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祁连山植被多尺度变化特征及驱动力研究

邱丽莎  
【摘要】:祁连山是河西走廊地区重要的生态保护屏障和主要的水资源涵养地。其生态变化不仅影响着当地的社会经济和生态环境,而且也对中国西部生态安全有着极其重要的影响。近年来,受气候变暖和人类活动的影响,祁连山植被变化明显。已相继有学者借助遥感技术,针对祁连山的植被覆盖动态变化特征进行了研究,并取得了丰硕的成果。但是,现有的研究多基于单一时间尺度和空间尺度进行,对于不同时间尺度祁连山全区和流域植被变化依然缺乏有效的论证,加之未考虑地理变量间的复杂关系和多个环境因素间的交互作用,其驱动力作用尚不明确。本文基于2000-2019年的MODIS NDVI数据和1982-1999年GIMMS NDVI数据,结合气候、DEM和植被类型等基础资料,系统分析了祁连山全区及流域植被的时空变化特征,分析了主要驱动因子及因子间的交互作用,揭示了不同时间尺度区域植被变化与驱动因子间的作用机制。主要结论如下:(1)运用线性趋势、M-K突变检验、EEMD分析等方法,深入研究了祁连山多尺度植被变化的时空特征。结果表明,2000-2019年祁连山植被NDVI以年均0.88×10~(-3) yr~(-1)的速率波动上升,在2002年左右发生突变。空间上祁连山植被呈东北高西南低的分布特征。整个研究区植被NDVI变化周期以3年和长期变化趋势为主,其中东部流域植被以3年周期波动为主且短时间尺度内退化趋势明显,大通河、黑河、湟水流域植被退化趋势尤为显著。而西北部植被以长期变化趋势为主,长时间尺度上流域植被主要表现为增加趋势。(2)利用地理探测器和相关性分析方法探讨了祁连山植被空间变化的主要驱动力。结果表明,日照时数和风速对植被空间变化的解释力最强,气温对植被空间变化的解释力次之,降水对植被空间变化的解释力则是受到海拔的影响。气温、降水对研究区西部植被空间变化的解释力强于东部,且二者交互作用的解释力远大于单个因子的解释力。蒸散发和地表温度则对东部植被空间变化的解释力较强。因子探测结果与相关性分析结果基本一致,但地理探测结果对驱动因子间的区域差异和交互影响反映更为细致,地理探测器在植被空间驱动力解释力方面具有良好的应用。(3)利用相关分析法和对比分析法,详细探讨了不同时间尺度植被与驱动因子的相互关系。结果表明,3年和5年时间尺度上,植被与气温以正相关为主,呈东部为正西部为负的空间分布状态;正相关区域随着时间尺度的增大而向西扩展。长时间尺度上,研究区植被与气温以不显著正相关为主。植被与降水也以不显著正相关为主,5年时间尺度上,植被与降水相关性最为显著,东部负相关较为明显。短期的气温升高不利于研究区西部植被的增加,而降水增大则对西部植被生长具有促进作用。研究区中部可能是主要的生态脆弱区,植被对气候变化较为敏感,短时间尺度和长期气候变化均不利于该地区植被增加。对于非气候因子,植被与海拔呈极显著负相关,二者相关性在夏季因植被覆盖的增加而减弱。林地植被与海拔相关性最大,荒漠植被对海拔的响应最为强烈。近年祁连山植被修复和保护措施的实施对局部地区植被变化起到了明显改善作用。


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