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自工业革命以来,随着生产力的提高,人类对地表圈层的影响力逐渐增强。人与自然资源和环境之间的矛盾日益突出。近年来,全球气候和环境变化问题引起人们的广泛关注,集中表现为大气圈层二氧化碳浓度持续升高及与之相应的全球气候变暖现象。森林是地球陆地表面最大的植物生态系统,在陆地生物圈层和大气圈层之间的碳循环交换过程中,起到”生物泵”和”缓冲器”的重要调节作用。在百年尺度下,森林对于调节大气中二氧化碳浓度和控制全球气候变化发挥着极其重要的作用。随着全球气候变化及碳循环研究的深入,迫切需要有区域性大范围的森林调查基础数据支持,以了解该区域森林生态系统的组成、空间结构特征、以及多年来的动态变化。
北方森林生态系统在地表和大气圈层界面的物质和能量交换过程中发挥着重要作用,进一步影响着全球气候变化和陆地碳循环进程。分布在中国东北和俄罗斯东西伯利亚地区的森林生态系统是北方森林的重要组成部分。在过去的数十年间,由于森林火灾和人工砍伐,这一地区的森林覆盖发生了巨大变化。这些森林扰动过程是最为直观的环境变化现象,揭示了在东北亚的中国和俄罗斯地区,不同的森林管理政策和开发模式下,森林碳库变化过程的区域差异。这些变化还直接或间接地影响到区域气候、环境、经济、人口的流动、以及碳元素的收支平衡。
本文基于光学传感器MODIS和TM/ETM+卫星遥感数据,针对分布于中国东北及俄罗斯西伯利亚远东地区北方森林生态系统的覆盖及其多年来的森林火灾和人工砍伐变化进行了系统分析评估。同时,联合多极化PALSAR和激光雷达GLAS遥感数据对局部核心研究子区和整个研究区域的森林生物量分别进行了反演分析,评估森林碳库的储量,为区域性的碳收支平衡分析和其进程的空间结构特征描述提供基础数据支持。本文基于多源遥感数据针对东北亚北方森林主要开展了以下研究:
1、森林覆盖制图和动态变化监测
联合MODIS和TM/ETM+卫星遥感数据,对东北亚地区的森林覆盖区域进行分析制图,着重反映森林覆盖的范围、类型组成和空间结构特征。进一步,通过对MODIS遥感数据多年时间序列的分析,反映研究区森林火灾和砍伐状况的时空特征。
2、局部区域森林生物量反演
在局部区域,利用TM/ETM+和多极化PALSAR数据,结合地面森林调查数据,进行中高分辨率下的森林生物量反演。
3、东北亚森林碳库储量估计与扰动变化分析
联合MODIS森林覆盖制图和GLAS激光雷达数据,对大范围森林区域的生物量进行制图评估,反映整个研究区内的森林生物量空间分布情况。由于中俄两国森林处于不同的管理状态,我们结合森林生物量和扰动变化图,反映近年来两区域碳库变化进程的差异。