秦岭冰晶顶植被变化及其对气候变化的响应

来源 :西北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:YANYUGUOHOU
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秦岭山地是我国亚热带湿润气候与暖温带半湿润气候、黄河水系与长江水系以及南北方地理的分界线,是气候变化的敏感区。但秦岭北坡靠近西安等城市,人口密集、工农业生产发达,近年来气候变暖和城市效应对秦岭北坡植被产生了明显影响。在研究气候变化对本区植被影响时受人为影响较大,为剔除人为活动对气候变化与植被响应研究的影响,本文特选取位于秦岭北坡中高海拔山区的冰晶顶及其附近山区为对象,以研究全球变化大背景下秦岭北坡植被对气候变化的响应。本文以1959~2013年的气象资料、2000~2010年的NDVI数据集、1981~2013年间的四期遥感影像为基础,采用空间插值、线性回归分析、监督分类、相关性分析等方法,对冰晶顶及其附近地区的气候和植被的时空变化进行分析,研究了秦岭山地特别是林线对气候变化的响应,并获得如下进展和结论:(1)1959~2013年研究区年均温和季均温呈显著上升趋势,且年均温于1988年发生突变。获取了研究区1959~2013年55年来年均温空间分布图,年均温分布在1.3~12.0℃,其分布与海拔密切相关,海拔2300m以上年均温低于5℃。55年来年均温呈显著增长趋势,研究区内全部地区年均温及四季季均温均在上升。年均温发生显著升高的区域面积比例达71.6%,中部高海拔区域年均温升高较快且升温显著。年均温于1988年发生突变,突变后气温上升速度明显大于突变前。55年来四季气温均呈显著上升趋势,夏季升温速率最大。四季气温中冬季气温最早发生突变(1978~1986年),不同于其他三个季节冬季气温突变后升温速率反而下降。研究表明,冰晶顶地区年均温升高速率高于秦岭地区低于太白山山区,较接近于秦岭北坡地区。但年均温突变点提前于秦岭的1993年和太白山的1997年,且不同于秦岭气温突变前为下降趋势,冰晶顶地区气温突变前后均为呈上升趋势,突变后气温上升幅度明显增加。季均温与秦岭北坡相关研究相比,春季、秋季、冬季均为上升趋势,变化速率略有不同;而夏季变化趋势则相反:夏季秦岭山地北坡气温呈下降趋势,而冰晶顶地区呈显著上升趋势。(2)气候变暖背景下,2000~2010年研究区林线上移,年均NDVI显著升高。遥感分析显示,气温变暖对植被类型的分布影响很大,主要表现为林线上移。本研究区均属于植被覆盖较好的区域;海拔2000m以下,四季的植被覆盖均为良好(NDVI>0.5)。 NDVI分布与海拔密切相关,NDVI随海拔升高先增大后减小,且增大的过程中随着海拔的升高增速放缓。NDVI在2000m处达到最大,NDVI下降的拐点约在海拔2400m左右。年均NDVI呈显著上升趋势,其中高海拔区NDVI呈不显著升高趋势。季均NDVI呈不显著上升趋势,冬季NDVI升高较快。从空间分析发现,春季植被减少明显,主要分布在的低海拔人为活动频繁区及中部高海拔地区;秋季和冬季植被增加区域较多,夏季其次;四季中高海拔区植被增加或减少变化强烈。随着海拔的升高,冰晶顶地区NDVI发生不显著变化区域所占的比例先降低后升高,较低海拔和较高海拔区域NDVI的变化不显著,在1500-2000m海拔梯度上,植被的变化更为敏感。海拔1000m以上,随着海拔上升NDVI增加的区域所占的比例逐渐增大,说明11年来较高海拔范围内NDVI升高的区域更多,但其变化程度未达到显著水平。(3)研究区NDVI与当月气温相关性最为密切,二者响应的滞后性并不明显。研究区NDVI与月气温的相关关系中,与当月气温的相关系数最大,尤其是4月和5月NDVI与当月气温之间均呈显著相关;NDVI对气温响应的滞后性不明显,仅在3月和8月有所体现。低海拔地区气温与NDVI多呈负相关,中高海拔地区多呈正相关。(4)林线区2000~2010年无论气温上升速率或NDVI对气温变化的敏感性均高于整个研究区,随着气温升高林线位置上移。林线区2000~2010年来年均温、季均温以及年均NDVI均呈不显著上升趋势。年均温升高速率为0.432℃/10a,相较于整个研究区,林线区气温上升更快;但年均NDVI升高速率(0.15%)低于林线区(0.22%)。相较于整个研究区,林线区NDVI对气温变化的响应更为敏感,相关性系数普遍较高。NDVI与当月气温相关性最为密切,2月、4月、5月相关性均达显著。林线区NDVI与气温的相关性主要表现为正相关,但大部分地区相关性不显著。NDVI与气温呈显著正相关的区域主要分布在北坡及海拔较高的冰晶顶附近地区。1981~2013年林线区对气候变暖的响应主要表现在林线区植被类型发生变化和林线位置上升两方面。由于针叶林的入侵,林线区内草甸和灌丛的面积减少。三个样区林线海拔均分别上升5.6m、96.2m、37.0m,随着海拔升高林线上升的幅度呈下降趋势。
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