山西气候变化及植被生态系统的响应研究

【摘要】：生态系统在气候变化中扮演着重要的角色。由地表植被组成的植物生态系统在全球变化中的地---气系统间的能量交换、生物地球化学过程中起有非常重要的作用。一方面，气候变化会影响到地表植被生存状态和分布，从而影响到土地覆盖，使区域或全球的地表反射率、下垫面粗糙度等发生变化；另一方面，这些变化又会导致该地区水分循环和热量循环的改变，从而影响气候及其变化。因此，研究生态系统与气候变化的相互作用对于气候系统的预测就有着重要意义。 本文利用山西省各站建站以来的气温、降水资料和1981-2001年的植被NDVI数据，采用统计学的K均值法，利用SPSS软件对1961-1990年和1971-2000这前后30年的气温和降水进行配对检验和分区；使用经验正交分解对山西的气温和降水进行分型获得主要的分布型式，同时利用小波分析法对时间系数分析其变化周期；应用相关系数和偏相关系数原理及分析方法详细分析了植被变化对气候的响应；利用做图软件Grads和Surfer，对山西历年各月降水和气温的平均值与NCEP资料进行了直观的对比分析。主要结论如下： 1)山西省的气温在升高，降水在减少，突变发生在1989年。1971-2000年与1961-1990年的气温和降水有明显差异，气温升高了0.215℃，降水减少了37.92mm。通过对山西的降水和气温进行经验正交分解，利用小波分析法对时间系数进行分析，发现第一特征向量均存在25年和35年左右的周期。 2)利用SPSS软件对山西的气候进行分区，可以分成四个区，1区主要包括阳泉、太原和吕梁，2区主要包括运城和晋城，3区主要包括大同、朔州和忻州，4区主要包括晋中、临汾和长治。各区在整体降水减少，气温升高的背景下，由于地理位置和地貌的不同，降水和气温变化又有其自身的特征。 3)由于山西地形复杂，NCEP资料在山西的可信度较差，降水资料比气温资料差。 4)年平均植被NDVI在气候突变显著的后一年(1990年)达到最大值，之后，由波动上升趋势转为波动下降趋势。代表站年平均NDVI与气温和降水均有较好的相关，植被指数与气温的相关高于与降水的相关，特别是偏相关。 5)最大NDVI则表现出区域性，北部与降水相关系数较大，随降水增多而增