基于秦岭太白红杉树木年轮的NDVI及SPEI响应研究

发布时间：2020-06-04 21:42

【摘要】：秦岭属于我国南北过渡地带,该区域对气候变化极为敏感,倍受学术界关注。此前对秦岭地区的气候变化研究表明,近几十年来秦岭地区的气候变化呈现出干暖化的趋势。这势必对秦岭的生态环境变化产生深远的影响。受气候变化干暖化趋势的影响,秦岭地区的森林生态系统正遭受着威胁和冲击。树木年轮记录着树木逐年生长的轨迹,是树木生长状况的指示器,经常被用作研究过去的气候和环境变化的代用指标。因此,大量的学者都在秦岭地区开展了树轮气候学的研究工作。目前,大多数的研究都是利用树轮宽度重建秦岭地区的历史气候。而对秦岭气候变化干暖化趋势背景下,秦岭地区的森林覆盖度变化,以及树木生长对气候变化干暖化趋势的响应研究较少。因此,本研究选取太白山北坡眉县、南坡佛坪气象站,分别计算两气象站月尺度、季节尺度与年尺度的标准化蒸散指数(SPEI),分析了树轮年表与月气温、降水数据及不同尺度SPEI指数之间的相关性,以反映树木生长对SPEI干旱指数的响应;选取秦岭主峰太白山为研究区,采用太白山南北坡亚高山地带的太白红杉树芯样本,建立太白山南北坡的树木年轮宽度年表;获取太白山区域的NDVI数据,并试图通过树轮与NDVI的相关关系,对区域的历史NDVI进行重建。研究结果表明:(1)太白山南北坡亚高山地区的树木径向生长对不同尺度的SPEI干旱指数的响应存在差异。月尺度上主要与树木生长季前期各个月份的干旱存在负响应关系。季尺度上主要与春季的干旱呈负响应关系,春季的气温是影响太白山亚高山地区树木径向生长的主要因素。年尺度上对干旱响应呈负相关关系,干旱不是影响太白山亚高山地区树木径向生长的限制因子。(2)太白山南北坡亚高山地区树轮径向生长与干旱的发生均存在3a-7a和准11a的周期变化。太白山地区的树木径向生长与更大范围的干旱存在负相关的响应关系,北坡地区的树木年轮更适合进行更大范围的干旱响应研究。(3)太白山地区的NDVI年内变化趋势与区内植被生长的物候节律一致,植被生长阶段的气温和降水因子是影响NDVI变化的主导因素;树木年轮宽度指数与NDVI的相关关系,在植被生长时段内表现出显著的正相关关系,且7月份的相关性最强。(4)利用长时间序列的树木年轮宽度年表重建太白山地区历史时期7月的NDVI变化序列,发现重建的历史时期7月NDVI变化序列存在5个低值时段和5个高值时段,这些时段与秦岭地区的气候变化趋势及旱灾发生记录相对应;重建的太白山南北坡地区7月NDVI变化序列存在60年左右的准周期变化。
【图文】：

技术路线图,技术路线

西北大学硕士学位论文7 月 NDVI 平均值的线性方程，对比共同时段内 NDVI 的实际值与重建值，通过逐一剔除法检验重建方程的可靠性和稳定性，验证通过后，重建太白山地区历史时期的 NDVI 变化序列。采用滑动平均法对重建的 NDVI 曲线进行突变分析。通过小波分析对重建的 NDVI 序列进行周期分析，并将 NDVI 变化周期同秦岭地区的历史气温、历史时期的旱灾记录、旱涝指数及太平洋十年涛动等周期进行对比分析。利用平均相关场的分析技术，建立秦岭太白山地区重建的 NDVI 变化序列与大范围的气候事件的联系，探讨秦岭地区的 NDVI 波动与大范围气候事件之间的关系。（4）技术路线图

太白山自然保护区,位置图

就必须要对该地进行全面的了解和认知。图 2 太白山自然保护区位置图2.1.1 地理位置太白山位于宝鸡市的眉县和太白县及西安市的周至县三县的交界地带，地理坐标范围为 (33°49'—34°10'N，，107°19'—107°58'E)，境内最低海波 1060m，最高海拔达3767.2 m。巨大的海拔高差和独特的地理环境使太白山南北坡的气候和植被形成了十分鲜明的差异。太白山自然保护区于 1965 年 9 月经陕西省政府批准成立。保护区建立的主旨是保护境内的森林生态系统和自然历史遗迹。1986 年 7 月太白山自然保护区被提升为国家级的自然保护区。保护区的核心区域位于秦岭主脊上，囊括了秦岭南
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S718.5;P467

【参考文献】