2001-2020年中国北方植被物候变化及其对气候因子的响应

来源 :内蒙古师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jiu1111
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植被是全球陆地生态系统的主体,连接着大气圈、水圈、生物圈、土壤圈和岩石圈,植被对气候变化高度敏感,常被用作全球气候变化的重要指示器。植被物候是指植被在环境因素作用下发生的以年为周期的一种自然现象,是植物不断适应季节变化而形成的生长发育节律。本文基于MOD13C1数据,采用累计NDVI的Logistic曲线曲率极值法、动态阈值法、导数法、六项式拟合四种方法提取植被四个物候参数:返青期(Start of Growing Season,SOS)、峰值期(Peak of Growing Season,POS)、枯黄期(End of Growing Season,EOS)和生长季长度(Length of Growing Season,LOS),探讨植被物候对气候变化的响应及其物候期之间的相互关系。研究结果表明:(1)2001-2020年中国北方植被返青期在第93~166天之间波动,平均为第122天,植被生长峰值期主要集中在第176~226天之间,平均为第215天,植被枯黄期主要出现在第256~295之间,平均为第284天,植被生长季长度在137~241天之间。整体上,植被返青期提前趋势显著,呈提前趋势的面积约占研究区总面积的73.3%,14.2%的区域显著提前,提前幅度约为1.70d/10a,植被生长峰值期呈提前趋势的面积约占63.3%,11.1%的区域显著提前,提前幅度约为1.10d/10a,植被枯黄期呈提前和推迟趋势的面积基本相同,分别占研究区总面积的42.3%和56.8%,5.2%的面积呈显著提前,7.4%的面积呈显著推迟,推迟的幅度约为0.74d/10a,植被生长季长度延长趋势明显,呈延长趋势的面积约占70.9%,17.1%的区域显著延长,延长的幅度约为2.43d/10a。(2)SOS与春季气温约66.7%的面积呈负相关关系,即春季温度不断升高将提前植被返青期时间,植被随着冬春季节降水的增多,SOS提前较明显,SOS与冬季节日照时数主要以正相关为主,约占59.9%,与春季日照时数呈正相关的面积有所下降,约占45%。POS与当年春季气温呈负相关的面积占研究区总面积的54.4%,POS与夏季气温呈负相关的面积占50.5%。春季降雨量的增加会提前植被峰值期,而夏季降水的增多则会推迟植被峰值期。POS与春季日照时数呈正相关的面积占研究区的52.8%,与夏季日照时数呈负相关的面积占55.6%。夏季温度的升高可能会使植被枯黄期提前,而随着秋季温度的升高植被枯黄期则显著推迟。枯黄期与夏秋季降水主要呈正相关关系,即夏秋季节降雨量的增多会延迟植被枯黄期。枯黄期与夏季降水呈正相关的面积约占研究区的52.9%,而与秋季降水呈正相关的面积稍有增加,占研究区总面积的60.2%,此外,3.3%的地区降水的增加将导致植被枯黄期提前,主要分布在青海省西部等高海拔地区及新疆天山以北、研究区东北部等高纬度地区。枯黄期与夏、秋季日照时数主要以负相关关系为为主。(3)在像元尺度上,90.3%的区域SOS与POS呈正相关关系,58%的区域呈显著正相关,62.1%的区域SOS与EOS呈正相关关系,20.3%的区域呈显著正相关,98.1%的区域SOS与LOS呈负相关,87.7%的区域呈显著负相关,且SOS提前1天,POS和EOS将分别提前0.50天和推迟0.01天,LOS将延长1.01天。90.6%的区域POS与EOS呈正相关,68.5%的区域呈显著正相关,即植被生长峰值期的提前会使植被枯黄期提前。POS与LOS呈负相关的面积占研究区总面积的53.6%,6.0%的区域呈显著负相关,4.0%的区域呈显著正相关,表明POS推迟一天,EOS将推迟0.34天、LOS将延长0.03天。97%的区域EOS与LOS呈正相关,65.6%的区域呈显著正相关,即植被枯黄期的推迟,将使生长季长度延长。EOS与下一年SOS约62.2%面积呈负相关关系,7.5%的区域呈显著负相关,分布在青海省南部及内蒙古、甘肃省、山东省的少部分地区,而EOS与下一年SOS呈显著正相关的面积仅占总研究区的2.2%。EOS每平均推迟1天,LOS则延长0.68天。2001-2020年中国北方地区NDVImax介于0.11~0.99之间,NDVImax呈增加的面积约65.56%,30.11%的区域呈显著增加。67.5%的像元SOS与NDVImax呈正相关关系,20.8%呈显著正相关,主要分布在新疆天山以北地区、内蒙古中部及小兴安岭地区,即在这些地区植被返青期出现的越晚,夏季植被长势越好;而SOS与NDVImax呈显著负相关的面积仅占研究区的3.6%,零星分布在青海省东部、山西及陕西北部地区等。
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