基于环境遥感技术的气溶胶对草原植被生产力的影响研究

发布时间：2018-12-27 09:34

【摘要】：大气气溶胶作为影响我国环境空气质量的主要污染物,由于其成分复杂且分布范围广,影响太阳辐射和成云降雨等气象条件,而气候及环境条件的改变将关系到地面植被生长与产量,但少见气溶胶对植被生长的影响研究。本文以中国北方重要的草原区域-锡林郭勒盟为研究对象,研究该地区的气溶胶与草原植被生产力的变化趋势及分布规律,进而分析大气气溶胶对草原地区的影响,以有效地、及时地掌握该地区大气环境污染的程度及其生态效应,为草原的生态建设提供参考。本文以遥感MODIS L1B影像数据为基础,采用6S模型和暗像元法,反演研究区2008-2016年间的气溶胶光学厚度(AOD)。利用MOD04L2产品、地面监测站及实测的颗粒物浓度值对反演结果进行对比验证,确保反演结果的精度。利用相关法,分析气象因子对气溶胶厚度的影响,进而分析AOD旬、月、年、9年合成的时空分布特征。此外,通过CASA模型估算研究区的植被净初级生产力(NPP),并利用地面实测生物量与MOD17A3产品数据对估算NPP值进行精度验证,分析研究区植被NPP月、季、年的分布特征。最后,通过计算空间上两影像间的相关系数及研究区逐像元的相关系数来确定AOD与NPP的相互关系。主要研究内容及结果如下:(1)遥感反演AOD的精度验证。结果表明,反演得到的区域AOD与MOD04L2(气溶胶二级产品)呈正相关(0.509**,P0.01),说明暗像元法适用于研究区AOD的反演;地面监测站及野外实测颗粒物浓度与反演AOD值存在显著正相关性。(2)2008-2016年AOD的时空分布特征。AOD时间分布特征为:2008-2016年,1月、4月、7月各旬AOD无统一变化趋势,10月各旬AOD变化趋势明显,表现为逐旬上升。2008-2016年际间1月的AOD均值有下降趋势,其他月份没有明显变化。利用1月、4月、7月和10月AOD的月值合成年AOD,结果表明:2013年最高,2015年最低。AOD空间分布特征为:2008-2016年,年合成的区域AOD空间分布一致,表现为低值分布在西部,高值分布在东部。总的来说,本研究区AOD值较低,空气较为清洁。(3)区域AOD与气象因子间的空间相关系数分析。结果表明:1、4、7和10月的AOD值与平均气温、日照时数、太阳辐射存在负相关性;AOD值与相对湿度正相关,7月两者间相关系数最高;7月AOD与降水量存在显著的正相关,而1月、4月、10月的降水对气溶胶粒子有沉降作用,但相关系数较低;平均风速与AOD间为负相关性;本站气压对AOD的影响较小。相比较而言,这七种气象因子对AOD的影响分析中,7月、10月的影响更为明显。(4)区域NPP的估算、精度验证与分布。模型估算的NPP值与地面实测植物生物量间的相关性为0.477,与MOD17A3产品相关性R达到0.843,说明可以利用CASA模型来模拟研究区的植被生产力。2008-2016年植被NPP在7月或8月达到最大;季节NPP分布为夏季秋季春季;2008-2016年,区域NPP年均值有缓慢的上升趋势。植被NPP的月、季、年空间分布特征表现一致,由西向东逐渐增加。(5)AOD和NPP的区域相关性分析。在锡林郭勒盟地区,月、年际间AOD与NPP的空间相关系数主要为正值,而两者间的相关系数分布区域差异较大,表现为正相关系数占研究区的52.35%~86%。4月、10月研究区AOD与NPP间的正相关系数较低,仅7月AOD与植被NPP的作用较为明显。在区域降水、湿度、辐射等气象因子的影响下,年AOD与植被NPP表现出相似的空间分布特征,两者的相关系数多为正值。总的来说,AOD与NPP间的关系受气象环境因子的影响较大,而且,研究区的AOD值较小,空气较为清洁,因此,AOD不是影响NPP分布的主导因子。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X513;X87

【参考文献】