2001-2016年内蒙古植被动态特征及其对气候变化的响应
发布时间：2021-09-30 21:14
气候作为人类赖以生存的自然环境的重要组成部分,它的任何形式的变化都会对陆地生态系统以及社会经济系统产生深远的影响。为了进一步研究内蒙古自治区复杂多样环境下的植被动态特征及其对气候变化的响应机制,本研究基于2001—2016年MODIS NDVI时间序列数据并选用累计NDVI的Logistic曲线曲率极值法提取了研究区植被返青期、枯黄期、生长季长度3种植被物候参数,结合同期气象站点的气温、降水数据分析了内蒙古植被动态变化特征及其对气候变化的响应机制。研究结果如下:（1）2001—2016年期间,内蒙古生长季植被覆盖度（NDVI）空间分布格局为从东北向西南递减,主要集中在夏季。16年间内蒙古生长季植被覆盖度呈显著增加趋势的面积占全区总面积的33.24%,斜率为0.044/10a,主要分布在森林生态区和荒漠生态区南部;呈显著下降趋势的面积仅为0.52%,斜率为-0.049/10a,零星分布在草原生态区和内蒙古主要粮食产区——河套灌溉区。物候分布与趋势:森林生态区和荒漠生态区的返青期比中部草原生态区要早,其平均值分别为第120、119和128天;森林和荒漠生态区的枯黄期比草原生态区要晚,平均值...
【文章来源】：内蒙古师范大学内蒙古自治区
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
2研究区概况及研究方法112研究区概况及研究方法2.1研究区概况内蒙古自治区是中国北部高原地区，位于97°12′E~126°04′E和37°22′N~53°23′N之间，总面积约为1.18×106km2。内蒙古地貌以波状高平原为主体，兼有平原、沙地、丘陵与山地。由东北部向西南蔓延的大兴安岭、燕山北部、阴山山脉以及贺兰山构成了地貌骨架，平均海拔约为1000m。气候以温带大陆性季风气候为主，处于干旱与半干旱气候带，具有冬季寒冷而漫长、夏季温热而短促的特征；降水量具有从东北向西南递减的特征，在东北地区年降水量达到300～400mm，在西南部戈壁荒漠区最少，一般低于100mm。气温空间分布特征与降水量相反，即在东北地区年均气温最低，而西南最高，约在—1.6～8.4℃之间波动。内蒙古地区气候分异显著导致研究区呈现出寒温带针叶林、落叶阔叶林、草甸草原、典型草原、荒漠草原、草原化荒漠和荒漠等植被类型。生态区边界数据是采用穆少杰等[26]基于TerrestrialEcoregions数据中的内蒙古13个生态区根据其气候特征和植被分布特征大致从东北向西南依次划分为森林、草原和荒漠生态系统3个生态系统类型（图2-1）[26,49,74]。图2-1内蒙古生态系统类型及其空间分布格局Fig.2-1SpatialdistributionofecosystemtypesinInnerMongolia2.2数据来源与预处理植被指数是卫星遥感中最具明确意义的指数之一，是基于植被叶绿素在0.69μm
2研究区概况及研究方法13图2-2NDVI数据平滑前后数据对比（以2001年第551行862列像元为例）Fig.2-2ComparisonbetweenbeforeandaftersmoothingNDVIdata（usingthepixelincolumn862andinline551in2001asanexample）2.3研究方法2.3.1累计NDVI的Logistic曲线曲率法提取物候利用Hou等[75]提出的累积NDVI的Logistic曲线曲率极值法，在像元尺度上识别研究区植被物候的3个主要参数—返青期，枯黄期和生长季长度，均由儒略日表达。此方法是Zhang等[76]提出的年内NDVI的Logistic拟合法的改进，但与Zhang等的方法不同是该方法先对年内NDVI进行累积NDVI的计算（图2-3a），然后利用Logistic函数对累积NDVI进行拟合（式2-1）并计算曲率（式2-2，2-3），将最大曲率值和最小曲率值对应的时间分别定义为返青期和枯黄期，两者差值定义为生长季长度（图2-3b）。前人研究[77]和研究组前期分析[78]表明，与Zhang等[76]的结果相比，累积NDVI的Logistic曲线曲率极值法较适合于包括内蒙古在内的中国温带生态系统和蒙古高原植被物候的时空变化分析。由于在研究区大范围内目前还未能获得物候观测数据，未对遥感计算的物候结果进行验证，但通过与前人在中国温带生态系统和包括内蒙古在内的蒙古高原物候研究结果进行对比，发现本研究物候提取结果总体上与前人研究结果一致，认为可以用于内蒙古全范围内的物候变化及其对覆盖度的影响研究。dectbta1)y((2-1)5.12432)()1()1)(1(bczzzzczbdsdaK(2-2)
【参考文献】：
期刊论文
[1]近30年中国天然草地物候时空变化特征分析[J]. 倪璐,吴静,李纯斌,秦格霞,李政,孔婕. 草业学报. 2020(01)
[2]四种气温空间插值方法适用性分析[J]. 易桂花,张廷斌,何奕萱,叶红,李景吉,别小娟,刘栋. 成都理工大学学报(自然科学版). 2020(01)
[3]Land Cover Changes and Drivers in the Water Source Area of the Middle Route of the South-to-North Water Diversion Project in China from 2000 to 2015[J]. GAO Wenwen,ZENG Yuan,ZHAO Dan,WU Bingfang,REN Zhiyuan. Chinese Geographical Science. 2020(01)
[4]呼伦贝尔沙地樟子松人工林乔木层固碳速率及其对气象因子的响应[J]. 曹恭祥,郭中,王云霓,季蒙,韩珊珊,耿庆春,冯丽红,刘海利. 生态学杂志. 2020(04)
[5]气候变化对内蒙古鄂温克旗典型草原植物物候的影响[J]. 肖芳,桑婧,王海梅. 生态学报. 2020(08)
[6]基于地理探测器模型的中亚NDVI时空变化特征及其驱动因子分析[J]. 王伟,阿里木·赛买提,吉力力·阿不都外力. 国土资源遥感. 2019(04)
[7]正在变暖的全球气候与依旧凛冽的寒潮大风[J]. 夏珅宁,文韬,马亮. 生命与灾害. 2019(12)
[8]1961-2010年中国降水时空变化特征及对地表干湿状况影响[J]. 陈洁,刘玉洁,潘韬,吴绍洪,谭清华,葛全胜,刘燕华. 自然资源学报. 2019(11)
[9]1982—2015年中国北方归一化植被指数（NDVI）变化特征及对气候变化的响应[J]. 何航,张勃,侯启,李帅,马彬,马尚谦. 生态与农村环境学报. 2020(01)
[10]中国东北地区植被生产力控制因素分析[J]. 周玉科. 地理学报. 2020(01)
博士论文
[1]干旱与半干旱区植被动态及其对气候变化的响应[D]. 苗百岭.内蒙古大学 2017
[2]河套灌区作物耐盐性评价及种植制度优化研究[D]. 童文杰.中国农业大学 2014
硕士论文
[1]内蒙古植被物候时空变化及其对气候变化的响应[D]. 张雯.内蒙古师范大学 2019
[2]近16年内蒙古地区植被生长季EVI对气候变化的响应研究[D]. 何冬.成都理工大学 2019
[3]2001-2015年甘肃省植被覆盖、物候变化及对气候变化的响应[D]. 徐煜.甘肃农业大学 2018
本文编号：3416649
【文章来源】：内蒙古师范大学内蒙古自治区
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
2研究区概况及研究方法112研究区概况及研究方法2.1研究区概况内蒙古自治区是中国北部高原地区，位于97°12′E~126°04′E和37°22′N~53°23′N之间，总面积约为1.18×106km2。内蒙古地貌以波状高平原为主体，兼有平原、沙地、丘陵与山地。由东北部向西南蔓延的大兴安岭、燕山北部、阴山山脉以及贺兰山构成了地貌骨架，平均海拔约为1000m。气候以温带大陆性季风气候为主，处于干旱与半干旱气候带，具有冬季寒冷而漫长、夏季温热而短促的特征；降水量具有从东北向西南递减的特征，在东北地区年降水量达到300～400mm，在西南部戈壁荒漠区最少，一般低于100mm。气温空间分布特征与降水量相反，即在东北地区年均气温最低，而西南最高，约在—1.6～8.4℃之间波动。内蒙古地区气候分异显著导致研究区呈现出寒温带针叶林、落叶阔叶林、草甸草原、典型草原、荒漠草原、草原化荒漠和荒漠等植被类型。生态区边界数据是采用穆少杰等[26]基于TerrestrialEcoregions数据中的内蒙古13个生态区根据其气候特征和植被分布特征大致从东北向西南依次划分为森林、草原和荒漠生态系统3个生态系统类型（图2-1）[26,49,74]。图2-1内蒙古生态系统类型及其空间分布格局Fig.2-1SpatialdistributionofecosystemtypesinInnerMongolia2.2数据来源与预处理植被指数是卫星遥感中最具明确意义的指数之一，是基于植被叶绿素在0.69μm
2研究区概况及研究方法13图2-2NDVI数据平滑前后数据对比（以2001年第551行862列像元为例）Fig.2-2ComparisonbetweenbeforeandaftersmoothingNDVIdata（usingthepixelincolumn862andinline551in2001asanexample）2.3研究方法2.3.1累计NDVI的Logistic曲线曲率法提取物候利用Hou等[75]提出的累积NDVI的Logistic曲线曲率极值法，在像元尺度上识别研究区植被物候的3个主要参数—返青期，枯黄期和生长季长度，均由儒略日表达。此方法是Zhang等[76]提出的年内NDVI的Logistic拟合法的改进，但与Zhang等的方法不同是该方法先对年内NDVI进行累积NDVI的计算（图2-3a），然后利用Logistic函数对累积NDVI进行拟合（式2-1）并计算曲率（式2-2，2-3），将最大曲率值和最小曲率值对应的时间分别定义为返青期和枯黄期，两者差值定义为生长季长度（图2-3b）。前人研究[77]和研究组前期分析[78]表明，与Zhang等[76]的结果相比，累积NDVI的Logistic曲线曲率极值法较适合于包括内蒙古在内的中国温带生态系统和蒙古高原植被物候的时空变化分析。由于在研究区大范围内目前还未能获得物候观测数据，未对遥感计算的物候结果进行验证，但通过与前人在中国温带生态系统和包括内蒙古在内的蒙古高原物候研究结果进行对比，发现本研究物候提取结果总体上与前人研究结果一致，认为可以用于内蒙古全范围内的物候变化及其对覆盖度的影响研究。dectbta1)y((2-1)5.12432)()1()1)(1(bczzzzczbdsdaK(2-2)
【参考文献】：
期刊论文
[1]近30年中国天然草地物候时空变化特征分析[J]. 倪璐,吴静,李纯斌,秦格霞,李政,孔婕. 草业学报. 2020(01)
[2]四种气温空间插值方法适用性分析[J]. 易桂花,张廷斌,何奕萱,叶红,李景吉,别小娟,刘栋. 成都理工大学学报(自然科学版). 2020(01)
[3]Land Cover Changes and Drivers in the Water Source Area of the Middle Route of the South-to-North Water Diversion Project in China from 2000 to 2015[J]. GAO Wenwen,ZENG Yuan,ZHAO Dan,WU Bingfang,REN Zhiyuan. Chinese Geographical Science. 2020(01)
[4]呼伦贝尔沙地樟子松人工林乔木层固碳速率及其对气象因子的响应[J]. 曹恭祥,郭中,王云霓,季蒙,韩珊珊,耿庆春,冯丽红,刘海利. 生态学杂志. 2020(04)
[5]气候变化对内蒙古鄂温克旗典型草原植物物候的影响[J]. 肖芳,桑婧,王海梅. 生态学报. 2020(08)
[6]基于地理探测器模型的中亚NDVI时空变化特征及其驱动因子分析[J]. 王伟,阿里木·赛买提,吉力力·阿不都外力. 国土资源遥感. 2019(04)
[7]正在变暖的全球气候与依旧凛冽的寒潮大风[J]. 夏珅宁,文韬,马亮. 生命与灾害. 2019(12)
[8]1961-2010年中国降水时空变化特征及对地表干湿状况影响[J]. 陈洁,刘玉洁,潘韬,吴绍洪,谭清华,葛全胜,刘燕华. 自然资源学报. 2019(11)
[9]1982—2015年中国北方归一化植被指数（NDVI）变化特征及对气候变化的响应[J]. 何航,张勃,侯启,李帅,马彬,马尚谦. 生态与农村环境学报. 2020(01)
[10]中国东北地区植被生产力控制因素分析[J]. 周玉科. 地理学报. 2020(01)
博士论文
[1]干旱与半干旱区植被动态及其对气候变化的响应[D]. 苗百岭.内蒙古大学 2017
[2]河套灌区作物耐盐性评价及种植制度优化研究[D]. 童文杰.中国农业大学 2014
硕士论文
[1]内蒙古植被物候时空变化及其对气候变化的响应[D]. 张雯.内蒙古师范大学 2019
[2]近16年内蒙古地区植被生长季EVI对气候变化的响应研究[D]. 何冬.成都理工大学 2019
[3]2001-2015年甘肃省植被覆盖、物候变化及对气候变化的响应[D]. 徐煜.甘肃农业大学 2018
本文编号：3416649
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