秦巴山间地区植被覆盖变化及其对气候变化的响应

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本文利用2001年至2012年MODIS(IGBP)土地覆盖类型数据、2000年4月至2012年10月NDVI数据和1960年1月到2012年12月38个国家基准气象站点的各项气象数据,应用一元线性回归法、Mann-Kendall趋势分析、潜在蒸散量、趋势线分析、NDVI最大值分析和植被与气候因子相关分析等方法,分析了秦岭以南至大巴山以北地区植被覆盖的变化特征和近53年研究区气温、降水量和蒸散量的变化特征,以及该地区植被覆盖变化和各气象因子时间的响应关系,同时通过将整体分析和区域划分相结合以进行详细对照分析,研究取得的主要结论如下:(1)秦巴山间区近12年土地覆盖类型平均占比由高到低依次为:林地、农业用地、草地、灌丛、城市用地和水体;其中林地面积增加明显,灌丛、草地和农业用地略有减少,农业用地和草地面积明显减少;而农、林、草、灌的总面积基本保持不变,表明土地覆盖类型变化对植被覆盖变化的影响较小。(2)空间上,秦巴山间区中东部的汉水河谷地区的植被覆盖状况最好,东部地区次之,而西秦岭山地相较最差。时间上,近年秦巴山间区植被年际变化幅度较小,但季节性变化明显,春季先增后减,夏秋和冬季先减后增。局部来看,秦巴山间区近13年植被覆盖变化,春季主要减少趋势出现在西部地区;夏季,西部地区显著增加,东部地区次之;秋季大部分地区出现增加趋势,偏东和偏西部地区增加趋势显著;冬季植被仍以增加为主,偏西部地区增加明显。年际来看,大部分地区植被保持基本不变,西部地区略有增加。(3)秦巴山间区气温整体来看,春季出现暖春现象;夏季气温整体表现为下降,但区域差异明显,中西部气温上升,而中东部有所下降;秋季气温明显上升,以中西部地区最为显著;研究区冬季气温整体明显上升;年际气温也是上升趋势,中西部地区上升趋势最为明显。该地区降水量变化,春季中东部地区降水量以下降为主,而偏西地区略有上升;夏季降水量以上升为主,中东部地区降水增加显著,而西部地区降水却明显减少;研究区秋季降水量略有下降;冬季中东部地区降水量有所下降,而海拔较高的偏西部区降水略有上升;年际上降水量略有下降。秦巴山间区蒸散量变化,近53年来春季蒸散量明显上升;夏季蒸散量显著下降,中东部下降明显,而西部略有上升;秋季蒸散量略有下降;冬季蒸散量以下降为主,中东部地区更为明显,而偏西地区冬季蒸散量略有上升;年际蒸散量表现为显著下降,中东部地区最为明显。(4)秦巴山间区植被覆盖状况与各气候因子的相关性特征分析得出,研究区中东部地区的植被生长状况受气温影响较弱,而偏西部地区的岷迭山系地区的气温升高对植被生长的促进作用明显,由于该地区海拔较高,使得气温影响因子上升。研究区大部分地区的降水对植被生长状况具有促进作用,但中西部地区出现降水作用较弱,并不是影响植被生长的主要因素。研究区西部陇南山地和东部大部分地区的植被生长状况受蒸散量的抑制作用较明显,而中西部地区受蒸散量的影响作用较弱。(5)秦巴山间区植被覆盖状况与各气候因子的滞后效应从区域划分角度来看,东部地区:春季气温对该地区植被的促进作用明显,降水对植被的影响不显著,并且春季蒸散量对植被生长状况有明显的滞后性;夏季该区域气温和蒸散量对植被具有明显抑制作用,而降水量与植被表现为显著正相关,且表现出滞后性;秋季该区域植被受气温影响明显,且降水对植被影响显著且具滞后性,而受蒸散量的影响较弱;该地区冬季植被生长状况受气候因子变化的影响较弱,且冬季气温对植被的作用要明显于降水和蒸散量。中部地区:春季植被生长状况受蒸散量影响明显;该区域夏季和秋季植被生长状况受气候因子的影响较弱,原因可能是该区域地形以谷地和盆地为主,地下水丰富,减弱了气候对植被的影响程度;冬季该地区植被生长状况受气候因子变化的影响较弱,而气温作用要明显于其他气候因子。西部地区:春季植被生长状况受气温和前季降水的促进作用明显,而同蒸散量的相关性较弱;夏季植被生长状况受各气候因子影响显著,且降水量和蒸散量对植被影响具有滞后性;秋季植被生长状况均受气候因子的影响明显,且受气温和降水影响表现出一定的滞后性;冬季该地区植被也受各气候因子的变化影响较弱。总体上研究区植被覆盖状况相对于降水量和蒸散量均有1至2个月的滞后期,而植被对于蒸散量的响应要比对降水量的响应作用更具明显性和同步性。上述结论可知秦巴山间区不同区域之间植被生长状况对气候的响应差异明显,可能主要由于该地区地处气候过渡带、地形复杂等原因所致。
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