北半球及典型区遥感植被物候提取验证及动态研究

发布时间：2017-12-18 16:19

  本文关键词：北半球及典型区遥感植被物候提取验证及动态研究

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【摘要】：植被物候是反映植被变化的一个敏感又重要的生态生理参数,可以作为全球变化研究的良好指示器。研究植被物候对气候变化的响应在时空上的分异规律,对更好的理解生态系统碳循环以及预测生态系统对全球变化的响应具有十分重要的意义。遥感技术的发展,为全球或区域植被物候连续性观测提供了一种新途径。目前,国内外已发展了多种遥感数据源及遥感物候提取方法来进行植被物候的时空动态研究。但是,遥感数据源及遥感物候提取方法的不同所造成的遥感物候提取结果在时空上的差异仍未明确,基于多种遥感数据源及不同遥感物候提取方法的遥感物候提取结果的可靠性也尚未得到更多的对比及验证。因此,对多种遥感物候提取结果进行定量化的验证及差异对比是遥感植被物候研究领域亟待解决的问题。这一问题的深入研究,可以帮助研究工作者们更好地将不同遥感物候分析结果连接在一起,对于未来进行大尺度的、可信度高的全球变化植被响应研究具有至关重要的意义。本论文主要选择两种长时间序列遥感数据集GIMMS NDVIg和GIMMS NDVI3g,分别利用目前国内外最常用的三种遥感物候提取方法:最大变化斜率法、动态阈值法及中值法进行北半球植被物候参数的提取。然后,针对以上六个版本的提取结果,定量地对比分析不同遥感数据集、不同遥感物候提取方法造成的植被物候参数提取结果在时空上的差异及原因。其次,本论文利用具有更高分辨率的MODIS MOD13Q1 NDVI数据集来评价两套GIMMS NDVI数据集在遥感物候提取上的可信度。更重要的是,本论文分别利用多种地面观测数据对以上两种数据源的六种遥感物候提取结果进行对比验证。其中,使用的验证数据包括:美国国家物候观测网络的植被物候观测数据,青藏高原农业气象站的植被物候观测数据以及来自全球通量观测网络的碳通量观测数据。最后,根据对比验证结果选择最为可靠的遥感数据源及遥感物候提取方法,研究北半球及典型区域-青藏高原地区在1982-2012年间植被物候变化及对全球变化响应的空间分布模式,并探讨长期气候变化影响下,青藏高原植被物候对气候变化的响应。研究得出的主要结论如下:(1)北半球大部分地区,利用最大变化斜率法、动态阈值法及中值法这三种方法从GIMMS NDVIg中提取的植被物候生长季开始期(Start of the Growing Season:SOSg)均明显比从GIMMS NDVI3g中提取的植被物候生长季开始期(SOS3g)晚,SOSg所计算出的1982-2006年间春季物候时间提前速率比SOS3g更快。基于MODIS NDVI的对比结果表明,GIMMS NDVI3g比之前的GIMMS NDVIg在监测地表植被变化信息上更敏感,遥感物候提取结果更可靠。(2)研究表明,只有利用中值法从GIMMS NDVI3g中提取出的遥感植被物候提取结果(SOS3g)同时与三种地面物候观测数据集:来自美国国家物候观测网络的地面物候观测数据、青藏高原地区农业气象站植被物候观测数据及基于通量塔NEE数据提取的植被物候参数,都具有显著相关性(P0.05)。也就是说,利用中值法从GIMMS NDVI3g中提取遥感植被物候参数进行北半球植被物候研究,结果最为可信。(3)1982-2012年间,北半球自然植被生长季开始时间(SOS)提前速率为0.066d/y,生长季结束时间(End of the Growing Season:EOS)推迟速率为0.074d/y。春季升温是造成北半球自然植被SOS提前的最重要因素,而秋季EOS的延迟则是由温度与降水共同作用的结果。(4)青藏高原地区,植被物候参数对气象因子的响应特征因生态地理区域的不同而差异明显。另外,因为青藏高原植被在生理生态上对全球变化的逐渐适应性,春季升温对青藏高原植被生长季开始时间(SOS)的影响程度越来越弱,具体表现为,1982-2012年中,SOS与春季温度间相关系数的决对值(|r|)减小速率为0.003/y。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP79;Q948

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