基于遥感的江苏省植被净初级生产力时空分布研究

【摘要】：植被净初级生产力(Net Primary Production, NPP)在全球变化和全球碳循环中占有重要地位,是全球多项重要研究计划中的重要环节。本文基于MODIS遥感数据,利用遥感NPP估算模型——光能利用率CASA模型,结合气象数据对江苏省2006-2010年省域范围的NPP值进行了时空模拟。根据江苏省2006年CASA模型模拟结果对同时段MODIS NPP数据产品进行了精度评价,在此基础上建立校正模型校正了2000-2006年江苏省MODISNPP数据产品,利用校正后的江苏省2000-2006年的MODIS NPP产品与CASA模型模拟的2007-2010年NPP数据对江苏省2000-2010年间NPP值进行时空变化规律分析。最后,根据研究区气象数据及土地利用状况分析NPP时空分布规律及其主要影响因素,研究结果将为江苏省区域生态环境质量的评价、资源合理开发及保护提供重要的理论与实践价值。 首先,本文对MODIS遥感数据和气象数据(包括月平均气温数据、月平均温度露点差数据、月总太阳辐射数据)进行预处理,对气象站点数据实现栅格化处理,然后利用ArcGIS的建模工具实现CASA模型的运行,并对模型中各项参数进行选取和计算,模拟得出2006-2010年江苏省域范围内NPP值。在此基础上,分别利用实测站点数据、模型估算结果之间相互对比等多种方法对模型模拟结果进行精度验证,结果表明,CASA模型模拟结果较为可靠,证明本文所建立的CASA模型是可行的。在此基础上,基于2006年模拟NPP结果与同期MODIS NPP产品对比建立MODIS NPP产品订正模型,利用订正模型对2000-2006年MODIS NPP产品进行了订正。 其次,本研究基于订正后的2000-2006年MODIS NPP产品以及2007-2010年CASA模型模拟结果,分析了江苏省NPP值的时空分布规律。结果表明,总体上,2000-2010年江苏省NPP均值为615.38gc·m-2·a-1,最低值为2000年519.5gc·m-2·a-1,最大值为2008年729.54gc·m-2·a-1,研究时段内,NPP呈现缓慢曲折上升的趋势。在NPP季节变化上,江苏省春夏季的NPP均值远大于秋冬季,每年的3-10月是江苏省NPP主要积累月份,这期间NPP总量达到全年NPP总量83.5%以上。空间分布规律全省大致为从东南沿海向西北内陆递减,与全国NPP分布总体规律相符。 最后,基于研究区气象站点数据,土地覆盖数据等多种数据,本文对江苏省NPP时空分布规律影响因素进行了分析。结果表明,对江苏省NPP值变化规律影响较大的因素主要为大范围土地覆盖的变化、植被覆盖的变化以及农作物耕作制度等人为因素。气象要素中年际气温、降水因子在研究区范围内不是影响NPP值时空分布差异的主要因素,但月时间尺度气温、降水因子等气象要素和NPP值变化均呈现正向相关性,对于各月NPP积累贡献较大。