近30年来中国西部八省NDVI时空变化及驱动力分析

发布时间：2020-08-21 18:57

【摘要】：中国西部是中华民族和华夏文明的重要发祥地之一,是国家重要的生态屏障。历史上的中国西部地区也曾林草丰美、绿荫遍地,而现今的西部地区水土流失和沙化问题严重。改善西部生态环境的核心问题之一是植被的恢复和建设,因此,科学地研究西部地区植被覆盖变化及驱动因素,对于合理评价西部地区生态环境质量、制定生态保护政策具有重要意义。文章以位于我国第二地势阶梯的呈“T”字形分布的八个省区(陕、甘、宁、蒙、新、滇、黔、川)为研究对象,基于1986-2015年GIMMS NDVI3g长时间序列数据集,利用空间统计与统计学模型揭示植被时空演变特点与地域分异特征;采用Sen+Mann-Kendall方法和相对变化率模型分析了中国西部地区植被覆盖的时空变化趋势;应用主成分分析方法筛选主导驱动因子,分别构造最小二乘回归模型(OLS)、特征向量空间滤波模型(ESF)和地理加权回归模型(GWR)探索了驱动植被覆盖变化因素;最后,结合GWR模型深入探讨不同主导因子对植被覆盖变化的影响及其空间分布异质性,并结合研究结论提出了相关政策与建议。主要研究结论为:(1)西部八省植被覆盖时空分异特征显著。NDVI随时间变化表现为年内单峰震荡、年际波动上升。空间分异特征随时间、地域的演化规律具体表现为:年内、年际均呈现东高西低、南高北低的特点,前者重心迁移呈现出明显的方向特征,后者重心迁移反复,标准差椭圆参数变化比较平稳;自西向东NDVI逐渐升高,由低纬至高纬NDVI呈“高-低-高”的变化趋势,各垂直带内植被生长状况平稳,带间植被生长状况差异显著。(2)研究区植被覆盖变化总体呈现改善趋势,部分地区存在严重退化现象。不同时段角度:NDVI在2001-2015年比1986-2000年增加趋势更为明显且分布更广;不同土地利用类型角度:各种用地类型NDVI总体都呈增加趋势,显著增加比例最高的是耕地区域(50.17%);不同行政区划角度:NDVI增加最显著的地区是贵州省(70.77%)。(3)三种回归模型对于植被覆盖变化因素分析各有优劣。相较于OLS模型与ESF模型,GWR模型对数据的拟合程度更高,更好地解释了西部地区植被覆盖变化驱动因素的空间分异。全局分析结果中,ESF模型能有效地提取数据中的空间自相关性以降低模型的估计偏差,拟合效果比OLS模型更好。(4)气候与土壤质地、地形、社会经济条件、土地利用类型、造林面积、线状地物等因素对植被覆盖变化影响显著。以区县为研究单元,植被覆盖的空间影响因素及其强度随地理位置的不同而不同,充分说明人地关系变化对植被覆盖变化作用机理的复杂性,应建立起较为完整的生态环境信息系统,综合考虑植被覆盖变化驱动因素的区域差异,因地制宜,长远规划。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948;X173;X144
【图文】：

技术路线图,绪论,研究技术,技术路线

技术路线图

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图 2-1 研究区示意图Figure 2-1 Schematic map of research area究区概况（Introduction of the Study Area）部“T”字形分布的 8 个省区（包括陕、甘、宁、蒙、新、滇、黔），主要处于我国陆地地势的二级阶梯，约位于 21°08′~53~126°29′E 之间，南北跨越的纬度约 22 度，东西跨越经度约 53 度面积 447.10 万 km2，占全国总面积的 46.57%；人口约 2.84 亿人，的 20.67%。研究区跨度广，气候变化显著，地形情况复杂，土壤差异也较大。海拔高度西高东低，呈阶梯状分布；自北至南植被类和气温变化显示纬度地带性分异规律，由东南沿海向西北内陆随降次出现森林、草原、荒漠等经度地带性分异；气候条件差异显著，，西南温湿多雨。恶劣多变的自然条件导致我国西部大部分地区区弱，生态承载力相对较低，面临着黄河中上游地区的水土流失、西漠化、草地退化和西南地区生物多样性减少等生态退化与破坏问时影响着我国其他地区的生态环境。

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研究区内存在五种气候类型：①热带季风气候，是指月平均气温高于 15℃，积温不低于 8000℃，极端最低气温高于 15℃，多年平均年极端最低气温不低 5℃，终年无霜。此类型气候条件主要分布在云南省西双版纳等地区。②高原地气候，表现为年积温、日平均气温、最热的气温最高值分别为 2000℃、10℃ 5℃（或 0℃），气温年较差较小但日较差大，主要分布在四川省西北部川西高与新疆最南部。③亚热带季风气候，主要分布在云南省、贵州省、四川省东部，要表现为积温介于 4500℃到 8000℃，最冷月平均气温介于 0℃到 15℃，夏季度偏高（30 天平均气温高于 25℃）。④温带季风气候，主要分布在甘肃南部、夏南部、陕西省中部与内蒙古东部，总体较为温暖凉爽，年积温、最冷月平均温、夏季侯平均气温等具体参数分布范围分别为 3000 4500℃、-28 0℃、>22℃少部超过 25℃）。⑤温带大陆性气候，表现为气温年、月较差大，主要分布在究区北纬 40°以北的西北内陆地区。研究区气温分布特点概况为：同纬度与其他地方比较，冬季南北温差大，夏南北温差小；南部积温高于北部。降水量空间分布的规律是：由东南向西北逐减少，受东南季风、西南季风与地形的影响，夏湿冬干。

【参考文献】