2000年耕地利用状况

3．1．4 全球2011年耕地利用状况

3．2 20世纪80年代以来全球及各大洲耕地数量时序变化分析

3．2．1 全球耕地数量时序变化分析

3．2．2 20世纪80年代以来各大洲耕地数量时序变化分析

3．3 20世纪80年代以来全球耕地利用转移矩阵

3．4 20世纪80年代以来全球耕地空间分布

3．4．1 全球持续不变耕地空间分布

3．4．2 全球耕地转化空间分布

3．4．3 各大洲耕地转化空间分布

3．5 本章小结

第4章 20世纪80年代以来全球气温时空格局变化

4．1 全球实测年平均气温时间变化特征

4．2 各大洲实测年平均气温时间变化特征

4．3 全球实测平均气温空间变化特征

4．4 气温等值线空间位移

4．5 本章小结

第5章 气候变化对全球耕地时空格局变化的影响

5．1 气候变暖背景下全球耕地界线变化特征

5．2 气候变暖背景下全球耕地重心变化分析

5．3 气候变暖背景下全球耕地边界海拔高度变化分析

5．3．1 全球海拔高度空间分布

5．3．2 气候变暖背景下全球耕地向高海拔扩张分析

5．4 本章小结

结论与讨论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

声明

致谢

参与课题研究