内蒙古地区极端气候事件时空变化及其与NDVI的相关性

摘要

IPCC的报告称过去一百年全球气温在持续的升高,并有不断加快的趋势。而频发的全球性的高温、干旱和洪水事件更加重了人们的担忧,使全球气候变化问题成为全球范围内最受关注的问题。其中,极端气候及其引起的地表植被响应研究的重要性不言而喻。本文利用1959-2008年50年的内蒙古境内46个国家气象站点的日值气象记录和美国国家航天局推出的全球植被指数变化数据库1982-2006年的GIMMSNDVI数据,对内蒙古地区极端气候事件空间格局和时间演变趋势、NDVI时空变化特征以及二者之间的相关性进行了分析。
　　利用RClimDex(1.0)平台处理内蒙46个站点50年的日值气象数据,得到15个极端气候指数,其中9个是极端温度类指数,6个是极端降水类指数。通过分析这些指数,得到的结论主要有如下。无论是整个区域所有站点的均值还是基于每个站点的变化趋势空间格局分布情况,极端气温类指数都呈现了较为一致的变化趋势,即表征极端高温事件的夏日指数(SU25)、作物生长期(GSL)、暖昼日数(TX90P)、暖夜日数(TN90P)以及热持续指数(WSDI)在过去50年(1959-2008年)间都呈现出明显的上升趋势;而用来表征极端低温事件的霜日指数(FD0)、冷昼指数(TX10P)、冷夜指数(TN10P)以及冷持续指数(CSDI)则呈现较明显的下降趋势。极端高温事件的上升和极端低温事件的下降从极端气温的层面说明了该地区气温在升高。其中,冷夜指数(TN10P)、暖夜指数(TN90)变化的幅度要大于冷昼指数(TX10P)、暖昼指数(TX90P)的演变幅度。这说明内蒙地区夜间气温的升高要大于白昼气温的升高。相较于极端气温事件,极端降水事件过去50年间在整个区域并未表现出明显的变化趋势,这说明内蒙地区的降水状况变化不大,但在空间局分布方面却呈现出降水下降的站点多集中在中东的农区、牧区、林区,降水上升的点多集中在西部的荒漠草原和沙漠地区的情况,而且多个站点在过去50年的最后10年(1999-2008)降水呈现较为显著的下降的趋势。
　　通过对内蒙古地区1982-2006年的NDVI数据的分析,结果表明:从整个区域来看,其NDVI有缓慢的上升趋势,当不同年份之间的差异较大,这主要是由年际间气象因子的差异造成的;基于前后两个时期的对比结果显示,25年间的后一个时段(1995-2006年)其NDVI达到极值后持续的时间相比于前一个时段(1982-1993年)长,这可能是由于一年内的这个时期是该地区降水较为充足的时期,且这个时段峰值达到后热量供应要比前一个时段充足;通过植被不同生长期的NDVI对比,整个区域的均值态势为植被在返青时期(4、5月)的NDVI值在25年间有缓慢的下降趋势,而在高峰时期(7、8月)其NDVI有上升的趋势;基于不同植被类型的各样点区的分析表明,各研究区域的年际间的NDVI变化趋势不太明显,但以乔木为主的大兴安岭林区的NDVI值在高峰值维持的时间要明显高于其他的覆被类型。
　　将极端气候指数与NDVI在25年时间尺度上进行相关性分析,结果表明,整个区域的NDVI均值与极端降水类的指数存在中度以上的相关性,与几个指数的相关性通过了0.01的显著性检验,但与气温类的极端气候指数的相关性不大,这也说明了影响该地区植被生长的主要气象因子是降水;基于不同覆被类型的样点区的NDVI与极端气候指数的相关性系数总体上低于与整个区的相关性系数。总而言之,与其他的基于一般气象因子与NDVI的相关性研究相比,本文的基于极端气候事件与NDVI的相关性系数要低些,这主要可能是由于两个相关性对象在耦合上出现的偏差造成的。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究区概况

第二章 数据的收集和处理

2.1 数据的收集

2.2 数据处理

第三章 极端气候分析

3.1 各站点极端气候指数均值分析

3.2 极端气候事件变化的空间格局

3.3 极端气候指数变化趋势的空间格局

3.4 本章结论

第四章 植被变化分析

4.1 1982-2006年植被 NDVI时间序列变化特征分析

4.2 基于覆被类型的NDVI变化特征

4.3 本章结论

第五章 极端气候指数和NDVI的相关性分析

5.1极端气候指数和区域NDVI的年际相关性分析

5.2 基于覆被类型的NDVI和极端气候的相关性

5.3 本章结论

第六章 结 论

6.1 结论

6.2 讨论

参考文献

致谢