【摘 要】
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呼伦贝尔草原作为我国六大草原之首,其天然草场占到了总面积的80%以上,具有调节气候、保护水源、防风固沙、保持生态多样性等生态功能。而随着全球气候变暖,干旱天气频发,导致草原火的发生概率大大提升。据研究资料表明,在1981年-2015年的34年间,呼伦贝尔草原过火次数达到了2217次,过火面积高达6685.89万公顷。草原火作为草原地区的主要灾害之一,已经严重危害到当地的生态平衡以及牧民的生产生活。
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呼伦贝尔草原作为我国六大草原之首,其天然草场占到了总面积的80%以上,具有调节气候、保护水源、防风固沙、保持生态多样性等生态功能。而随着全球气候变暖,干旱天气频发,导致草原火的发生概率大大提升。据研究资料表明,在1981年-2015年的34年间,呼伦贝尔草原过火次数达到了2217次,过火面积高达6685.89万公顷。草原火作为草原地区的主要灾害之一,已经严重危害到当地的生态平衡以及牧民的生产生活。草原可燃物载量和可燃物含水率作为模拟火行为的重要指标,对其进行深入研究,对草原防火具有重要意义。本文基于呼伦贝尔草原不同季节的可燃物载量和可燃物含水率,结合多源遥感数据和气象数据,对草原可燃物载量进行了反演并对可燃物含水率进行了分析。其中可燃物载量的反演运用不同方法和不同遥感影像进行建模,选出最优模型对防火季可燃物载量进行反演,最终得出呼伦贝尔草原防火季可燃物载量空间分布图;可燃物含水率的研究则基于气象因子和连续的土壤温湿度变化数据,对可燃物含水率的变化特性进行分析。主要结论如下:(1)基于光学影像Landsat-8 OLI提取的7个植被指数因子(NDVI、EVI、DVI、RVI、GNDVI、SAVI、MSAVI),波段B1-B4,B6、B7、PCA1和PCA2均与可燃物载量具有较高的相关性(R>0.3);基于雷达影像Sentinel-1提取的后向散射系数(σ°VV)以及基于VV极化方式提取的纹理特征Cor和Me以及基于VH极化方式提取的纹理特征Me、Var、Hom和Ent与草原可燃物载量具有较高的相关性(R>0.3)。(2)基于不同遥感影像组合建立的可燃物载量反演模型,根据模拟精度从高到低依次为:Landsat-8 OLI和Sentinel-1结合>Landsat-8 OLI>Sentinel-1;基于不同方法(多元线性回归、逐步回归、随机森林)建立的可燃物载量反演模型,根据模拟精度从高到低依次为:随机森林>逐步回归>多元线性回归,因此最终选择光学影像和雷达影像结合建立的随机森林模型作为反演的最优模型。(3)通过夏季与春秋两季可燃物载量分析发现,秋季可燃物载量占夏季可燃物载量的75%,春季可燃物载量占夏季可燃物载量的25%,该比例大体不变,通过生长季模型反演防火季可燃物载量是可行的。(4)基于最优模型反演了防火季呼伦贝尔草原可燃物载量,模拟结果总体与草原可燃物载量实际情况相符合,并对反演的防火季可燃物载量进行等级划分,结果表明研究区西北部和林草过渡带风险等级较高。(5)地表死可燃物含水率特征分析结果表明:四月可燃物含水率最低;平均风速、平均温度、最高温和平均湿度与可燃物含水率极显著相关(P<0.01),并且具有较高的相关性(R>0.3)。
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