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近年来,在全球气候变化背景下,青藏高原的干旱时空变化特征及植被响应的研究受到了广泛关注。探讨青藏高原干旱动态变化特征及植被响应,有助于加深对高寒地区植被对干旱响应的认识,为增强适应和减缓气候变化提供理论依据和科学支撑。本项研究以青藏高原为研究区,利用气象站点日观测降水、温度、风速等数据作为因子构建综合干旱指数(DI),利用历年干旱成灾面积等数据,综合评估DI在青藏高原研究区的适用性,对干旱动态变化规律及特征分析奠定基础。其后利用经验正交函数分解(EOF)以及旋转经验正交函数分解(REOF)相结合的方法对青藏高原的干旱分区进行研究。利用气候变化分析常用的方法Theil-Sen中位数趋势分析、Mann-Kendall检验与t检验相结合的突变检验法、Morlet小波分析等方法,从不同时空尺度上,分析青藏高原不同干旱分区内干旱与植被的时空变化规律及特征。最后利用相关分析法、广义加性模型(GAM)等对青藏高原不同干旱分区内植被对不同时间尺度、不同梯度干旱的响应及其滞后性、响应阈值进行研究。得出主要结论如下:(1)基于过去60年的气象站点日观测数据,在综合干旱指数(MCI)的基础上构建了新的综合干旱指数DI。DI保留了能较好反映短时间尺度降水蒸散盈亏平衡的近30天相对湿润指数(MI30),以及在实时干旱监测中能反映对强降水敏感性的60天标准化权重降水指数(SPIw60),同时利用标准化降水蒸散指数(SPEI)代替了原本的标准化降水指数(SPI)。整体来看,DI的优点在于既保留了不同时间尺度降水对干旱的影响,又增加了高温引起的蒸散对干旱的影响。其后利用DI与干旱频次(DF)、干旱成灾面积(DA)的相关性、对较强降水的敏感性等方面对DI在青藏高原的适用性进行分析,结果显示DI与DF和DA的相关性均优于单一干旱指数和MCI,且DI能够较为灵敏的监测到不同类型的降水。除此之外,随着干旱强度的增加,DI与DF和DA的相关性也随之增大。因此,在青藏高原DI有着较好的适用性。(2)若以青藏高原为整体讨论干旱动态演变特征,极易模糊青藏高原干旱的地区分异特征。因此本文以DI为基础,利用EOF与REOF相结合的方法对DI数据进行正交分解。结果显示REOF在保证总方差贡献不变的情况下,使得各个主分量的方差贡献分配更为均匀,因此采用REOF的分区结果,具有分区结果明确,能够较为准确的反映青藏高原在气候变化背景下的干旱空间格局的特征。分区时取载荷向量值绝对值0.08为分区界限,结合高原地理空间分布等特征,将将青藏高原干旱空间型分为五个类型:高原北部型(A区)、高原西部型(B区)、高原中部型(C区)、高原东部型(D区)、高原南部型(E区)。(3)在过去60年间,A区、C区干旱频次呈现明显减少的趋势,而B区干旱频次呈现增加的趋势,D区与E区中较弱干旱呈现增加的趋势而较强干旱呈现减弱的趋势。A区、C区、E区异常干旱呈明显减弱趋势,B区与D区呈弱的增强趋势。整体来看,青藏高原北部及中部地区呈湿润化的特征,而西部地区干旱化程度较为严重,东部及南部地区呈现弱的干旱化趋势。结合突变检验结果来看,近年来青藏高原北部地区干旱形势较为稳定,南部地区近年来的干旱形势有较大的变化。(4)青藏高原整体多发春季干旱,四季干旱均呈现有极大值的抛物线分布,即存在先增大后减小的变化趋势,抛物线的极大值出现在1989~1992年间。近年来春季、夏季干旱呈较为明显的减少趋势;秋季弱干旱频次增多,强干旱频次减少,冬季则与秋季呈相反变化趋势。不同分区中,A区、B区多发夏季干旱,其余三个分区多发春季干旱。近年来,A区弱干旱减弱、强干旱增强;B区弱干旱增强、强干旱减弱;C区干旱呈一致的减弱趋势;D区弱干旱增强、强干旱减弱,变化趋势较B区更为明显;E区干旱则呈现一致的增强趋势。(5)为了分析青藏高原不同分区内干旱的周期性变化特征,利用小波分析法对不同干旱梯度的干旱频次、干旱强度的周期性特征进行分析。干旱频次的周期性分析结果显示A区的周期性不稳定,且其周期较短,而B区、D区和E区干旱频次的周期性较为显著且周期较长。干旱强度的周期性分析结果显示A区和B区的周期性不稳定且周期较短,而D区和E区的周期性较为显著,且其周期性较长。整体来看,近60年B区弱干旱、D区的强干旱周期呈现缩短趋势;E区干旱弱干旱周期呈增长的趋势。(6)以平滑归一化植被指数(SMN)为基础分析青藏高原植被及其变化特征。结果显示青藏高原植被具有较强的空间分异特征,SMN自西北向东南逐渐增加,呈现北部低南部高、西部低东部高、山区低河谷地区高的特征。A区以、B区植被呈现显著的低低自相关;而D区、E区植被间呈显著高高自相关状态。在过去40年间,青藏高原植被整体呈现“部分褐化,整体绿化”的变化趋势,且中部地区植被呈现明显的“褐化”状态,而四周呈现绿化状态。褐化植被主要位于C区中部地区和D区中部地区;绿化植被主要位于E区,尤其是E区南部地区的林地,近年来呈现明显绿化的状态;A区与B区无植被面积最广,但是其余地区仍然呈现较为明显的绿化状态。Hurst指数分析结果也表示青藏高原的植被改善已然成为主旋律,未来部分地区的植被将持续改善。(7)青藏高原从北至南,植被对长时间尺度的干旱响应越来越不显著,而对短时间尺度干旱的响应越来越显著。青藏高原上植被对干旱的响应时滞总体呈现从西北至东南逐渐变短的趋势。仅E区的响应时滞与中亚地区相同,其余分区植被对干旱的响应时滞均比中亚地区长,其中B区植被响应干旱的时滞较中亚地区长一倍有余。(8)利用广义加性模型对SMN和DI进行拟合,进而厘定各个分区植被对干旱响应的阈值。结果显示植被对干旱响应的植被衰退阶段非常清楚,而各个分区使得植被开始衰退的DI阈值略有不同,A区植被在DI>0时均为衰退阶段,B区略晚于A区,其衰退阶段始于DI=-0.4。C区、D区、E区的衰退阶段的DI分别为1.1~-0.65、1.05~-0.76、1.1~-0.65。随着DI的逐渐减小(干旱程度的加重),除B区外的几个分区内均观察到植被先下降后上升的变化趋势。其中A区植被恢复最快,DI=0时起SMN便呈现弱的上升趋势,其次为C区和E区,当DI<-0.65时SMN呈上升趋势,D区最晚,直至DI<-0.76时,植被SMN才呈现上升的趋势。整体来看,青藏高原从北至南,植被对干旱的响应敏感性越来越低,但是植被对干旱的恢复力越来越高。