青藏高原植被时空特征及驱动力研究与预测

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气候变化和人类活动共同导致了多尺度的生态系统变化,在区域尺度上,探究人类活动对生态系统的影响和贡献率对于寻求生态恢复途径具有重要意义。青藏高原作为我国乃至世界重要的生态区域,其面积辽阔、地理位置特殊,但其生态环境又极为脆弱与敏感。研究青藏高原19年间植被NDVI时空变化以及驱动力,并运用FLUS模型对其未来覆盖度进行模拟预测,得到2028年植被覆盖度图。本研究基于青藏高原地区2000-2018年归一化植被指数(NDVI)、气象数据和社会经济数据,采用变化趋势分析、残差分析、相对重要性计算、FLUS模型植被覆盖度预测等方法,分析了近19年间青藏高原生长季植被覆盖变化规律、量化了不同类型人类干扰对其变化的影响并预测了未来十年植被覆盖度。本研究为青藏高原地区的经济-社会-生态环境的可持续发展提供了科学的依据。本文研究成果主要如下:(1)从时间变化上,青藏高原生长季NDVI为呈现波动上升趋势,生长季各月植被NDVI总体上呈先增后减趋势,各月变化速率为5月(2.2%/10a)>6月(0.8%/10a)>7月(0.5%/10a)>9月(0.4%/10a)>8月(0.1%/10a)。(2)从空间分布上,青藏高原NDVI平均值为0.33。2000-2018年青藏高原生长季植被NDVI空间分布由西向东呈递增,由东北向西南递减的趋势。在均值增减趋势上,植被增加地区主要分布在研究区北部的高寒干旱地区、柴达木盆地和青东祁连山地的交界处、青东祁连山地草原、东喜马拉雅山南翼以及川西藏东地区;植被退化地区为羌塘高原盆地地区、青藏高原的中部的半干旱地区以及川西藏东高山东部的湿润半湿润地区。(3)从持续性和稳定性上,青藏高原Hurst指数平均值为0.45,总体上青藏高原植被NDVI呈现较弱的可持续性,青藏高原植被NDVI以较低稳定和不稳定为主导,且与植被NDVI持续性有着一定的空间负相关性。(4)青藏高原植被生长季NDVI与平均气温的偏相关系中有67.29%像元植被NDVI与气温的偏相关性为正值,NDVI与总降水量的偏相关系中有67.67%像元植被NDVI与总降水量的偏相关性为正值。总体上,青藏高原植被NDVI与气温降水均为正相关关系。(5)利用残差分析青藏高原人类活动对植被的影响,人类活动对植被NDVI起到促进作用的地区为61.16%,人类活动对植被覆盖起到破坏作用的地区为38.84%。总体上青藏高原地区人类活动对植被起到促进作用。利用多元回归方程计算五个不同类型的人类因子的相对重要性,结果表明不同地区植被变化主导因素不同,说明青藏高原各地区发展方向不同,因此不同地区引起植被变化的相对重要性不同。(6)通过构建FLUS模型预测得到2028年青藏高原植被覆盖情况,分析模拟结果可知,2028年青藏高原无植被覆盖、低植被覆盖、中植被覆盖、较高植被覆盖、高植被覆盖的面积占比分别为53.38%、12.08%、8.25%、3.67%、22.62%,并且通过青藏高原2018年与2028年的不同等级植被覆盖度的比例变化对比结果表明未来10年青藏高原植被覆盖会向着良好的趋势发展。
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