基于30年遥感数据的蒙古高原植被覆盖及旱情动态监测研究

来源 :中国科学院大学 中国科学院地理科学与资源研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guanshui6
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蒙古高原植被退化、干旱等环境问题一直是东北亚气候变化及生态环境变化的研究热点,然而对于该区地表植被覆盖变化信息提取与监测、稳定的干旱监测模型构建及蒙古国与内蒙古在地表植被覆盖变化及干旱演变过程中的时空差异性研究还很缺乏或尚未出现。基于这一科学问题,本研究利用1981年-1999年NOAA AVHRRNDVI-PathFinder10天合成遥感数据及2000年-2012年MODIS植被指数和地表温度数据集,基于像元二分模型反演得到了蒙古高原地表植被覆盖度(FVC),分析了蒙古高原地表植被覆盖的时空变化特征;基于Ts-NDVI通用特征空间构建了稳定的干旱监测模型,以温度植被干旱指数(TVDI)为基础探究了蒙古高原旱情的时空分布特征;在此基础上,深入分析了蒙古高原地表植被覆盖和干旱演变的时空差异特征。主要研究内容包括:  ⑴基于NOAA AVHRR NDVI-PathFinder和MODIS数据,利用像元二分模型反演得到的地表植被覆盖度,利用合成Ts-NDVI通用特征空间构建的温度植被干旱指数,能够从宏观上反映蒙古高原地表植被覆盖及早情的时空演变特征。基于实测数据验证结果发现,TVDI能够反映本区土壤水分状况变化趋势,作为干旱评价指标具有一定的合理性。  ⑵蒙古高原地表植被覆盖和旱情具有明显的地带性分布规律,而且与土地利用/土地覆被类型密切相关。地表植被覆盖度高、植被长势良好的地区,未发生或少发生干旱;植被覆盖度低、植被长势差的地区干旱现象广泛且较严重。从纬度上看,纬度越低,干旱现象越明显,这也是由地势、地貌及植被分布的地带性所控制的。  ⑶干旱现象普遍存在于蒙古高原,且个别年份旱情严峻。1981年-2012年,蒙古高原约有153.18×104km2的面积出现干旱,占全区总面积的51.51%;旱情为正常的区域面积约为83.18×104km2,占全区总面积的27.97%;旱情为湿润的面积为61.01×104km2,占全区总面积的20.51%。在一个生长季内,4月-8月,随着植被开始萌芽、生长,雨季的到来,旱情逐步得到缓解;而在9月-10月,干旱加剧。但与生长季初期的4月份相比,9月和10月的干旱现象较轻。  ⑷土壤水分状况与植被覆盖、土地利用密切相关。裸地、建设用地和草地以干旱为主,其中,裸地干旱现象最严重;建设用地和草地干旱现象次之。森林和灌丛以湿润为主,但灌丛区比森林区干旱。从时间变化上来看,各地类干旱面积在总干早面积的分配在年际上变化不大,均维持在较稳定的水平;而在同一时期的不同月份之间变化明显,这种比例分配的变化主要发生在草地和裸地之间。  ⑸1981年-2012年,蒙古高原地表植被覆盖总体呈现不明显的减小趋势,蒙古国是本区地表植被覆盖减小面积的主体。我国于20世纪90年代实施的一系列生态建设工程对于改善区域地表植被覆盖度的作用明显;而快速城市化和城市扩张占用大量耕地、林地及草地等地类是造成大城市周边区域地表植被覆盖变差的主要原因。1981年-2012年,蒙古高原干旱现象呈不明显加剧趋势,且这种趋势在蒙古高原普遍存在。  ⑹不同土地类型的FVC和TVDI在不同区域的变化呈现不同的特征。FVC和TVDI是反映地表植被自身生长现状、变化及其土壤水分的重要指标,能够在一定程度上反映区域地表植被及其生态环境的时空变化特点,有利于进行区域地表植被覆盖及其生态环境变化的机制研究。
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