青藏高原高寒草地植被物候及其对气候变化的响应

发布时间：2020-04-13 06:11

【摘要】：物候学是研究生物圈动植物与气候、水文、土壤等环境因子之间相互关系的科学。植物物候是指植物由于受气候和环境因素驱动而出现的以年为单位的周期现象。物候学是气候和环境季节性变化最敏感的综合指标。物候变化直接影响植物生产,并在生态系统生产力和碳循环中发挥关键作用。利用遥感监测植被物候有很多优点,如覆盖范围广,时空序列长等。青藏高原是全球气候变化的敏感区域,其水热条件处于生物生长极限,生态系统极为脆弱。研究青藏高原高寒草地物候及其对气候变化的响应对研究气候变化背景下生态系统演变及碳循环意义重大。本研究利用MODIS NDVI数据集MOD13A1提取青藏高原高寒草地物候参数。MOD13A1的空间分辨率为500 m,时间分辨率为16 d,时间范围为2001-2015年。基于J?nsson和Eklundh的TIMESAT 3.2平台,选用Savizky-Glolay滤波算法拟合原始NDVI曲线的时间序列。对于阈值设置,结合青藏高原的地面观测数据,SOG生长季节开始(Start of growth season,SOG)的阈值设为0.2,生长结束季节(End of growth season,EOG)的阈值设为0.6,生长季节长度(Length of growth season,LOG)LOG等于EOG减去SOG,表示草地从返青到枯黄经历的天数。采用Slope趋势分析法对2001-2015年青藏高原高寒草地物候年际变化和气候因子变化(温度、降水)趋势进行了研究,并分析了青藏高原高寒草地物候对气候变化的响应。得出以下结论:(1)青藏高原高寒草地植被物候在空间上存在较大差异性。由于受地形抬升和水热条件恶化的影响,呈现出由东南向西北返青期逐渐推迟,从第110天推迟到第170天;枯黄期呈现逐渐提前趋势,从第300天提前到第260天;在返青期与枯黄期的共同影响下生长季长度由东南向西北呈逐渐缩短趋势,由170天逐渐缩短为100天。不同草地类型的物候期表现出明显的差异。(2)青藏高原高寒草地植被物候年际变化的趋势表现为返青期和枯黄期提前,整体上,生长季长度增长。具体分析结果表明,植被返青期提前了0.93 d/a,枯黄期提前了0.33 d/a,生长季长度则延长了0.6 d/a。(3)青藏高原高寒草地物候空间异质性与海拔关系密切。存在着3500 m和5000 m的分界线,3500 m以下物候随海拔变化规律不明显;在3500 m-5000 m之间,二者关系显著,随着海拔的升高,返青期推迟,枯黄期提前,生长季长度缩短;当海拔高于5000 m,植被稀疏,没有明显的物候期变化趋势。(4)秋季和春季气温越高或秋季水分越充足的地方,植被的返青期通常越早。4月份降水量对返青期的影响大于年均降水量和春季降水量。秋季气温越高或植物生长季水分越充足的地方,植被的枯黄期通常越晚。8月份降水量和9月份气温对枯黄期的影响较大。生长季长度随着秋季温度升高而延长,秋季降水量的增加使生长季长度缩短,而随着年均降水量增加,植被的生长季长度呈延长趋势。
【图文】：

第二章 数据与方法2.1 研究区概况2.1.1 地理位置青藏高原位于我国西南部 73°19′-104°47′E，26°00′-39°47′N 之间（图 1），南起喜马拉雅山脉南麓，北至昆仑山-祁连山北侧，西起帕米尔高原东至玉龙雪山及岷山一带。青藏高原长约 2800 km，宽约 300-1500 km，总面积达 257.24×104km2，占我国陆地面积的 26.8%（张镱锂等，2002）。平均海拔大于 4000 m，是世界上海拔最高的高原，有世界“第三极”的美誉（Tang et al., 2002）。青藏高原以其独特的地理位置和气候环境成为亚洲乃至全球气候变化的“感应器”，主要有高寒草甸、高寒草原、山地草甸等 17 种草地植被类型。青藏高原作为我国水热极限的生态屏障，其植物物候变化及对气候的响应对其自身和相邻区域的环境具有深远的影响。

通过线性拟合青藏高原 2001-2015 年高寒草地物候期的年际变化趋势，如图5 所示。返青期的趋势并不是固定的，在不同的时间段内趋势不尽相同。2001-2009 年间，返青期有明显的提前趋势，返青期提前 18 天，2009-2015年间，返青期推迟 4 天。总体而言，青藏高原高寒草地的返青期呈现出提前的趋势，2009 年草地的返青期最早。青藏高原高寒草地植被枯黄期呈现波动提前的趋势，这一趋势较之返青期而言并不明显，2002 年、2008 年和 2013 年牧草进入枯黄期较早，2001-2015 年间青藏高原高寒草地植被枯黄期整体提前 5 天。将2001-2015 共 15 年分为 2 个时间段，从图 4 可以看出，在 2001-2008 年期间枯黄期以 0.857d/a 的速度提前，在随后的 2008-2015 年又出现了推迟的趋势，推迟了0.286d/a。从整个研究期来看，2001-2015 年枯黄期呈现出微弱的提前趋势。在青藏高原高寒草地返青期和枯黄期年际变化的共同影响下，青藏高原高寒草地植被生长期呈现波动延长的趋势，平均生长季长度延长了 9 天，，其中 2007 年的平均生长季长度最长，达到 158 天。2004 年、2009 年的高寒草地生长季季长度相对较长，分别是 151 天和 155 天。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S812

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本文编号：2625689