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气候变化对岩溶生态系统的影响

王玲  
【摘要】: 全球气候变化及其影响是当今人类面临的最严峻挑战之一。气候变化会给我们生存的环境及生态系统带来重大影响。因此,研究气候变化及其气候变化对生态系统的影响已引起各国政府、科学界及公众的极大关注。但关于气候变化对岩溶生态系统的影响,国内尚未有系统的研究工作。 岩溶生态系统是一种脆弱的生态系统,它的脆弱性主要表现在:①环境容量小,植被遭破坏后很长时间才能恢复,以及水文过程变化迅速,旱涝时常发生;②植被生长过度依赖于生境条件,但生境条件受到环境影响明显;③生态环境的良性演化依赖植被的恢复;④水资源利用与土地利用方式间缺乏合理性,如刀耕火种、过渡开垦造成生态环境中种子库严重丢失,物种多样性受到影响,植被演化趋于单一或种群退化。气候的变化加剧了这种脆弱性的发生。 正是由于岩溶区的这些脆弱性,使得植被类型与盖度成为岩溶环境中最重要最敏感的自然要素,水文和水资源问题在岩溶区也显得尤为重要。植被的分布主要是气候不同的结果,气候又是水文现象和水资源的决定因子之一。因此,从植被和水文水资源两方面研究气候变化对岩溶生态系统的影响具有代表意义。 重庆市幅员面积8.24万km~2,碳酸盐出露面积32038.14km~2,占幅员面积的38.9%,主要集中在渝东北和渝东南各区县市。市境内石灰岩山地土地资源以石山坡地为主,土壤侵蚀严重,发生逆向演替,植被逆向演替,覆盖率低,保水能力差,干旱缺水。在石灰岩区,植被破坏后,土地大量石化、砂化,生态环境已很难逆转。本文以重庆岩溶区为研究对象,从植被和水文水资源两个方面分析了气候变化对岩溶生态系统的影响。主要研究结果如下: (1)利用回归分析、Kriging空间插值等方法分析了基于气象数据的气候的时空变化,并采用小波变换对未来的气候进行了预测。可得出: 重庆岩溶区近40a来年平均气温总体呈变冷趋势,其中80年代为最冷时期。对 于年平均气温的降低,贡献最大的是春季和夏季。但岩溶区气温变化很复杂,既有 变暖区又存在变冷区。变暖区发生在渝东北的岩溶区,主要特征是最高、最低气温 都变暖,但最高气温变暖幅度更大,变冷区在渝中和渝东南的岩溶区,主要是由最 高气温的变冷造成的。 近40a来重庆岩溶地区的降水略有减少,贡献最大的是春季和秋季,对于各个 年代,各个地区来说,降水和气温的变化呈相反的变化,在最冷的80年代,是降水 最丰富时期。降水的主要减少地区在重庆北部,这个地区是气温变暖的地区。 重庆岩溶区未来sa的气温和降水都是在平均值的上下进行波动变化,但从总体 趋势上说,气温呈上升的趋势,而降水是减少的趋势。 (2)根据NDVI数据,并在前面分析的基础上,采用相关分析等数理统计的方法 探讨了植被对气候变化的响应。结果为: NDVI的多年平均变化和多年平均季相变化对气候的响应表明,气温对重庆岩溶 植被生态系统起着比降水大的作用。在植被生长的年际变化方面,气温和降水对植 被生长起着大致相反的趋势, 在植被生长的年际变化方面,气候对不同季节的植被生长起着不同的作用。同 时,气温和降水对植被生态系统的生长起着大致相反的作用。一般来说,气温与NDVI 之间的关系为正相关。 重庆岩溶区的植被指数的动态变化受气候波动的影响较大,近20a来,总体呈 现增加的趋势。20世纪80年代和卯年代由于气候的变化趋势明显不同,相应的 NDVI的变化趋势也明显不同,80年代年平均NDVI呈下降的趋势,而90年代则呈 上升趋势。 根据未来sa的气候预测结果可以预见,重庆岩溶区未来几年的植被指数将会呈 现增加的趋势。 (3)结合水文数据与气象数据,运用数学分析的方法主要研究了气温和降水对水 文水资源要素的影响。从研究中可知道: 岩溶区降水变化对径流量影响显著,呈显著正相关,并且年均降水量与年均径 流量存在指数增长关系。随着降水呈现递减趋势,径流量也呈递减趋势。同时由于 降水的变化,导致重庆岩溶区干旱、洪涝和正常年交替出现,且旱涝持续时间长。 近40a,在总体上岩溶区旱情重于涝情。 在重庆岩溶区,气温是影响蒸发的重要因子。可能蒸散随着气温的变化呈现出 明显的季节变化和年际变化,气温升高,则蒸发量增加,反之则减少。从空间上, 可能蒸散量大体上西部大于东部,北部大于南部。 根据预测,重庆岩溶区未来sa气温和降水的波动较大,出现旱、涝的频率可能 较高。 互豆 总的来说,本论文通过研究气候变化对岩溶区植被和水文水资源的影响,旨在 深讨气候变化对岩溶生态系统的影响,这样可以增进气候变化与生态系统之间的相 互作用的理解,并为岩溶生态恢复和重建提供科学依据。


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