喀斯特地区植被变化与地表反照率响应特征研究

来源 :贵州师范大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:rainbow03262009
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地表反照率指的是地球表面反射的太阳辐射与入射到地表的太阳总辐射之比,反映了到达地表的净辐射能量以及地表和大气之间的能量分配状况,也是研究气候模型、灾害监测等的一个重要参数。近年来,随着全球气候逐渐变暖,生态环境受到破坏,自然灾害频发,地表反照率作为陆面过程中的第一参数,成为了研究热点。贵州省作为西南喀斯特地区的中心,喀斯特发育强烈,碳酸盐岩出露的面积较广,根据不同的岩性分布形成了喀斯特、亚喀斯特和非喀斯特三种典型的喀斯特地区,是典型的生态环境脆弱区。一直以来,贵州省的生态环境问题引起了政府及社会各界的广泛关注,为改善贵州省生态环境质量,贵州省开展了退耕还林还草、石漠化防治、水土流失预防与监测等一系列措施,植被作为生态环境的重要组成部分,在这自然环境和人为因素的影响下,植被类型和植被物候变化极易受到影响。地表反照率对植被变化非常敏感,地表反照率的大小也受到植被类型等因素的影响,因此,探究植被变化与地表反照率响应特征对喀斯特地区生态环境的改善和气候监测具有重要意义。本文利用MODIS MCD43A3地表反照率数据、MODIS MCD12Q1植被类型数据、MODIS MOD13A1植被指数数据、普定通量观测站地面观测数据和Landsat数据作为主要研究数据来源,基于不同喀斯特分区条件下,从以贵州省为研究区的大尺度范围分析了2009年-2017年在喀斯特地区植被类型、植被物候变化过程与地表反照率的关系,从以惠水县、平塘县和罗甸县三个具有典型峰林峰丛地貌的小尺度范围分析了土地利用类型的时空分布特点以及反照率变化特征。得到结论如下:1)基于普定通量观测站地面实测数据和中高分辨率Landsat遥感影像对MODIS地表反照率数据产品进行了对比分析,结果表明MODIS地表反照率产品可以适用于喀斯特地区,能够很好地反映喀斯特地区地表反照率的变化。2)结合MODIS植被类型数据和地表反照率数据以及不同喀斯特地区分布情况分析,2009-2017年植被类型在时空分布上变化较小,不同植被类型面积分布大小为林地>栽培植被>草地>其他,而不同植被类型在不同喀斯特地区上具有明显的分布差异特征,林地面积大小分布情况为非喀>纯喀>亚喀,草地面积分布为纯喀>非喀>亚喀,而栽培植被面积则分布为纯喀>亚喀>非喀。同时不同植被类型在不同喀斯特地区地表反照率也有明显的区别,表现为栽培植被>草地>其他>林地。3)根据重构的NDVI时间序列数据,采用阈值法提取植被物候指标,分析得到植被物候生长季初期呈现自东向西逐步提前趋势,生长季末期呈现自西向东逐步推后趋势,生长季长度呈现自西向东逐渐增大趋势。生长季初期主要集中在儒略日的第74-120天左右,生长季末期主要集中在儒略日第330-346天左右,植被生长季长度则集中在252天以上;结合地表反照率年际变化趋势分析,植被物候变化与地表反照率变化存在一定的线性关系,植被物候对地表反照率的影响表现为生长季长度>生长季末期>生长季初期。4)不同植被类型在植被物候期的年际变化趋势存在差异,在植被生长季初期,林地、草地和栽培植被均呈现提前趋势,在植被生长季末期,栽培植被呈现推后趋势,林地和草地呈现提前趋势,在生长季长度中,所有植被类型均呈现延后趋势。5)2009-2017年间土地利用发生了较为强烈的相互转化,其中林地、建设用地和水体面积呈现增加趋势,草地和耕地处于减少趋势;而不同土地利用类型的地表反照率存在一定的差异,表现为建设用地>耕地>草地>林地>水体的趋势,而在不同喀斯特地区上的地表反照率变化特征与在总体变化趋势一致,总的来说,地表反照率不仅会受到自然和人为因素的影响,还会受到土地利用类型变化特征以及不同的地貌特征的影响。
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