论文部分内容阅读
气候是重要的环境因子时刻影响着植被和水资源的变化。青藏高原地区作为敏感地带,植被和水体是草地生态系统和湿地生态系统的重要组成部分,我们需要时刻保持关注植被和水体变化及其与气候的关系。西藏自治区面积占据青藏高原一半的区域,选择西藏自治区作为研究区域,本次研究利用TERRA遥感卫星的MODIS(MOD09A1)反射率产品提取红外波段、近红外波段、绿光波段,应用NDVI、NDWI指数来定量描述植被和水体,以反映植被和水资源变化。研究2000-2020年西藏地区的NDVI、NDWI时空分布特征及其变化趋势,并分析了其与降水、温度的关系,研究结果主要发现了不同地区的NDVI和NDWI对气候有着不同的响应程度,这可以增进气候变化对生态影响的理解,为高寒地区的生态环境保护提供参考价值及借鉴意义。本次研究得出以下主要结论:(1)在生长季NDVI和降水充沛季NDWI指数变化特征方面。西藏地区的植被覆盖变化趋势,在2000-2020年期间大致经历了急剧上升、急剧下降和小幅波动阶段:2000-2002年为植被覆盖大幅增加时期。2003-2009年期间的呈小幅度的变化特点,是相对比较稳定的阶段,NDVI指数在0.33值的附近上下浮动。2010-2011年的植被覆盖急剧增大,NDVI指数上升到0.34。2011-2014年,西藏地区的植被覆盖经历了持续减少,NDVI值从0.34下降到0.32。2014-2020年,是植被覆盖持续增加的时期,在2020年增长到在研究期间的NDVI指数的最高值0.36。西藏地区的水资源NDWI指数变化,2000-2005年和2011-2020年呈现小幅度的波动,分别在NDWI指数为0.13和0.18值上下浮动。2005-2006年是发生着急剧的变化,NDWI从0.12变化到0.28。随后的几年呈现小幅度的波动,但是在2010-2011年NDWI值急剧下降,从0.27下降到0.18。(2)在NDVI空间变化分析和NDWI空间变化分析方面。变化趋势根据显著性检验结果分为四类:轻微退化(≤-0.0005,≤1.96),稳定不变(-0.0005≤≤0.0005,≤1.96),轻微改善(≥0.0005,≤1.96),明显改善(≥0.0005,≥1.96)。植被轻微退化面积比值占西藏地区的23.4%,主要分布在那曲市的东部。不同植被类型对温度、降水的响应水平,存在着季节和空间上的差异。NDVI稳定不变的面积比例为27.2%,轻微改善的面积比值为29.9%。明显改善的面积比值19.6%,主要集中分布在阿里地区和那曲市的北部。生长季全区NDWI的变化趋势呈现改善的部分大于退化的表现,零散的分布在西藏自治区内。表2统计结果显示NDWI变化面积占比为:轻微退化面积比为13.8%,稳定不变面积比为54.6%,轻微改善面积比为19.3%,明显改善面积比为12.3%。稳定不变的区域占最大比例,改善的比例大于退化的比例。(3)在生长季节温度、降水充沛期的降水时空变化分布方面。降水空间格局变化分布情况,阿里地区和日喀则地区的范围内的喜马拉雅山脉附近的降水为降低的趋势,在昌都市的大部分区域的降水都呈现降低趋势。阿里地区内,东南方位的降水增加趋势较为显著。日喀则市的东部降水较为增多。那曲市的中部、拉萨市的中南部、整个山南市和整个林芝市大部分区域的降水都呈现增加趋势。在西藏地区内,降水呈现增加趋势的地区面积95万KM~2,降水呈下降趋势的面积占22万KM~2。温度空间格局变化分布情况,可以发现温度呈现上升趋势的地区,大部分集中在阿里地区的东南方位,那曲市的中部和南部地区。在拉萨市的整个地区范围内,温度趋势都表现出上升的趋势。日喀则市地区的东部并靠近拉萨市方向的地区,温度也表现为上升趋势。日喀则市西部方位的地区,大部分是呈现下降的趋势。山南市和林芝市的部分的地区温度是下降的,靠近拉萨市方向的地区有较少的区域表现为微弱的温度上升。昌都市的西北、东北和东南的温度为上升趋势,西北地区温度则为下降趋势。在西藏自治区内,呈温度上升趋势的地区面积为115万KM~2,呈温度下降趋势的地区的面积为3.1万KM~2。(4)在NDVI与降水、温度的相关性分析方面。生长季的植被NDVI与月平均降水量相关系数分布,在整个西藏地区内,植被与降水呈负相关的地区分布,除零星的一些分布,其他较为集中分布在那曲市的东部,昌都市的大部分地区,阿里地区的东南方位,总共32万KM~2,占整个研究区的41%。正相关区域主要集中的分布在阿里地区和那曲市的北部,山南市和林芝市的南部和日喀则市西部,西藏地区的NDVI与降水正相关的总共45万KM~2,占整个区域的59%。生长季的植被NDVI与月平均温度偏相关系数分布,NDVI与温度的相关性有非常明显的区域差异性,大面积的负相关区域分布在西藏地区的中部、西部和中南部,总面积为43万KM~2,占整个研究区的51%。正相关区域也较为集中分布,分布在阿里地区和那曲市的北部,面积为42万KM~2,占西藏地区面积比为49%。(5)在NDWI与降水、温度的相关性分析方面。NDWI与降水的偏相关系数分布情况,呈负相关的区域较为集中的分布在那曲市的东端和林芝市内,其余零散的分布在西藏地区。NDWI与降水负相关的区域面积为28万KM~2,占比为37%。呈正相关的区域较为集中的分布在阿里地区和那曲市的最北侧,日喀则市的西北端,整个研究区的NDWI与降水的正相关分布面积为49万KM~2,占比为63%。NDWI与温度的偏相关系数分布情况,NDWI与温度的正相关区域较为集中的分布在林芝市、山南市的中南部、那曲市的东部,昌都市的北部,正相关区域面积共43万KM~2,占比为52%。NDWI与温度的负相关区域较为集中分布在整个西藏地区的中西部、阿里地区内、那曲市的中部、日喀则市的中东和山南市的中北部。与温度的负相关的区域共占比39万KM~2,占比为48%。由于西藏地区气候、地理环境的差异性,NDVI与NDWI与气候的相关系数分布,也间接表现出不同区域的植被、水体资源对气候有着出不同的相关程度。