黄土高原植被覆盖时空变化的遥感监测及其驱动力分析

【摘要】：植被是一个地区承载水系、连接土壤、沟通大气的关键节点,植被覆盖度的高低往往直接关乎地表生态系统的健康与否,是评价一个地区生态环境健康的重要指标。黄土高原生态环境脆弱、植被覆盖稀疏、人类活动频繁、水土流失严重,气候变化和人类活动导致该区域植被覆盖及生态环境面临严重挑战,为了探究其植被覆盖时空变化以及背后驱动力,本文以MODIS卫星遥感数据为基础,获取2000-2015年植被覆盖度分布特征,并以此结果分析不同空间范围和不同研究时期植被覆盖度时空变化特征。结合相应时相的气象和社会经济数据分析植被覆盖与气候因素(气温、降水)以及人类活动(人口、GDP、退耕还林政策、城市化进程)之间的关系。论文主要结论如下:(1)黄土高原地区植被覆盖在空间上呈现明显的地带差异,植被覆盖由东南向西北依次递减,NDVI年平均值在0.48-0.58之间,整个研究区域多年平均值为0.53。在2000-2015年的15年期间,黄土高原植被覆盖整体处于修复状态,其NDVI值升高了约0.08。(2)黄土高原地区温度东南高、西北低,年平均气温为9.6摄氏度。降水的分布特征则表现为由东南向西北、由山地向平地递减,年平均降水448.3毫米。气温与降水对植被覆盖的影响在不同区域呈现不同相关性,与气温呈正相关区域占总的研究区域面积的62.35%,显著正相关区域(P0.05)占26.22%,两者相关系数为0.476,处于显著水平;而降水量与植被覆盖呈显著正相关区域占31.15%,两者相关系数为0.834,处于极显著水平。同一年内1-4月、10-12月,温度对植被覆盖的影响占主导作用,而在5-9月,降水量则起主要作用。(3)植被覆盖度随着人口密度和GDP的增加而逐渐降低,人口密度和GDP越高时,NDVI均值越低;同时,相对人口密度较小、GDP较低区域而言,在人口越密集、GDP越高的区域人口密度、GDP每升高一个等级,该区域NDVI均值下降的越快。退耕还林使得植被覆盖度有了明显的提升,退耕还林后年均NDVI增加了0.065。城市化进程—以西安市为例,会导致大量的耕地、绿色生态用地转化为建设用地,因此该区域植被覆盖度明显下降。(4)1999年开始的大规模退耕还林政策对黄土高原植被覆盖变化的贡献率为48.793%,其次降水量的贡献率为26.602%,气温与降水类似,都对整个研究区的植被覆盖产生影响,排在第三,前三部分的总贡献率达到85.849%;其他在局部范围对植被覆盖产生影响的驱动力因子贡献率较小,仅占14.151%,而它们之间的排序为:人口城市化GDP。