西双版纳土地利用/覆盖变化及其气候效应研究

【摘要】： 土地利用/覆盖变化(Land Use / Cover Change,简称LUCC)是全球变化的重要驱动因素,是迄今人类改变地球系统最重要的方面之一。其通过改变地表覆盖和大气之间的能量、水汽、大气动力和温室气体的交换而影响气候系统,随着人们对气候变化研究的深入,该领域的研究越来越受到科学家们的关注。在过去几十年间,由于经济的快速发展,我国滇南热带西双版纳地区森林砍伐严重,土地利用/覆盖发生了剧烈的变化。为此,本研究针对西南经济快速发展地区,热带原始森林主要分布区,橡胶园主要种植区,以及热带向亚热带过渡的西双版纳地区的LUCC及其对气候的影响展开,对于了解我国热带地区LUCC及其气候变化具有重要的科学意义。 本文利用六个时期的MSS/TM/ETM数据、1:50 000DEM数据和气象站气候数据,分析了1976～2007年研究区LUCC与地形因子的关系,气象站气温的突变及变化趋势、气象站各时期LUCC强度及其与气温变化趋势的相关性,反演了西双版纳地区的地表温度,并分析了LUCC对地表温度的影响等。主要结论如下: (1)1976～2007年西双版纳地区LUCC特征 1)有林地、灌木林、橡胶园、旱地及茶园为西双版纳地区的主要土地利用/覆盖类型。从1976到2007的31年间,研究区土地利用/覆盖发生了巨大的变化,从1976到2007的31年间,有林地面积不断减少,经济种植园(橡胶园、茶园)与灌木林面积持续增加,旱地面积则呈现波动状态。最明显的变化是有林地的急剧减少与橡胶园和茶园的迅速增加。 2)有林地在1 600m以下不断减少,而在此之上则呈现增加趋势;橡胶园面积逐年持续增加,在400～1 000m处占优势,种植上限由1976年的1 000m上升至2007年的1 400m。人工干扰强度大的土地利用/覆盖类型,如经济植物种植园,水田等主要分布在坡度较缓的区域。坡度越大,有林地保留面积越多。1988年后,橡胶园面积在坡度5°以下基本保持不变,但在坡度大于5°的区域持续扩张。南坡的橡胶发展最为迅速,且有向北坡发展的趋势。有林地在北坡分布比例较多。除低海拔、小坡度与平地上建设用地的变化剧烈外,其它各海拔段、各坡度与各坡向中变化速率最快的是有林地的减少与橡胶园和灌木林的增加。 (2)气象站LUCC强度及其与气温变化趋势的相关性 1)勐仑站周围LUCC最剧烈时期在1999～2007年,其余各站周围最剧烈的时期均在1976～1988年,但在1999年之前,各站周围最剧烈的时期均在1976～1988年。各气象站气温开始上升的时间基本是在20世纪70年代,而气温突变发生的时间基本在20世纪80年代。 2)在LUCC主控期,各气象站平均气温与平均最高气温的增温幅度明显高于LUCC主控期前后的增温幅度,而各气象站的平均最低温的增温幅度不及LUCC主控期后的增温幅度,表明LUCC主控期的月温度较差增大。主控期内西双版纳月平均气温距平值显著上升,而云南省的月平均气温上升趋势不显著。全球地区虽上升显著,但仅约为西双版纳上升速率的1/4;主控期后(1989～1999年),其月平均气温上升不显著,而云南省和全球地区的月平均气温则显著上升。说明西双版纳的气候更具地方性。 (3)西双版纳地表温度演变特征 1)荒草地、茶园和旱地基本是平均温度最高的三类,而水体与有林地的平均温度基本排在最低。旱地、灌木林、有林地、荒草地、橡胶园对区域的热效应贡献较大,其他较小;有林地的热单元权重有不断减少的趋势,灌木林与旱地有不断增加的趋势;有林地、灌木林、旱地高于平均温度的地块在区域总面积中的比重较大,其他所占的比重较小。1988～2007年,有林地中高于平均温度的面积在区域总面积中的比重明显不断减少,而灌木林与茶园则明显不断增加。 2)有林地在低温区和亚地温区所占面积均远大于其他地类,随着温度等级的升高,灌木林、橡胶园、荒草地、旱地等的比重逐渐增加。旱地和荒草地在高温区的面积比例占有绝对优势。有林地在区域地表温度等级的低温区和亚低温区占据绝对优势,荒草地和旱地的比重随温度等级的升高而升高,且在高温区占据了绝对优势。茶园和橡胶园在中温区和亚高温区等级中的比重有增加的趋势。