中国积雪物候时空变化特征及对植被物候的响应研究

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积雪作为冰冻圈中最活跃的因子之一,对气候系统、碳汇水平、生态环境、能量交换、人文经济等产生重要影响。随着气温的升高,探究积雪的变化规律变得尤其重要,积雪物候可以量化这种变化。目前主要资料来源为站点实测及遥感技术,由于其各自优缺点,我们基于AVHRR制备了中国1981-2014年长时间序列积雪面积产品。中国是主要季节性积雪区,季节性积雪变化规律的研究对气候、水文有重要意义,积雪与地表相互作用,积雪物候的变化深刻影响着植被生态的变化,积雪与植被相关性研究具有重要意义。但是中国相关研究还比较少,因而,我们探究了中国积雪的时空变化规律及与植被的相关性空间分布,具体研究内容如下:(1)积雪面积产品制备。以Landsat影像为样本,运用SNOWMAP算法识别积雪作为真值,训练、统计AVHRR特征参数有雪、无雪分布,建立新的积雪识别算法,结合JASMESA云算法进行中国区域逐日无云积雪面积初级产品制备,由于云是积雪识别重要干扰因素,因此用隐马尔科夫去云法及微波雪水当量插值法两种方法进行去云处理,最后结合温度、水体等进行最终产品制备,并用站点进行验证,本文积雪识别算法相比JASMES算法而言,漏分较多,多分较少。总体精度比JASMES算法精度高,为86.31%。(2)积雪物候分析。计算积雪物候参数积雪面积的日、月、年变化趋势,及积雪日数、积雪初日、积雪终日、积雪期长度的时空变化规律,以期揭示中国的积雪分布、变化特征。中国主要稳定积雪区主要分布在东北(东北-内蒙古高原)、北疆、青藏高原三大积雪区,其中积雪面积整体在1月达到最大。中国积雪整体呈现积雪面积减少、积雪初日推迟、积雪终日提前、积雪期长度缩短的趋势,不同的区域呈现不同的变化特征,在青藏高原、阿勒泰、天山、大、小兴安岭等地区变化速率较大。且中国积雪呈现纬度越低、海拔越低,积雪初日越早,终日越晚,积雪期越短的特点。(3)植被物候分析。中国天然植被返青期主要在3月下旬到5月底这两个半月,枯黄期则主要在9月到12月,生长期长度则分布在150-180天的区域最大。中国呈现植返青期推迟、枯黄期提前,生长期长度缩短的特征,但是不同的区域具体的变化规律也不相同,且变化速率都较小,以0-1天/年的速率提前或者推迟。(4)积雪物候与植被物候的响应关系。积雪物候参数对植被物候参数产生不同的影响,且不同的地区影响程度也不同。整体而言,积雪日数对植被影响较大,积雪初日、积雪终日、积雪期长度相对影响较小,除积雪日数与植被返青期、积雪终日与植被返青期呈负相关外,都呈现正相关。就区域性而言,积雪日数在阿勒泰、天山、内蒙古中部及与辽宁、河北交界处及部分青藏高原地区影响较大,积雪初日对植被整体影响较小,积雪终日在黑龙江省、吉林省南部影响较大,积雪期长度则在阿勒泰、内蒙古与黑龙江北部及内蒙古中部影响相对较大。
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