湖北省植被动态变化与物候对气候变化的响应

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近年来全球变暖趋势越发严峻,气候变化引发的一系列环境事件也成为了人类社会可持续发展亟待解决的重要问题。植被通过光合作用、地表反射率以及粗糙度调节生物圈层中的能量转换、碳循环和气候变化。从不同空间、时间尺度上理解植被变化及其与气候变量之间的关系不仅能揭示植被对气候变化的响应机制,还能预测植被未来生长趋势。文章根据1982-2015年湖北省气象数据对湖北省近34年气候时空变化趋势进行分析,并结合长时间序列GIMMS NDVI3g遥感数据,探究全球气候变暖的背景下,湖北省近34年来NDVI时间变化规律及空间分布特征。同时在GIS、Matlab平台下使用时间序列谐波分析法反演地表物候参数,基于Sen趋势法和MK检验法从空间和时间的角度定量地描述湖北省植被整体和不同植被类型地表物候参数的时空演变规律,进一步深入地探讨研究区内地表植被覆盖NDVI和地表物候参数与主要的气候因子的之间的相互作用关系。探索湖北省植被覆盖与气候变化之间时空耦合关系有利于充分理解气候变化对当地植被动态变化的影响,为当地自然资源利用和保护提供有利的科学依据,而且对于增强适应和减缓气候变化的能力也有重要的指导作用。主要结论如下:(1)1982-2015年期间,湖北省多年平均温度总体上呈现出逐渐增加的趋势,其中鄂中部、南部及鄂东北部温度增加趋势明显快于其他区域。而湖北省多年年均降水量表现出逐渐减少的趋势,仅有鄂西部竹溪县、竹山县以及鄂南部荆州市降水呈上升趋势。(2)1982-2015年湖北省NDVI空间分布表现为自东向西逐渐增加的态势,全省植被NDVI总体变化趋势以增加为主,但80、90年代时期NDVI上涨的速率相对较低。春夏秋三季植被NDVI整体均呈增加趋势,冬季NDVI呈下降趋势。就不同植被类型而言,灌丛和草丛的增加幅度最大,表现最为显著。(3)从整个研究区来看,年均NDVI与气温呈正相关关系而与年均降水量表现为负相关性;春、夏、秋、冬季均NDVI与气温的相关性都明显高于与降水的相关性。研究区域内所有的植被类型的年均NDVI与气温均呈正相关关系,仅针叶林和灌丛与降水呈正相关关系,其余的植被类型均与降水呈不明显负相关关系。(4)湖北省植被的生长季开始时间平均值在第109天,生长季结束日期在第286天,生长季长度范围为177天。在不同植被类型的物候参数变化中,只有沼泽植被生长季开始日期有所延迟,其余植被类型均呈现提前趋势。而所有植被类型的生长季结束日期均发生提前的趋势,因此也导致了所有的植被类型的生长季长度均缩短的趋势。(5)整体而言1982-2015年期间,温度对植被的物候参数影响比降水强烈,当温度升高时会促使SOS提前,EOS延迟;降水增多会导致SOS延迟,EOS推后。纬度较高或海拔较高地区植被的SOS对温度更敏感,降水对植被生长作用不明显,但秋季和冬季降水对植被生长发挥了较强的抑制作用。
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