【摘 要】
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干旱长期以来一直是影响人类生活和社会生产的自然灾害。植物作为生物圈的重要组成之一,连接着大气圈、岩石圈、水圈,极易受到干旱的影响。在全球变暖的大背景下,关于干旱引发的灾害性事件的研究,有利于对干旱进行有效的风险管理,促进水资源的合理利用,对人类生产和社会经济发展产生促进作用。本文旨在克服大气水分的影响,使用植被水分作为量化干旱的指标,探究2001-2019年东北地区在不同时间尺度下的干湿变化特征以
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干旱长期以来一直是影响人类生活和社会生产的自然灾害。植物作为生物圈的重要组成之一,连接着大气圈、岩石圈、水圈,极易受到干旱的影响。在全球变暖的大背景下,关于干旱引发的灾害性事件的研究,有利于对干旱进行有效的风险管理,促进水资源的合理利用,对人类生产和社会经济发展产生促进作用。本文旨在克服大气水分的影响,使用植被水分作为量化干旱的指标,探究2001-2019年东北地区在不同时间尺度下的干湿变化特征以及植被发生干旱后的反馈。本文基于2001-2019年MODIS09A1地表反射率数据,为了有效克服了大气水分对植被水分监测的影响使用近红外波段(Band 2)和短波红外波段(Band 6)计算全局植被指数,并选取合适的概率密度函数/分布,使用标准化的方法将GVMI标准化为SVMI。使用MMK分析东北地区植被水分的时空变化;利用REOF与kmeans聚类相结合的方法划分出不同时间尺度下植被水分的变化分区,分析不同分区的植被类型以及对干旱的响应;基于基础的数理统计方法计算植被对干旱的抵抗力。具体结论如下:(1)相比其他三参数的概率密度函数/分布,使用Log-logistic分布函数的标准化后结果全部服从正态分布,标准差在0.95-1,平均值在±0.05之间,使用Loglogistic分布函数进行参数估计是有统计学意义的;(2)东北地区2001-2019年呈现显著干旱趋势(P<0.05)。在季节的变化表现为:冬季以-0.4/10 a的速率显著呈显著变干趋势,春季以0.14/10 a的速率呈变湿趋势,是唯一呈湿润化趋势的季节;2010年以前东北地区在不同时间尺度下干湿变化波动较大,2012-2019年夏季、秋季、冬季普遍处于较干旱时期,春季则为较湿润时期;(3)干湿变化在空间上呈现出北湿南干、山地丘陵湿平原干、森林湿草原干的特征。大兴安岭北部的寒温带、温带针叶林以0.6/10 a的趋势在年时间尺度呈显著湿润化趋势,而位于松嫩平原北部的黑土带和锡林郭勒高原的典型草原带分别以-0.83/10 a、-0.74/10 a的速率在年尺度呈显著干旱化趋势;草甸草原和典型草原大致有两个较干旱的时期2005-2010年和2015-2019年,松嫩平原的北部和中部则普遍在2010年以后较干旱;(4)植被干旱的频次在空间上呈现西高东低的分布状况,大兴安岭山脉西侧的草甸草原、典型草原和干草原干旱频次较高,近20 a大约发生了20-40次干旱,大兴安岭山地和和东部的山地丘陵发生干旱次数较少,不足10次;干旱持续时间森林植被(32 d),少于草原和耕地(40-56 d),平原中部的草甸草原和耕地干旱强度小于其余地区;干旱的时空变化表现为北部森林的干旱频率有所减少,相应的干旱的强度和时间也有所减少;西部的草原区是干旱的高发区与“重灾区”,但在近年来也呈现出干旱的频率增加持续时间和强度在减少的趋势;于此相反的是三江平原的草甸、沼泽近年来趋向于发生长时间高强度的干旱事件;(5)森林、草原和草甸、沼泽对干旱的抵抗力有着明显差别,在空间上表现为森林、草甸、沼泽对干旱的抵抗力要高于草原,并且地下水位的高低影响着植被对干旱的抵抗力。
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