蒙古高原植被净初级生产力变化及其对干旱的响应

来源 :内蒙古师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanyuhan66
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随着全球气候变暖的进程不断加快,改变了水资源的分布情况,进而使得世界范围内的干旱、洪涝等自然灾害频频出现,而植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)作为全球碳循环的重要组成成分,其演变过程也和气候变化有着密不可分的联系。从地理位置上来看,蒙古高原地处北纬37°至北纬53°之间,属于典型的干旱-半干旱地区。而从植被的多样性来看,蒙古高原的植被资源依然相对丰富,且对于东亚和整个世界的碳循环过程中和生态建设都有着至关重要的作用。但目前干旱、缺水的环境现状对植被生产力所造成的负面影响,是制约着蒙古高原生态发展与经济发展的重要原因。因此,加强在蒙古高原地区监测干旱的综合能力和研究区域尺度上植被净初级生产力(NPP)的时空变化,探清蒙古高原植被净初级生产力对干旱的响应关系对该区域的可持续发展具有重要的意义。本文以标准化降水蒸散指数(SPEI)为干旱指标,在CASA模型的基础之上,对蒙古高原地区的植被净初级生产力数据进行模拟计算,并基于该计算结果,针对1982-2014年间,蒙古高原干旱和植被净初级生产力的时空变化特征、干旱发生次数以及干旱持续时间的变化进行了分析,并根据分析结果评估了蒙古高原地区植被净初级生产力对干旱的响应。研究得到的主要结论如下:(1)通过MOD17A3 NPP数据对CASA模型模拟的植被NPP进行验证,结果表明CASA模型适用于模拟蒙古高原植被NPP。蒙古高原生长季NPP及春季、夏季、秋季NPP均呈增加的趋势,其中生长季NPP的增加幅度最大,而从不同区域来看,内蒙古地区NPP的增加趋势最大。空间上来看,蒙古高原生长季及春季NPP斜率显著增加占一大部分,而夏季及秋季NPP大部分地区呈增加但不显著趋势,蒙古国NPP的减少幅度大于内蒙古。蒙古高原生长季,春季,夏季,秋季不同海拔梯度上的植被NPP整体上呈增加趋势,但不同高程的NPP表现不同,低海拔地区植被的长势更好,且植被NPP变化幅度也更大。(2)蒙古高原生长季,春季,夏季和秋季SPEI整体以下降趋势为主,干旱情况加重。其中,蒙古国的SPEI下降幅度大于内蒙古,夏季干旱最为严重。空间上,蒙古高原生长季、春季、夏季、秋季的大部分地区干旱化程度加重,夏季干旱增加的面积占比最大,秋季则仅蒙古国西部及内蒙古西部地区干旱减轻。近33年来,蒙古高原生长季轻度干旱发生次数较多,内蒙古西部地区的春季干旱和中东部地区的秋季干旱发生次数较多,蒙古高原干旱持续时间小于3个月的出现次数最多。(3)在蒙古高原地区,不同季节的植被NPP与SPEI在空间上呈正相关较多,生长季和夏季各植被类型的NPP与SPEI均为正相关关系。蒙古高原生长季干旱对植被NPP存在滞后效应,在生长季前期呈不显著响应,不同植被NPP对当月的和前一个月的SPEI响应较强。经过对建立的干旱损失率曲线进行分析可以发现,植被的NPP对地域性干旱的反应较为明显,且随着干旱程度的不断加重,夏季各植被类型中,植被NPP的损失率也会出现波动增加,其中草地NPP损失率较高,林地NPP的损失率介于0-60%区间内,而灌丛、沙地和农作物植被NPP的损失率则介于草地和林地之间。
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