黄河源区沼泽湿地宏观生态变化与气候的关系研究

发布时间：2020-07-27 12:18

【摘要】：区域生态系统对全球气候变化的响应一直是全球变化研究的核心命题,高寒湿地生态系统对区域气候变化的响应敏感而成为研究热点之一。地处青藏高原东北部和东亚季风边缘区,黄河源区的气候变化(特别是增温)对区内高寒湿地的影响备受学界关注。已有研究多关注黄河源区湿地面积和景观格局变化及其与气候的关联,但很少涉及该区关键湿地类型之一的沼泽湿地生态系统变化,及其与气候的关系;未能认识该区显著气候空间分异,及其对高寒沼泽湿地响应气候变化的可能影响。本研究以黄河源区沼泽湿地为对象,从区域(源区整体)和局地(由西北至东南的玛多、达日、若尔盖3个代表性气候单元)两个尺度,选择沼泽湿地面积、物候、NDVI等宏观生态特征,分析其时序变化和局地分异;采用广义可加混合模型(Generalized Additive Mixed Models,GAMMs),分析气候空间分异影响下,沼泽湿地上述生态特征与气候的关系;同域气候条件下,以草地生态系统及其生长季NDVI作为基线区和基线NDVI,分析潜育环境影响下,沼泽植被生长季NDVI anomaly、与气候因子的关联及其在不同气候空间单元的差异性。主要结论如下:(1)黄河源区年均温在区域尺度呈增温趋势,局地尺度除河南站外,其余站点均呈增温趋势;年降水量在区域尺度呈增长趋势但不显著,局地尺度仅玛多年降水呈显著增加,其他各站或增或减但均不显著。局地尺度,年均温由相对“冷期”转向相对“暖期”的时间节点存在空间分异,玛多、兴海和恰卜恰发生在1986年,红原、久治、若尔盖和达日发生在1997年;各站年降水量变化均以波动变化为主。(2)黄河源区沼泽湿地面积在1990-2010年总体呈增长趋势;局地尺度,3个局地研究区沼泽湿地面积增减变化有差异,玛多和若尔盖总体呈减小、达日总体呈增加。沼泽湿地面积与年降水量、年均温和年均相对湿度均为非线性关系,3个气候因子对沼泽湿地面积均为极显著影响(P0.01),但其共同作用只能解释沼泽湿地面积变化的部分原因(adjusted R~2=0.172);3个气候因子均在其各自的低值区间影响不明显、中值区间为较大正相关影响,高值区间为较大负相关影响。(3)黄河源区沼泽植被多年(2000-2013年)平均生长季为4月下旬至10月中上旬。局地生长季开始期从若尔盖到达日、再到玛多,生长季开始期分别滞后半个月左右,但生长季结束期相同;各年和多年平均NDVI的大小均依次为若尔盖、达日和玛多,与源区气候的空间分异一致。沼泽植被生长季NDVI与同期均温和降水均为非线性关系,2个气候因子均极显著影响生长季NDVI(P0.01),是影响生长季NDVI的主要原因(adjusted R~2=0.716)。生长季降水对NDVI为正相关影响,在200-500mm区间为明显正相关影响;生长季均温的影响较为复杂,在其低值和高值区间均为明显负相关影响,7-11℃区间为正相关影响,以7-9.5℃区间影响明显。(4)潜育环境影响下,区域尺度,沼泽植被NDVI anomaly在生长季初期呈增长趋势,生长季中期呈减小趋势,生长季后期呈增长趋势。局地尺度,玛多NDVI anomaly在生长季初期至草地NDVI达到峰值前呈减小趋势,在草地NDVI峰值之后至生长季结束呈增长趋势。达日NDVI anomaly在生长季初期呈增长趋势,生长季中期至NDVI峰值时呈减小趋势,生长季中后期NDVI达到峰值后呈增长趋势;若尔盖NDVI anomaly的变化不明显。气候因子对黄河源区沼泽植被NDVI anomaly具有明显的影响,在两个尺度上,沼泽植被生长季NDVI anomaly与同期气温基本呈显著或极显著负相关,在西北的玛多更为明显;但与同期降水相关性的显著度明显较低。(5)对于黄河源区及类似气候空间分异极其显著的宏观区域,在分析局地植被对气候变化的响应时,由于生长季开始期存在明显差异,不能简单地采用区域平均模式。对于同一植被类型,也需要根据气候空间分异计算局地生长季,据此计算生长季NDVI,分析其动态变化及其对气候变化的响应。GAMMs模型表明,黄河源区沼泽湿地面积、沼泽植被生长季NDVI对气候因子的响应具有明显空间分异。因此,在同样幅度的气候变化影响时,必须考虑气候因子的空间分异,应根据不同的气候单元,进行各自对应的分析,而不能简单地推理该气候单元会发生与源区同样的变化。
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X171;X16;P467
【图文】：

时间序列,物候,时间序列,沼泽植被

图 1-1 基于 NDVI 时间序列的物候提取[50]究计算 2000-2013 年黄河源区沼泽植被多年平均的生长季开始期和计算各期（DOY1，DOY17，…， DOY337，DOY353）多年平均沼（式 1-3）。 h

示意图,黄河源区,示意图

约位于 95°54′-103°25′E，32°10′-36°34′N（图2-1），地跨青海、四川、甘肃三省，总面积约 13 万平方公里。行政区域涉及青海省的玛多县、达日县、久治县、甘德县、玛沁县、河南县、泽库县、同德县、贵南县、兴海县、共和县，四川省的红原县和若尔盖县，甘肃省的玛曲县。图 2-1 黄河源区示意图2.1.2 地形地貌黄河源区地形总体为中西部偏高、东北部和东南部偏低，地形起伏大，海拔落差近 3900 m。中部阿尼玛卿山主峰玛卿岗日最高海拔超过 6200 m，最低海拔在东北角龙羊峡出口约 2371 m，平均海拔约在 4300 m 左右（图 2-2）。源区呈强烈侵蚀中山地貌，弱侵蚀的高原低山丘陵地貌、湖盆地貌及河谷地貌[100]。

黄河源区,气候,高原气候,通道

图 2-2 黄河源区地形地貌2.1.3 气候黄河源区气候属大陆性高原气候，寒冷干燥，多年平均气温约-2℃，多年平均降水量约500mm，集中于6-9月[132]；水汽经高低两条通道进入源区，低层通道，西

【参考文献】