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1. 研究目的与意义及国内外研究现状
随着社会经济的发展,工业化的普及,全球气候变化急剧加速。植被作为重要的生态因子,既是气候变化的承受者也是生态环境变化的反馈者。研究气候变化对生态系统的影响以及生态系统的反应,寻求有效措施以最大限度减少气候变化带来的不利影响。使的环境向可持续方向发展。
气候与植被之间的关系是密不可分的,二者之间的相互作用主要表现植被对气候的适应性与植被对于气候的反馈作用.植被指数是对地表植被覆盖和生长情况的一种反映,通过植被指数可以评价植被覆盖状况和生物量等,高时间分辨率的遥感数据为研究植被动态提供了可靠的数据源,使得过去难以实现的大尺度植被动态研究成为可能,而MODIS卫星数据以其廉价性和高的时间分辨率已成为目前应用最为广泛的遥感数据之一.
植被指数是对地表植被覆盖和生长情况的一种反映,通过植被指数可以评价植被覆盖、生长状况和生物量等。本文旨在通过分析气象因子与植被指数时间序列的变化规律及其相互关系,作为进一步研究植被-气候关系提供依据。归一化植被指数(NDVI)在一定程度上有助于减少外界因素,如太阳高度角、大气状态和非星下点观测带来误差。
国内外研究现状
国外对NDVI与气候参数的关系的研究大部分集中在NDVI与降水、温度的关系方面。多数研究者认为NDVI与降水、温度之间的关系密切,但也有个别学者认为尽管NDVI和降水、温度之间存在相关,但是相关性不是很明显,具有代表性的研究成果如下: S.E.Nicholson和T.J.Farrar等(1994)证实了在非洲波兹瓦纳(Bostwana)地区当降水量小于500mrn/yr或50~100mm/month时,NDVI与降水量呈线性关系。 Limin Yang等(1998)通过分析1989~1993年的NDVI数据,研究了北美草原气候和NDVI的关系,研究结果表明NDVI与春季和夏季累积降水量呈正相关关系,而与春季潜在蒸发散呈负相关关系。 Jue Wang等人(2001)研究了北美大草原中部NDVI的空间分布对降水、温度的响应关系。研究结果表明:降水均值能反映该区NDVI东西向的梯度;降水距平值能反映NDVI空间格局的年度变化;研究区60~90%的地区NDVI与降水同向变化;最低温度和均温与NDVI正相关,但温度距平值与NDVI距平值不相关。 NDVI与降水、温度之间的滞后关系: lim Hess等(1996)分析了10年的NDVI和降水数据,考虑降水与 NDVI之间的滞后效应,认为二者之间的滞后时间小于六个月。 W.Yang等(1997)运用19901991年间的双周NDVI数据研究了NDVI与气候参数、土壤水分特征以及土地覆盖类型之间的关系,其研究结果表明:NDVI与降水以及潜在蒸发散之间存在滞后关系,但滞后时间的长短与土地覆盖类型有关;同时,相对于整个生长季(3一10月)而言,NDVI能更有效的反映4-9月的植被状况。 J.Wang等(2003)研究了位于北美大草原中部的Kansas州的NDVI与降水、温度之间的时间关系。其研究结果表明:生长季的NDVI均值与生长季降水和前七月降水之和高度相关;双周NDVI与前4-8周降水量相关;NDVI对降水的响应时间为2-4周;植被生长季节前期和后期的NDVI与温度正相关,中期NDVI与温度负相关。 基于NDVI的中国植被动态变化研究 陈云浩等人(2002)以NDVI时间序列资料为基本数据源,综合应用变化矢量分析和主成分分析方法对1983至1992年中国陆地植被NDVI的变化强度、变化类型及空间结构变化特征进行了分析。其研究结果表明在此期间中国陆地植被NDVI变化东西分异明显,东部变化幅度远大于西部。NDVI变化整体表现稳中略增,增加区主要分布在台湾、福建、四川、河南等地:减少区主要分布在云南省和新疆北部等地;空间结构信息表现了景观异质性,其变化主要发生在南方,反映了植被的生长和衰老过程以及地形(山脉走向)变化。 陈海,康慕谊,范一大(2004)利用1991~2000年连续10年逐旬的 NOAA时间序列数据,采用最大NDVI值法,分析我国北方农牧交错带植被覆盖的动态变化。其研究结果表明:10年来,年最大NDVI值为0.736~0.848,1994年以后逐渐下降:植被覆盖率呈降低趋势,轻度减少与轻度增加的比例值平均达到38%。在此基础上,结合同期气象数据(月平均气温、降水数据),利用偏相关分析和复相关分析,探讨了不同时期(汛期与非旬期)农牧交错带最大NDVI变化气候驱动的区域分异,将研究区划分为气温相关型、降水相关型、降水气温相关型和非气温降水显著相关型四种类型。 | | |
2. 研究的基本内容
本论文的研究内容主要包括三个方面的内容:
一.基于modis mod13a3和myd13a3影像数据,空间分辨率为1kmx1km,时间范围为2003-2016,时间分辨率为一个月。通过拼接,投影转换,裁切等提取出青海省ndvi时空信息并研究其空间分布。
二.基于ndvi的空间分布按照时间序列分析其时空分布特征和变化趋势。
三.基于青海省气象站点的观测资料(气象要素主要为:日照时数、平均相对湿度、降水量、极端最低气温、极端最高气温以及平均气温等。)按照时间序列的变化结合ndvi的时空分布特征与变化趋势,研究ndvi与气象要素之间的相关性。
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3. 实施方案、进度安排及预期效果
一.实行方案:
(1) 通过mrt对2003-2016 mod13a3与myd13a3影像数据进行拼接、投影、裁切;用arcgis裁切出青海省的区域影像并根据影像与气象站点位置提取出气象站点2003-2016的相应月份的ndvi值;对青海省气象站点2003-2016的气象要素(日照时数、平均相对湿度、降水量、极端最低气温、极端最高气温以及平均气温等)进行分类,将相应日期的ndvi值与气象要素进行关联。
(2)做ndvi变化特征的时空分布图。基于2003-2016年的月数据用栅格计算器分别计算每月的均值,将得到的影像间隔0.125 ndvi值进行重分类,生成1-12月的分布情况图并对其进行分析。
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4. 参考文献
[1] 刘江,许秀娟.气象学:北方本,非气象专业用「m].北京:中国农业出版社,2002.
[2] 张培松.气象因子与ndvi的相关性分[d].重庆:西南大学,2007.
[3] 杜灵通,田庆久.宁夏植被覆盖动态变化及与气候因子的关系[j].中国沙漠,2012,32(5):1479-1485.
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