基于Holdridge生命地带模型的我国南北过渡带潜在植被分布模拟

发布时间：2020-06-03 17:14

【摘要】：植被作为人类赖以生存的自然环境的重要组成部分,对人类的生存与发展极为重要。我国南北过渡带既是一个气候敏感带也是一个生态脆弱区域,植被生态环境极容易受气候变化影响,了解气候变化影响下潜在植被的分布变化能够为该区域生态恢复建设和生态资源保护等方面提供一定的科学依据,预测未来气候情景下潜在植被的分布也有助于该区域生态建设工作的开展。本文基于Holdridge生命地带模型,利用1970-2016年南北过渡带内92个气象站点的月均温、月降水量数据和DEM数据对南北过渡带年代际时间尺度下潜在植被变化进行分析讨论,同时使用BCC_CSM_1.1模式驱动下的2070s南北过渡带4个RCPs气候情景下的月最低气温、月最高气温和月平均降水量数据,对2070s南北过渡带潜在植被分布进行模拟计算预测,得出以下主要结论:(1)对南北过渡带47年的年均生物温度、年降水量和可能蒸散率进行统计,得到1970-2016年区域三个气候指标的变化曲线及线性趋势。近50年年均生物温度呈波动上升趋势,上升幅度为0.2526°C/10a,降水量呈现微弱的下降趋势,年降水变化的倾向率为-3.4mm/10a,可能蒸散率表现出不显著的上升趋势,倾向率为0.028/10a,近50年南北过渡带的气候变化表现出了暖干化趋势。通过SPSS软件和ArcGIS软件计算得到各年代际生物温度、降水量和可能蒸散率的空间分布图,生物温度空间分布主要呈现出由东向西逐渐降低和由南向北逐渐降低的两种趋势,降水量空间分布图显示出降水由南向北、由沿海向内陆逐渐减少的趋势,可能蒸散率南部低于北部,平原高于山地,其中青藏高原是一个低蒸散率集中地区,而黄土高原西北部是一个高蒸散率集中区域。(2)基于Holdridge生命地带模型,在ArcGIS和matlab软件计算下得到南北过渡带各年代际潜在植被分布图,对其进行统计分析发现:近50年南北过渡带出现了21种生命地带植被类型,暖温带干旱森林、暖温带湿润森林、冷温带草原、冷温带湿润森林和北方潮湿森林是南北过渡带主要分布的生命地带类型,Kappa检验精度为0.508。各年代际生命地带类型的面积变化中,1980s和1970s、1990s相比,变化幅度最大的是暖温带干旱森林和暖温带湿润森林,新增的暖温带湿润森林绝大部分是由暖温带干旱森林转换而来,这与80年代降水量的增加有关,而在1980s之后,暖温带湿润森林又在后两个年代急剧减少,减少的面积主要转变为暖温带干旱森林、亚热带湿润森林和亚热带干旱森林。亚热带干旱森林和亚热带湿润森林在1990s和2000s的面积持续增长,是南北过渡带部分地区潜在植被对气候暖干化的主要响应。利用ArcGIS计算各年代际生命地带类型的平均中心,发现亚热带湿润森林、暖温带有刺草原和冷温带湿润森林的偏移幅度较大,北方干旱有刺灌丛、北方潮湿森林和冷温带有刺灌丛的偏移幅度较小,除冷温带有刺灌丛、暖温带有刺草原和暖温带湿润森林外,其他生命地带类型的平均中心均往北偏移了,位于南北过渡带西北处的几类生命地带类型的迁移幅度小于南北过渡带东南处的生命地带类型,位于高原地形的生命地带类型比位于山地、平原地形的生命地带类型偏移幅度小。(3)基于Holdridge生命地带模型预测2070s在4个典型浓度RCPs情景下南北过渡带潜在植被分布变化,2070s南北过渡带在未来气候变化条件下共出现了17种生命地带类型,与2010s相比,高山荒漠、亚高山干苔原、亚高山湿润苔原、北方荒漠以及北方干旱有刺灌丛这5种生命地带类型消失了,新出现了北方雨林、暖温带荒漠灌丛和亚热带有刺疏林3种生命地带植被。暖温带干旱森林、亚热带湿润森林、亚热带干旱森林、冷温带草原等类型是2070s南北过渡带的主要生命地带类型。从各类生命地带类型的面积变化幅度来看,RCP排放浓度越高,2070s南北过渡带生命地带植被分布格局变化幅度越大,且RCP排放浓度越高,暖温带干旱森林、暖温带湿润森林和冷温带草原的减少越多,亚热带干旱森林和亚热带湿润森林的面积增加越多。在高排放情景(RCP6.0、RCP8.5)下,亚热带森林植被面积逐渐扩大超过暖温带森林植被,成为南北过渡带的优势植被,而这些新增的亚热带植被绝大部分是由暖温带森林受温度升高的影响转变而成的。从RCPs情景下2070s生命地带类型平均中心的偏移趋势来看,亚热带干旱森林、暖温带有刺草原、冷温带草原和北方湿润森林的偏移幅度比其他生命地带类型的偏移幅度大,且亚热带干旱森林的偏移幅度最大,冷温带有刺灌丛的偏移幅度最小,偏移距离随着RCP排放浓度的增大而增大,2070s各生命地带类型的平均中心与2010s相比大多数都向北偏移了。
【图文】：

概况,过渡带

春暖和干燥，秋凉且多连绵雨(白红英，2014；刘胤汉，1983)。从生物资源来看，以秦巴山区为主体的南北过渡带，山地类型丰富多种山地气候、各类垂直带谱、复杂的生物群落。大熊猫、朱瀗、这四大国宝的栖息地和潜在栖息地的 50%以上在秦巴山区，出现在国特有植物种达 1428 种，动物资源和植物资源丰富，由于生物资国家在此建立了 85 个保护地。川西高原由于其所处的高原环境，高原植被资源和高地寒漠动物群。从社会经济来看，南北过渡带行政区域上包括甘肃、陕西、山西、重庆、湖北、河南等几个省市，人口密集，但由于地形复杂，经济程度上的地理限制，使得该区域成为我国 14 个连片特困区之一，、人口最多、内部差异最大的连片特困区。中国南北过渡带，是中国大陆上规模最大、最具典型性的地理-生态多方面都具有高度的复杂性、多样性、独特性、敏感性和脆弱性，过渡、气候变化上的过渡，都包含了突出的气候容量、生物多样性。

模型图,模型,气候指标,可能蒸散

图 2 - 2 Holdridge 生命地带模型(郝君明，2009)运用 Holdridge 生命地带模型进行植被分类的基本思想是：先计算出研究区站点的年生物温度、年降水量和可能蒸散率，进行空间插值后得到研究区这三个气候指标的空间分布图，之后与每个生命地带类型在 Holdridge 三角形图式中中心点的坐标（表 2 - 1）进行对比计算。将栅格（i，j）的三个气候指标值 ABT（i，，j）、P（i，j）、PER（i，j）与各生命地带六边形中心相对应的这三个气候指标值ABTk、Pk、PERk 进行距离计算，得到 Dk（i，j），当 Dk（i，j）最小时，则认
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948

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