1982_2013年青藏高原植被物候变化及气象因素影响_孔冬冬
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青藏高原近40年来气候变化特征及湖泊环境响应一、本文概述本文旨在深入探讨青藏高原近40年来的气候变化特征及其对湖泊环境的影响。
青藏高原,被誉为“世界屋脊”,其独特的地理位置和生态环境使其成为全球气候变化研究的热点地区。
随着全球气候变暖的趋势日益明显,青藏高原的气候也在发生显著变化,这些变化对当地的湖泊环境产生了深远影响。
本文将首先分析青藏高原近40年来的气候变化特征,包括温度、降水、风速等气象要素的变化趋势。
随后,我们将探讨这些气候变化如何影响湖泊的水位、水质、生态结构等方面。
我们将通过收集和分析大量的现场观测数据、遥感影像以及气候模型输出结果,揭示气候变化对湖泊环境的具体影响机制和过程。
本文还将对青藏高原湖泊环境的响应进行深入研究。
我们将评估湖泊生态系统对气候变化的适应性和脆弱性,探讨湖泊环境的变化对当地生态系统和人类活动的影响。
通过对比分析不同湖泊的响应特征,我们可以更好地理解湖泊环境在气候变化背景下的动态变化过程。
本文的研究结果将为青藏高原生态环境保护提供科学依据,为应对气候变化带来的挑战提供理论支持。
本文的研究方法和成果也可为其他类似地区的气候变化和湖泊环境研究提供参考和借鉴。
二、青藏高原气候变化的特征青藏高原,被誉为“世界屋脊”,其独特的高原气候对于全球气候变化具有重要的指示作用。
近40年来,青藏高原的气候变化特征愈发显著,主要体现在温度、降水、风速等多个方面。
在温度方面,青藏高原整体呈现显著的增温趋势。
根据气象观测数据,过去40年中,高原地区的年平均气温上升了约1-2摄氏度。
这种增温趋势在冬季尤为明显,导致高原冬季的气温逐渐接近甚至超过夏季。
这种变化不仅影响了高原的生态系统,也对人类活动产生了深远影响。
降水模式也发生了显著变化。
青藏高原的降水总量在过去40年中呈现出波动增加的趋势,但降水分布却呈现出明显的空间和时间异质性。
一些地区降水增加,而另一些地区则出现减少。
这种降水模式的变化对高原的水资源、湖泊环境以及农业生产等方面都产生了深远影响。
文章编号:1671-1742(2006)增-0012-06青藏高原植被变化特征及其对气候变化的影响郭媛媛*, 范广洲(成都信息工程学院大气科学系,四川成都610225)摘要:利用1982)2001年美国国家航天航空局(NASA)的归一化植被指数(N DVI )资料以及55个青藏高原地区气象台站实测的最高气温、最低气温、平均气温和降水资料,初步分析了青藏高原地区各季节植被变化特征及其对气候变化的影响,通过分析发现,各季节青藏高原地区NDV I 均以增长为主。
特别是高原南部、北部和西部等地区增加明显,高原中东部地区植被有所减少。
通过相关分析和台站概率相关分析发现,高原冬季和春季N DVI 与后期春季和夏季的最高气温、最低气温、平均气温和降水有较好的正相关关系,但有的表现在相关系数比较显著,有的表现为概率相关较明显。
关 键 词:青藏高原;N DV I;植被季节变化;气候变化中图分类号:P461 文献标识码:A基金项目:国家自然科学基金资助项目(40675037);四川省青年科技基金资助项目(05ZQ026-023)*成都信息工程学院大气科学系大气科学专业2002级1班1 引言陆地植被覆盖,在各种时间尺度上,通过生物地球物理反馈过程和生物地球化学反馈过程与大气进行广泛而复杂的动量、热量、水汽及物质的交换,可以说二者处于一个相对的动态平衡之中,一个系统的变化会引发另外一个系统的响应。
大量观测资料分析表明,作为气候系统下垫面,陆地植被覆盖的改变可能通过改变地表反照率、粗糙度、土壤湿度等地表属性,对局地和区域气候产生显著影响[1-5]。
青藏高原隆起是地球演变史上的一个重大自然历史事件。
多年来的研究表明,其下垫面的物理属性和物理状态特别是高原地区植被变化过程,决定着高原对大气的非绝热加热影响,对东亚乃至全球的大气环流和天气气候有重要影响,不少学者对青藏高原下垫面特征及其气候学效应作用有了大量的研究。
王兰宁等[6]用一个CCM3和RegCM 2的嵌套模式研究发现高原植被大面积破坏后,西风急流偏西偏北,使北方冷空气难以到达我国长江流域,而孟加拉湾地区经向风减弱,导致向我国内陆输送的水汽减少,其综合作用使我国大部分地区的降水明显减少;使用中尺度生态气象模式,对不同地形和不同天气背景条件下、中纬度半干旱区陆面变化对中尺度大气边界层结构和气候影响的研究表明[7],植物的存在使其上空空气比周围地区湿度增加,气温下降,并因此产生热力强迫中尺度植物风环流,在植物风环流的锋区辐合带的辐合上升运动,可使对流性降水活动增大,且植物对降水增幅作用随大气湿度减小而增大。
青藏高原不同时段气候变化的研究综述
青藏高原不同时段气候变化的研究综述
综述了近年来通过冰芯、树轮、湖泊沉积等记录对青藏高原不同时段气候变化研究取得的成果,并特别着重于末次间冰期以来青藏高原的气候变化特征.在末次间冰期,青藏高原气候变化剧烈,降温迅速升温缓慢;末次冰期温度变化与格陵兰冰芯记录具有较好一致性,同时也具有高原的独特性;新仙女木事件发生时间与欧洲和格陵兰冰芯的记录基本一致;全新世总体比较温暖;近2000年来温度变化在波动中逐渐上升;近代温度有加速升高的趋势.总体上青藏高原各种尺度上的气候变化要早于我国其它地区,变化的幅度也较大.
作者:李潮流康世昌 LI Chaoliu KANG Shichang 作者单位:李潮流,LI Chaoliu(中国科学院青藏高原研究所,北京,100085) 康世昌,KANG Shichang(中国科学院青藏高原研究所,北京,100085;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈与环境联合重点实验室,兰州,730000)
刊名:地理学报ISTIC PKU英文刊名:ACTA GEOGRAPHICA SINICA 年,卷(期):2006 61(3) 分类号:P4 关键词:青藏高原气候变化冰芯树轮湖泊沉积。
青藏高原植被分布与气候变化青藏高原是世界上海拔最高的高原,也是世界上最大的高原之一。
它的面积广阔,地势险峻,气候条件多变。
在青藏高原上,植被分布与气候变化密切相关,这两者相互影响,共同塑造了高原的自然景观。
青藏高原的气候条件是非常复杂的。
由于高原地势高而平坦,受到大气环流和地貌的影响,使得青藏高原的气候呈现出高寒、干旱和寡毛特征。
尽管青藏高原相对干燥,但根据海拔高度的不同,高原上的植被分布有着明显的差异。
在青藏高原的东南部,由于海拔较低,降水较丰富,温度适宜,形成了亚热带湿润气候,这里的植被以森林为主。
常见的树木有柏木、云杉和冷杉等,这些树木能够抵御较低的温度和较高的湿度。
而在高原的西北部,则是寒冷干燥的气候条件,植被以草地为主,由牧草和低矮灌木构成。
青藏高原的植被分布还受到气候变化的影响。
随着全球气候的变暖,青藏高原的气温也逐渐上升。
这种气候变化对高原上的植物生活有着明显的影响。
一方面,气温升高缩短了冰雪覆盖期,延长了植物生长季节,使得高原上的植物能够更好地生长和繁衍。
另一方面,气温升高导致冰川融化加速,造成水资源的减少,这对高原上的植物生存产生了一定的不利影响。
另外,青藏高原的季风气候也是影响植被分布的重要因素。
青藏高原位于亚洲季风系统的边缘,受到东南季风和西南季风的影响。
由于东南季风带来的湿润气流受到青藏高原地形的阻挡,导致高原东部的降水较为丰富。
相比之下,西南季风较弱,青藏高原的西北部降水相对较少。
这种降水分布的不均衡使得高原上的植被分布呈现出明显的东多西少的特点。
植被分布与气候变化的互动关系还影响到青藏高原的生态环境和人类活动。
植被的变化也影响到高原上其他生物的分布和数量。
例如,草原的退化使得一些草食动物的食物来源减少,这对雪豹等食肉动物的生存产生了影响。
此外,青藏高原作为重要的水源地,水资源的减少会直接影响到高原上的农业、畜牧业和人类生活。
为了更好地保护青藏高原的植被资源,应当采取一系列措施。
引用格式:Bai Shuying,Shi Jianqiao,Shen Weishou,et al.Spatial and Temporal Variations of Snow and Influen-cing Factors in Tibet Plateau based on Remote Sensing[J].Remote Sensing Technology and Application,2014,29(6):954-962.[白淑英,史建桥,沈渭寿,等.卫星遥感西藏高原积雪时空变化及影响因子分析[J].遥感技术与应用,2014,29(6):954-962.]doi:10.11873/j.issn.1004-0323.2014.6.0954收稿日期:2013-09-01;修订日期:2013-11-05基金项目:国家环保公益性行业科研专项项目“青藏高原生态退化及环境管理研究”(200909050)。
作者简介:白淑英(1973-),女,内蒙古宁城人,博士,副教授,主要从事遥感与GIS在资源环境中的应用研究。
E-mail:baishu-ying@163.com。
通讯作者:沈渭寿(1958-),男,甘肃景泰人,博士,研究员,主要从事生态环境保护和荒漠化防治理论与技术方面的研究。
E-mail:shenweishou@163.com。
卫星遥感西藏高原积雪时空变化及影响因子分析白淑英1,2,史建桥1,3,沈渭寿2,高吉喜2,张学成3(1.南京信息工程大学遥感学院,江苏南京 210044;2.环境保护部南京环境科学研究所,江苏南京 210042;3.94783部队61分队,浙江长兴 313111)摘要:积雪是气候变化的指示器,其变化对地球能量和辐射平衡以及水分循环产生深刻的影响。
研究积雪与气候变化的关系是气候变化区域响应的最好实证。
利用2000年3月~2011年2月共11a的MODIS雪盖产品数据、1979~2010年逐日雪深被动微波遥感数据、DEM数据以及地面气象观测数据,通过GIS空间分析及地统计分析功能,系统分析西藏高原雪深、雪盖和雪线的时空变化规律及其对气候变化的响应关系。
1982-2010年蒙古高原植被覆盖动态变化及其气候的关系阿娜日;包玉海;包刚【期刊名称】《内蒙古林业科技》【年(卷),期】2017(043)004【摘要】利用蒙古高原1982-2010年生长季NDVI数据序列和同期温度和降水量数据,研究过去29年间蒙古高原植被覆盖对气候变化的响应模式及其年际和季节变化趋势.结果表明:(1) 尽管1982-2010年蒙古高原各季节植被覆盖变化大小各不相同,但生长季植被覆盖度总体变化呈增加趋势(0.0003/a).最大值出现在1994年,1994年之前主要以增加为主,而后以下降为主,与降水量的变化趋势和波动高度一致.气候的暖干化发展趋势是导致蒙古高原植被覆盖变化趋势发生转折的最直接原因.(2) 各季节的NDVI分别经历了不同的转折时间,春夏秋季分别为2002年、1994年和1998年,表明春季植被的持续增加趋势最为明显.(3)不同植被类型的NDVI变化趋势表明,草原、森林植被变化趋势的转折分别为1994年和1997年,而灌丛和农田均为1998年,但存在明显的季节差异.与气候因子的相关关系看,温度对高原森林植被的生长有促进作用,降水是草原植被覆盖变化的决定因素,而灌丛和农田来讲,温度和降水量对植被生长的综合作用较明显.【总页数】5页(P30-34)【作者】阿娜日;包玉海;包刚【作者单位】内蒙古师范大学地理科学学院,内蒙古呼和浩特010022;内蒙古师范大学地理科学学院,内蒙古呼和浩特010022;内蒙古师范大学遥感与地理信息系统重点实验室,内蒙古呼和浩特010022;内蒙古师范大学地理科学学院,内蒙古呼和浩特010022;内蒙古师范大学遥感与地理信息系统重点实验室,内蒙古呼和浩特010022【正文语种】中文【中图分类】Q948【相关文献】1.近10年来蒙古高原植被覆盖变化对气候的响应 [J], 缪丽娟;蒋冲;何斌;刘强;朱枫;崔雪锋2.1982-2010年松花江流域植被动态变化及其与气候因子的相关分析 [J], 韩佶兴;王宗明;毛德华;宋开山;任春颖3.内蒙古高原等地湖泊表层沉积物孢粉与植被覆盖度定量关系研究 [J], 陈东雪;王维;刘立娜;姜亚娟;李岩岩;牛志梅;马玉贞;何江4.江苏省植被覆盖动态变化及其与气候因子的关系 [J], 徐勇;奚砚涛5.北方农牧交错带植被覆盖的动态变化及其与气候因子关系 [J], 陈海;康慕谊;范一大因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
1982-2013年内蒙古地区植被物候对干旱变化的响应黄文琳;张强;孔冬冬;顾西辉;孙鹏;胡畔【摘要】气候变化引起的植被物候变化正在大幅度改变生态系统,研究植被物候对干旱的响应对保护内蒙古的生态系统具有重要意义.根据1∶100万植被区划,把内蒙古划分为8个植被分区,利用多时间尺度气象标准化降水蒸散指数(SPEI)和NDVI3g时序数据所反演的物候指标,分析内蒙古植被物候的时空变化及其对干旱的响应规律.结果显示:1)在1982年至2013年间,内蒙古植被受到不同时间尺度下干旱的高度控制,尤其是时间尺度干旱的影响(SPEI-3);2)对于整个研究区,生长季开始(SoS)呈提前趋势,生长季结束(EOS)呈延后趋势,生长季长度(LOS)呈延长趋势,像元比例分别为63.79%、59.77%和62.83%;3)内蒙古除荒漠植被类型地区外,同年春季和夏季初期干旱对SOS均具有延迟作用,同年秋季干旱对EOS均具有延迟作用;4)不同植被类型对干旱强度指数的响应程度存在差异,响应程度集中在-10d/0.1-10d/0.1(例如,1d/0.1表示干旱强度指数每增大0.1,会导致物候指数延迟1d,而-1d/0.1表示干旱强度指数每增大0.1,会导致物候指数提前1d).【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2019(039)013【总页数】13页(P4953-4965)【关键词】物候;SPEI;干旱强度;内蒙古;M-K趋势【作者】黄文琳;张强;孔冬冬;顾西辉;孙鹏;胡畔【作者单位】中山大学水资源与科学系,广州510275;北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京 100875;北京师范大学地理科学学部民政部/教育部减灾与应急管理研究院,北京100875;中山大学水资源与科学系,广州510275;中国地质大学环境学院,武汉430074;安徽师范大学国土资源与旅游学院,芜湖241003;北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京 100875;北京师范大学地理科学学部民政部/教育部减灾与应急管理研究院,北京100875【正文语种】中文植物物候是指植物受气候和其他环境因子影响而出现的以年为周期的自然现象,是植物长期适应季节性变化环境而形成的生长发育节律[1],其中气候是最重要、最活跃的环境因子[2],并且不同种类植被物候对气候变化的响应具有差异性[3]。
青藏高原植被物候变化及气象因素影响一、本文概述本文旨在探讨青藏高原植被物候变化及其与气象因素之间的关联。
青藏高原,作为全球海拔最高、面积最大的高原,其独特的地理环境和气候条件对植被的生长和发育具有重要影响。
近年来,随着全球气候变暖,青藏高原的植被物候也发生了一系列变化,这些变化不仅影响了当地的生态环境,还可能对全球气候变化产生深远影响。
本文将首先概述青藏高原的地理和气候特征,以便更好地理解植被物候变化及其与气象因素之间的关系。
随后,我们将分析青藏高原植被物候的变化趋势,包括生长季的延长、物候期的提前等。
在此基础上,我们将探讨气象因素,如温度、降水和日照时数等,如何影响植被的生长和发育。
本文还将评估这些变化对青藏高原生态系统服务功能和人类活动的影响,并提出相应的应对策略。
我们将总结当前研究的不足和未来研究的方向,以期为青藏高原植被物候变化及气象因素影响的研究提供有益的参考。
二、青藏高原植被物候变化的特征与趋势青藏高原,被誉为“世界屋脊”,是我国乃至全球气候变化最为敏感和脆弱的地区之一。
其植被物候变化不仅反映了该地区生态系统的动态响应,也是评估全球气候变化影响的重要指标。
近年来,随着遥感技术的飞速发展和生态学研究的不断深入,青藏高原植被物候变化的特征与趋势逐渐明晰。
从总体趋势来看,青藏高原植被的物候期呈现出明显的提前趋势。
春季植被返青期提前,秋季叶片黄枯期延后,使得植被生长季延长。
这种变化在高原东部和南部尤为显著,与全球气候变暖的大背景密切相关。
不同植被类型的物候变化也存在差异,例如,草地植被的物候变化通常早于森林植被。
在植被物候变化的特征方面,青藏高原不同区域的植被对气候变化的响应存在空间异质性。
高原东部和南部由于降水增加和温度升高,植被生长更加旺盛,而高原西部和北部由于水资源短缺和气候变化的不确定性,植被生长受到一定程度的限制。
青藏高原植被物候变化还表现出明显的年际波动,这与高原地区复杂的气候系统和生态环境密切相关。
浅析青藏高原气候变化及其生态效应作者:贾茂琼来源:《中国科技博览》2013年第25期[摘要]有着“世界屋脊”之称的青藏高原,由于其天然形成的特殊地形,气候本身也随地域的不同而有着很大的差异。
利用近几十年来中国国家气象局统计的数据分析得出,气候变化不仅对高原的生态效应产生了一系列的影响,在全球生态平衡中起着尤为关键的作用。
而全球气候的变化对青藏高原的影响作用最为突出、明显,植被退化、草场减少、冰川融化以及高原日趋明显的沙漠化,无一不是人们关注的焦点。
本文将从高原气候特点、变化及生态效应进行浅谈。
[关键词]青藏高原;气候变化;生态效应;中图分类号:P462. 6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)25-0293-01青藏高原别具一格的地理条件,形成了其极为特殊的高原气候。
它的特殊性,主要体现在对全球大气系统的影响方面。
在对青藏高原气象站发布的气温降水资料进行分析的基础上,以及遥感影像及搜集到的对青藏高原植被、沙土、冰川、湖泊等的数值分析资料,得出青藏高原的气候及其变化不仅对整个高原生态系统能产生深远的影响,在保持全球的生态平衡中也发挥着关键性的作用。
一、青藏高原气候(一)气候特点地形对气候的形成有着极为重要的作用,青藏高原地区因其独特的地理位置,形成了独具特色的高原气候,一直是国际科学界考察研究的焦点。
(1)空气稀薄。
青藏高原的空气含氧量,随着高原海拔的增高,而逐渐降低,这会使很多人产生高原反应。
(2)阳光资源丰富。
在青藏高原,随着地势的增高,空气变得越来越稀薄,含有甚少的杂质,因此可以获得颇为丰富的光资源,对开发利用太阳能提供了有利条件。
(3)热量不足。
青藏高原大部分地区因为有大量的冻土,动植物无法存活,因此无法发展农牧业;中西部地区的冬季较长,全年气温较低,无法耕种农作物,只能发展放牧业;其余因属温带地区,可种植农作物,牧草资源也较为丰富,高原的农牧业几乎分布在这些区域。
(4)气候复杂多样,地区差异明显。
地理学报ACTA GEOGRAPHICA SINICA 第72卷第1期2017年1月V ol.72,No.1January,20171982-2013年青藏高原植被物候变化及气象因素影响孔冬冬1,张强2,3,4,黄文琳1,顾西辉1(1.中山大学水资源与环境系,广州510275;2.北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京100875;3.北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室,北京100875;4.北京师范大学减灾与应急管理研究院,北京100875)摘要:根据NDVI3g 数据,本文定义了18种植被物候指标研究植被物候变化情况。
根据1:100万植被区划,把青藏高原划分为8个植被区分。
对物候变化比较显著的区域,采用最高温度、最低温度、平均温度、降水、太阳辐射数据,运用偏最小二乘法回归(PLS )研究物候变化的气候成因。
结果表明:①青藏高原生长季初期物候指标,转折发生在1997-2000年,转折前初期物候指标平均提前2~3d/10a ;青藏高原末期物候指标转折发生在2004-2007年左右,生长季长度物候指标突变发生在2005年左右,转折前末期物候指标平均延迟1~2d/10a 、生长季长度平均延长1~2d/10a ;转折之后生长季初期物候指标推迟趋势的显著性水平仅为0.1,生长季末期物候指标、生长季长度指标趋势不显著。
②高寒草甸与高寒灌木草甸是青藏高原物候变化最剧烈的植被分区。
高寒草甸区生长季长度的延长主要是由生长季初期物候指标提前导致的。
高寒灌木草甸区生长季长度的延长主要是由于初期物候指标的提前,以及末期物候指标的推迟共同作用导致的。
③采用PLS 进一步分析气象因素对高寒草甸与高寒灌木草甸物候剧烈变化的影响。
表明,温度对物候的影响占主导地位,两植被分区均显示上年秋季、冬初温度对生长季初期物候具有正的影响,该时段温度一方面会导致上年末期物候指标推迟,间接推迟生长季开始时间;另一方面高温不利用冬季休眠。
除夏季外,其余月份最小温度对植被物候的影响与平均温度、最高温度的影响类似。
降水对植被物候的影响不同月份波动较大,上年秋冬季节降水对初期物候指标具有负的影响,春初降水对初期物候指标具有正的影响。
8月份限制植被生长季的主要因素是降水,此时降水与末期物候指标模型系数为正。
太阳辐射对植被物候的影响主要在夏季与秋初。
PLS 方法在物候变化研究中具有较好的效果,本文研究结果将会对植被物候模型改进,提供有力的科学依据。
关键词:物候;青藏高原;NDVI3g ;PLSDOI:10.11821/dlxb2017010041引言植物物候是指植物受气候和其他环境因子的影响而出现的以年为周期的自然现象[1],是植物长期适应环境的季节性变化而形成的生长发育节律[2]。
物候是植被的一个敏感性和关键性特征,它能够反应植被生长变化与气候变化,帮助理解植被生态过程、量化气象收稿日期:2016-09-18;修订日期:2016-11-28基金项目:国家杰出青年科学基金项目(51425903);国家基金委创新群体项目(41621061)[Foundation:NationalScience Foundation for Distinguished Young Scholars of China,No.51425903;Fund for Creative ResearchGroups of National Natural Science Foundation of China,No.41621061]作者简介:孔冬冬(1993-),男,河南周口人,博士生,主要从事生态水文研究。
E-mail:kongdd@通讯作者:张强(1974-),男,山东沂水人,博士,教授,博导,主要从事流域气象水文学研究、旱涝灾害机理、流域地表水文过程及其对气候变化的响应机制以及流域生态需水等研究。
E-mail:zhangq68@39-52页地理学报72卷40变化对陆地生态系统的影响[3]。
青藏高原作为世界的第三极,高寒草地约152.15×104km2(占青藏高原总面积257.24×104km2的59.15%),是中国乃至亚洲的重要牧区之一,青藏高原的生态过程对保障中国乃至东亚生态安全具有独特的屏障作用[4],因此,研究青藏高原物候变化具有重要意义。
虽然关于青藏高原的植被物候已经很多研究,但是较多关注于生长季开始时间的变化及成因[3,5-7]。
尽管如此,关于生长季开始时间的变化和成因依然具有较大争议[3,5-7]。
不仅仅针对生长季开始时间,本文定义18个物候指标研究生长季各个阶段物候指标的变化情况。
不同区域,不同植被类型,植被物候也存在较大的差异,简单地对青藏高原物候指标求整体平均会覆盖物候指标的空间差异性,因此本文对青藏高原植被物候按照植被分区进行研究。
对物候变化比较显著的区域,本文使用PLS判断气象变量的影响。
在分析气候变化对植被物候影响时,植被对气象变化的影响具有滞后效应[8]。
沈妙根等根据气象变量前n天值进行叠加,判断生长季前期气象变量的影响[9-10]。
但是气候变量对植被物候的影响可能不是连续的,简单的进行前期叠加可能会掩盖一些现象。
而PLS可以识别出是哪段时间气象因子对植被物候造成的影响,且兼具主成分分析和多元回归的优点。
本文主要围绕以下两个问题进行研究:①青藏高原物候到底发生了怎样的变化;②气象因子对青藏高原物候变化的影响。
本文根据NDVI3g数据,定义了18种植被物候指标研究植被物候变化情况。
根据1:100万植被区划,把青藏高原划分为8个植被分区;对物候变化比较显著的区域,采用最高温度、最低温度、平均温度、降水、太阳辐射数据等,运用PLS研究物候变化的气候成因。
2数据2.1NDVI数据本文采用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)分析植被物候变化趋势。
NDVI与植被初级生产力、叶覆盖、生物量[11]具有很好的相关性,已经被广泛应用于量化植被生长趋势与生长过程[11]。
本文使用的NDVI是由全球监测与模型组利用NOAA系列卫星合成分辨率为1/12°的半月NDVI第三代数据集NDVI3g(时间跨度为1981年7月-2013年12月,/data/pub/gimms/)。
为减少云、大气对NDVI的干扰,数据首先采用谐波时间序列分析法(Harmonic Analysis of NDVI Time Series,HANTS)对NDVI数据进行平滑处理。
HANTS能够解析的代表生长季NDVI,被广泛的应用于物候指标提取[4,12]。
由于物候提取方法很容易受到非生长季NDVI影响,而积雪覆盖会显著影响非生长季NDVI[13],因此NDVI数据在提取物候指标时需要进行除雪处理[7]。
本文利用日平均温度(半月中含有5天连续低于0°)确定可能存在的积雪覆盖[13]。
在选择研究区域时,把植被较为稀疏的荒漠区和NDVI季节性变化不明显的区域进行截除。
超过10年以上NDVI年内变化小于0.1的区域判定为该地区NDVI季节性变化比较微弱。
同时除去含有多个生长季与生长季跨年的区域,截除方法参考GARONNA等[12]。
2.2气象数据本文使用的气象数据来源于中国气象驱动数据集,该数据集是中科院青藏高原研究所开发的一套近地面气象与环境要素再分析数据集[14],空间精度为0.1°×0.1°。
本文使用的温度数据为该数据集3小时时间尺度温度数据,据此计算逐日最高温度、最低温度、平均温度;降水和太阳辐射数据采用日时间尺度数据。
1期孔冬冬等:1982-2013年青藏高原植被物候变化及气象因素影响根据1:100万植被图集[15],本文把青藏高原划分为9个植被分区[13],其中热带雨林区域植被季节性变化不明显,在选择研究区域过程中已截去,余下8个植被分区[16](图1)。
3方法3.1植被物候指标的计算方法NDVI 数据经过除噪、除雪处理之后,本文定义了18种植被物候指数研究植被物候变化情况。
NDVI 数据计算物候之前,首先采用spline 样条函数把NDVI 数据插值到逐日,和参数函数不同,spline 可以最大程度保留NDVI 数据的变化形状[12,17]。
(1)NDVI 阈值法(TRS )NDVI ratio =NDVI -NDVI min NDVI max -NDVI min(1)式中:NDVI ratio 第一次超过阈值的日期定义为生长季开始日期;NDVI ratio 第一次低于阈值的日期定义为生长季结束日期[12,17]。
如沈妙根等[18-19],本文计算阈值取0.2与0.5,下文分别简称TRS2、TRS5。
(2)NDVI 最大斜率法(DES )NDVI 的斜率的峰值和谷值分别对应生长季开始与生长季结束时间,同样生长季开始和结束时间之间的间隔为生长季长度[12,18]。
同时NDVI 最大值对应的时间定义为峰值时间。
(3)曲率曲线法对于S 型曲线,物候转移日期都可以根据局部曲率k ′变化极值进行估计[20]。
曲率曲线k '的两个局部最大值定义为返青期和成熟期,两个局部最小值定义为衰老期和休眠期。
曲率曲线k '计算公式如下:k ′=f ″(t )(1+f ′(t ))(2)式中:f ′(t )是NDVI 序列的一阶导数;f ″(t )是NDVI 序列的二阶导数。
(4)Gu 法f ′(t )的最大值和最小值用来定义NDVI 曲线在恢复期和衰老期的切线。
恢复期切线与基线和最值线的交点对应的日期,定义为上升期和稳定期;衰老期切线与最值线和基线的交点对应的日期定义为下降期和衰退期[21]。
考虑到中间季节的NDVI 下降,Filippa 等[17]定义了一条稳定线,来拟合稳定期与下降期之前的NDVI,稳定线与衰退图1青藏高原植被类型分区Fig.1Vegetation clusters in the Tibetan Plateau 41地理学报72卷线的交点对应的日期重新定义为下降期。
3.2分段回归分段回归在植被NDVI 量级,及植被物候转折[3]方面有较为广泛的应用。
本文采用分段回归分析植被物候指标突变转折点。
y ={β0+β1t +εt ≤αβ0+β1t +β2(t -α)+εt >α(3)式中:t 为时间(年);y 为响应变量(植被物候指标);β0、β1、β2是回归系数;β0为截距,β1与β1+β2分别为转折前后趋势;ε为误差项;α为响应变量转折点的位置。
t 检验用来检测原假设H0:β2是否显著不为0(即突变前后趋势有无显著差别)[3]。
当检验显著性水平达到0.1时,转折点达到了变异程度,α称为变异点。