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《东北师范大学》 2012年
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长白山地不同生态气候分区植被动态研究

侯光雷  
【摘要】:本文利用气候、地形和土壤数据基于自下而上的归纳方法对长白山地进行生态气候区划,在此基础上,基于GIMMS NDVI和SPOT/VGT NDVI数据分别探讨长白山地不同生态气候区和长白山自然保护区植被NDVI的动态变化特征、气候变化趋势以及植被动态变化对气候变化的响应;然后利用研究区不同气象站点的数据建立植被NDVI与气象要素的定量关系,找出影响该区域植被变化的主要气象因子,并且探讨了植被变化对气候变化响应的滞后性;基于最大变化率法,分析了长白山地不同生态气候区植被的物候变化特征以及植被物候变化对气候变化的响应。通过本文的研究,为全球气候变化的大背景下,为区域尺度下植被动态变化以及植被对气候变化的响应提供了一个案例研究。通过以上分析,本文得到的主要结论如下: 1)根据本研究区的特征,选择日平均温度≥10℃积温、日平均温度≥10℃日数、最冷月平均温度和最热月平均温度,作为该区域生态气候区划的温度指标;选择桑斯威特湿润指数和年降雨量,作为该研究区生态气候分区的水分指标,并结合该区域地貌的特点和土壤类型及其发生学特点,对研究区进行温度带划分和干湿区划分,然后进行聚类获得整个研究区的生态气候区划类型,整个研究区被划分为三种生态气候区,分别是南部低山暖温地湿润区、中部中山中温带湿润区和北部低山中温带半湿润区。通过与其他研究成果对比,表明此生态气候分区与其他研究成果一致。 2)1982-2006年长白山地植被NDVI整体上呈现增加趋势,植被NDVI增加区域的面积占其总面积的93.3%,对于三个不同的生态气候区,其植被NDVI呈现增加趋势占其总面积的比例从高到低依次为:北部中温带半湿润区中部中温带湿润区南部暖温带湿润区;季节性变化分析表明,植被NDVI在长白山地增长趋势呈现双峰型,即在植被生长季的初期和生长季的模型,NDVI增加趋势明显,而在植被生长季的中期,植被NDVI的变化趋势不明显,特别是在7月或者8月,植被NDVI有下降的趋势,对于三个生态气候区,在生长季的初期,中温带植被NDVI的增长率要高于暖温带植被NDVI的增长率,在植被生长季的中期,暖温带植被NDVI下降率高于中温带植被NDVI的下降率,即随着纬度的升高,植被NDVI增加的速率在增大。 3)通过分析长白山地气温和降水的变化趋势可知,长白山地在过去30年来气温呈现增长趋势,降水呈现下降趋势,且这种变化趋势都通过了95%的显著性验证,分析其空间变化特征,纬度越高地区,增温幅度越大;越湿润的地区,降雨量下降趋势越大。小波分析显示长白山地气候变化的周期性,温度变化的周期既存在大时间尺度(大于25年)的变化周期,同时也存在短时间周期尺度上的变化,降水的周期性变化趋势,表现出不同时间尺度的变化,主要周期以7年,15年和更大时间尺度变化为周期,在小于10年尺度上,长白山地降雨变化周期更为复杂,干湿交替更加频繁。通过分析长白山植被NDVI与气温和降水的相关关系,植被NDVI与温度的相关关系强于与降水的相关关系。 4)长白山自然保护区植被NDVI总体上呈上升趋势,季节性变化特征与长白山地植被NDVI变化一致,呈现双峰型,通过分析不同垂直分异植被NDVI与温度和降水的关系可知,随着海拔升高,植被NDVI与温度相关性增长,植被NDVI与降水的相关性减弱。 5)通过岭回归和空间滞后回归模型建立植被NDVI与气象因子的关系,表明最低温度、降水和风速是影响该区植被NDVI的主要气象因子;分析植被NDVI对气候变化影响的滞后性可知,植被NDVI对最低温度变化响应的滞后期为10-20天,对降水变化响应的滞后期为20-40天,对风速变化的滞后期为0-10天,且植被NDVI对气候因子变化的滞后期呈现季节性特征,在春秋季节,植被NDVI对气象因子响应的滞后期短,在夏季植被NDVI对气候因子变化的滞后期长;同时,滞后期表现出空间的异质性,随着纬度的升高,植被NDVI对最低温度的滞后期变短;随水分的增加,植被NDVI对降水的滞后期变长;随着海拔升高,植被NDVI对温度的滞后期变短,植被NDVI对降水的滞后期变长。 6)通过分析长白山地植被物候的特征可知,植被返青期的提前和休眠期的延迟以及植被生长季的延长是长白山地植被物候变化的主要特征,对于三个气候带,植被返青期提前的天数依次为:暖温带湿润区(0.642day/yr)中温带湿润区(0.429day/yr)和中温带半湿润区(0.371day/yr),且通过了p0.05的显著性验证;三个生态气候区植被休眠期都存在推迟的趋势,但波动性比较大,只有暖温带湿润区植被休眠期延迟趋势通过了95%的显著性验证;对于不同的植被类型,植被物候事件的变化特征表现出不一致性,森林植被物候期变化比草地和耕地物候变化明显;通过分析长白山地气候变化对植被物候变化的影响可知,温度对研究区物候变化影响较降水强,且植被返青期与温度呈现显著的负相关,对于三个生态气候区植被生长季长度与10℃积温存在显著的相关关系,说明10℃积温的逐年增加很可能导致植被生长季的延长。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:Q948

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