气候变化背景下青海湖流域草地与湖泊时空变化特征研究

摘要

青海湖流域位于我国青藏高原的东北部，整个流域位于西部干旱区、东部季风区、青藏高原区三大区域的过渡地带。在全球变化背景下，青海湖流域生态环境十分敏感和脆弱，生态地位非常突出。近10多年来，流域生态环境有所改观，青海湖面积更是出现15年的连续增长。那么是什么原因导致了以草地和湖泊为主的青海湖流域的生态环境好转，这些变化是否具有可持续性？本文通过对青海湖流域55年（1961～2015）来的气候变化特征的分析，结合草地和湖泊的地面观测资料，深入研究了青海湖流域草地植被物候期的动态变化，运用遥感和GIS技术，对流域14年（2002～2015）遥感监测草地地上生物量、草地覆盖度的时空动态变化及其与气象因子的关系进行了综合分析，然后对青海湖水位动态变化规律及其对气候变化的响应进行研究，并运用多源卫星资料，分析了青海湖水位、面积及湖岸线的变化特征，并对青海湖流域草地和湖泊变化的驱动力因素进行了分析，最后提出青海湖流域草地和湖泊研究存在的问题，并对以后研究的重点及要解决的科学问题提出了展望。　　本研究主要内容包括：⑴55年来（1961～2015），青海湖流域气候呈暖湿化趋势，年平均气温、最高气温和最低气温与春、夏、秋、冬四季的平均气温、最高温、最低温均呈升高趋势，其中年平均气温和年最高气温呈显著性升高，夏季最高温与秋季最低温呈显著升高；年降水和四季降水均呈增大趋势，但春季降水增加不显著。四季降水年际增速从小到大依次为：冬季<春季<秋季<夏季；流域春季、夏季、秋季降水均呈显著增大趋势，但冬季无明显变化；年日照时数总体上呈减少趋势，减少率为17h/10a；年平均风速呈显著减小趋势，减小速度为0.14m/s/10a，四季平均风速均呈显著减小趋势。⑵青海湖东岸的海晏牧草返青期明显早于流域北部的刚察和西北方向的天峻，海晏牧草返青期呈提前趋势，刚察和天峻的返青期均呈现推迟趋势；海晏站的牧草黄枯期基本持平，刚察和天峻呈推迟趋势；刚察和天峻的牧草生长天数缩短，海晏生长天数延长；青海湖流域草地植被长势呈现好转趋势；草地地上生物量地面观测和遥感监测结果基本一致，青海湖流域草地生物量等级以3000～6000kg/hm2为主；遥感监测结果分析表明，14年(2002～2015)来青海湖流域低覆盖度草地面积缓慢减小，中覆盖度草地快速增大，而高覆盖度草地呈现波动式增加；草地生物量与气温、降水的相关性分析表明，草地生物量与气温成正相关关系，但具有一定的滞后性；在温度满足生长需要的情况下，降水能很好的促进生物量的增加；利用滑动平均法评价草地退化情况的结果表明，2009年之后，草地退化的趋势得到抑制，生态环境有所改善；海晏沙丘高度和水平移动距离均呈增大趋势，且沙丘水平移动距离比高度增大趋势更为显著。⑶57年（1959～2015）来，青海湖水位年际变化呈显著下降趋势(R2=-0.7572。P<0.01)，水位下降速度为0.52m/10a，各月水位的年际变化均与年水位的变化趋势相似，且1-5月的水位年际变化不明显，6-12月的水位年际变化趋势显著；青海湖水位的升降与降水和入湖径流均呈显著正相关关系，且与入湖径流的相关性大于降水，气温和蒸发并非水位变化的关键因素。⑷过去50年（1957～2010），青海湖面积总体呈下降趋势，与水位的变化趋势基本一致，2001～2015年期间枯水期和丰水期的湖泊面积呈先减小后增大的趋势，自2005年开始，青海湖面积和同期水位均呈现显著增大趋势。丰水期较枯水期水体面积增大趋势更为显著；环境减灾卫星能更加精细化的反映青海湖面积及湖岸线的月际和季节变化，利用TM和环境减灾卫星对湖岸线的遥感监测表明，过去50年青海湖湖岸线变化南北差异很大。青海湖西北部的石乃亥—海瑟皮、泉吉河—沙柳河入湖口以及沙岛湖—海晏湾附近，湖岸线退缩最为明显。⑸青海湖流域草地和湖泊变化之间存在一定的藕合关系，但也存在差异；造成青海湖水位下降主要原因是气候变化，人为因素虽对流域草地和青海湖水位有影响，但并不是造成青海湖升降的主导因素。

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第一章 概论

1.2国内外气候变化与草地和湖泊研究进展

1.3研究的目的、内容及结构

第二章 青海湖流域气候变化特征研究

2.1研究区概况

2.2数据与方法

2.3青海湖流域气候变化特征

2.4小结

第三章 青海湖流域草地植被变化特征

3.1资料来源及方法

3.2青海湖流域草地植被物侯期变化

3.3青海湖流域草地植被长势遥感监测

3.4草地生物量遥感动态监测

3.5青海湖流域草地盖度遥感监测

3.6草地生物量与气候因子的关系

3.7草地退化及沙化评价

3.8青海湖东岸沙丘变化特征

3.9 讨论

3.10小结

第四章 青海湖流域水体时空变化特征

4.1资料来源与方法

4.2青海湖水位动态变化

4.3近50年来青海湖面积变化特征

4.4湖岸线变化

4.5 讨论

4.6 小结

第五章 青海湖流域草地与湖泊的关系及其驱动力因素

5.1青海湖流域草地与湖泊的关系

5.2 草地和湖泊驱动力因素

5.3 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢