青藏高原植被覆被变化及其对气候变化的响应——基于生态地理分区

韩旭，杨琴（六盘水师范学院环境与资源科学系，贵州六盘水553000）



青藏高原植被覆被变化及其对气候变化的响应
——基于生态地理分区

韩旭，杨琴
（六盘水师范学院环境与资源科学系，贵州六盘水553000）

结合GNMMS NDVI数据和地面气象站观测数据，分析青藏高原各个生态地理分区NDVI变化特点，对各地理分区内的植被覆被变化对气温和降水变化的影响进行偏相关性分析.结果显示：青藏高原植被覆盖变化率整体呈改善趋势，西部干旱半干旱地区、植被覆盖率较低的北部地区呈退化趋势.

生态地理分区；青藏高原；植被覆被变化；气候变化；NDVI

0引言

气候变化对社会和自然系统带来巨大影响，气候变化对地表植被覆盖变化的敏感度较高，通过研究地表植被覆盖变化、研究气候变化已成为当前环境领域的热点.已有研究显示北半球中高纬度地区的植被活动在数十年内显著增强，在全球变暖导致植物生长季提前或延长的影响下，中国多数地区的植被活动也呈增强趋势［1］.青藏高原属于高海拔的巨型构造地貌单元，被称为地球的“第三极”，该地区的生态环境受人类活动的影响作用较小.但是在全球气候变暖的影响下，青藏高原的冰川退缩、湿地面积萎缩、草原冻融荒漠化等问题愈发突出［2］.而青藏高原生态环境变化对世界生态系统具有深刻的影响，对其植被覆被变化及其对气候的影响具有重要的现实意义.

归一化植被指数NDVI是反映植物生长、覆盖情况的主要指标之一，可作为检测植被变化的参数，也被广泛用于研究植被活动.已有学者从时空尺度、经纬度和海拔梯度角度分析NDVI与气候的关系，以及将NDVI与气候变化的联系作为青藏高原区域划分的标准［3］.通过对已有研究的分析，研究方向主要集中在分析不同时空尺度的植被变化及气候的内在联系.如杨元合等从季节角度出发，不同草地的气候驱动因子进行分析.从既往研究可以看出，研究从空间角度对区域植被与气候要素关系做了许多研究，但是论述植被与气候关系的研究鲜有涉及，且不深入［3］.而青藏高原面积广的特点决定了将青藏高原作为单一区域进行研究存在局限性，研究结果不能真实反映植被覆被与气候的关系.

笔者收集了1982-2006年青藏高原的GIMMS NDVI数据集和地面气象台站观测数据，对青藏高原不同生态地理分区的年均NDVI变化特点进行分析，对NDVI与气温和降水的偏相关关系进行研究.

1研究数据及方法

1.1地区概况

青藏高原为我国第一阶梯.植被与同纬度地带性特点不符，表现为多高山草甸、高寒.自然植被矮小，具有抗风、耐盐特征.高原土质以草甸土和高山荒漠土为主，质地粗且薄.

1.2数据来源及处理

1）空间分辨率8 km×8 km.制备过程中已对数据做辐射校正、几何粗校正、除坏线、除云等处理，减少了数据的误差并提高了数据精度.月NDVI值采用最大合成法MVC获得，消除云、大气等的干扰.计算月最大年均NDVI值，减少极端月份数值的干扰.

2）气象数据及植被数据.收集清早高原地区及周边气象站点获取的1982-2006年日均温、年均温等气象数据.植被数据采用青藏高原地区1∶100万植被图.

3）生态地理区划分数据.选用中国生态地理区域系统框架方案制定青藏高原生态地理分区.青藏高原分为HII高原温带、HI高原亚寒带.

将青藏高原划分为2个温带、4个干湿地区，共10个自然区，见表1.

表1　青藏高原生态地理区域系统

1.3研究方法

1）植被变化趋势.结合植被绿度变化率（GRC）表征青藏高原植被覆盖变化趋势，掌握区域植被覆被随时间的空间变化规律.即在一定时间内使用最小二乘法拟合年均NDVI斜率.

2）植被变化对气候的影响.采用偏相关分析研究植被变化对气候的影响，即当两个变量与第3个变量有关，剔除第3个变量的影响，只分析其他两个变量之间的相关程度.

2区域植被覆盖时空特征及与气候关系分析

2.1区域植被覆被的年均NDVI格局

1982-2006年青藏高原不同生态地理植被覆盖情况不同.从整体看，东南区的年均NDVI值最大，NDVI值呈东南向西北递减趋势.即高原水热组合条件与DNVI值呈正相关.水热条件组合较差区域的NDVI值越小，植被覆盖率也越差.随着水热条件不断下降，植被也从森林向荒漠过渡.详见图1.

图1　 1982-2006年不同生态地理分区的年均NDVI值

2.2不同生态地理分区的植被覆盖时间变化特征

2.2.1时间变化特征

1982-2006年期间，青藏高原植被覆盖整体上呈波动增加趋势.以YMNDVI=0.250 0为判定标准，高于该数值区域植被呈好转态势，低于该数值区域的NDVI值波动幅度降低；即东南半湿润及半干旱地区植被覆盖不断改善，植被覆盖较差区域变差，植被变化呈东西差异特点.从全区看，高原东部地区的植被年际变化与区域整体变化一致；从干湿区域分析，干湿生态地理分区的NDVI年际相似，变化趋势无明显差异.详见图2.

图2　 1982-2006年青藏高原不同生态地理分区的年均NDVI变化

2.2.2不同生态地理分区的植被覆盖空间变化

年均NDVI值变化特征只能从整体角度反映区域特征，使用GRC反映不同分区植被覆被的空间变化特点.植被覆盖与NDVI变化趋势相同，区域植被覆盖改善，DNVI的波动幅度降低.HIC2和HIID3分区多数地区植被覆盖呈退化表现，表明HIC2和HIID3分区整体呈退化趋势.整体上看，高原植被覆被中等区域的植被呈改善趋势，植被覆盖率差地区呈退化趋势，表明高原中部和西部地区的气候条件不利于植被生长.

2.3基于偏相关性分析的生态地理分区NDVI变化与气候的关系

2.3.1 YMNDVI与气候的关系

青藏高原受人类活动的影响小，植被覆盖年际变化可在一定程度反映YMNDVI与气候因子的关系.研究显示，1982-2006年期间，青藏高原植被覆盖呈波动增加趋势，气温年际变化速率为0.53℃/10 a，降水年际变化速率为8.95 mm/10 a，温度呈上升趋势，降水增幅较少.YMNDVI与气温关系显著，相关系数和偏相关系数分别为0.522 8和0.560 7；YMNDVI与降水的相关性较差，相关系数和偏相关系数分别为-0.012和-0.238.从整体上看，YMNDVI变化与气候变化的关系显著，与降水的关系不显著.

2.3.2不同站点YMNDVI与气候因子的关系

结合逐月NDVI值与气温变化特征，青藏高原东部地区的NDVI值与气候因子的关联程度明显高于其它地区，东部地区站点的NDVI与气温关系显著，HIIC1分区、HIB1分区和HIIAB1等地区东的关联性最高，中南部地区次之，南部、中部和北部地区的相关性较小.从空间分布上看，植被覆盖中等地区的NDVI与气温关系明显，南部地区次之，北部地区的NDVI与气温相关性最小.从逐月NDVI与降水的关系看，东中部地区相关性最强，南部次之，北部最小.根据以上数据，水热条件对植被覆盖中等区域的影响最大，如对草甸及草原水热条件的影响最明显，荒漠地区的相关性最小.

从生长季看，中部HIBI及周边生态分区的植被覆被变化与气温关系明显，其它地区的相关性不显著.

3结论

1）不同生态地理分区的植被变化差异明显，整体呈波动上升趋势；东南部NDVIG明显高于西北部地区，NDVI值呈东南—西北递减特征.NDVI值与覆被呈正相关，植被覆被情况也呈东南—西北逐渐变差特征，植被类型从森林逐渐向荒漠过渡.

2）从整体上看，高原植被覆盖变化的东西差异显著.高原东北部、中部和西南部湿润及部分半干旱地区植被呈改善趋势，植被覆盖情况较差地区的植被呈退化趋势；中部和南部地区退化程度明显.

3）全年及生长季，植被变化与气温的关系高于降水，高原气温对植被变化更加铭感.植被变化与气温及降水的关系呈生态地理分区差异，植被覆盖中等区域的NDVI与气温、降水的关系更加明显，NDVI与气温、降水的相关性逐渐呈森林向荒漠递减特点.

笔者所用数据来源于青藏高原及周边气象站点数据，数据具有区域代表性，可用于分析数据所在区域植被覆盖变化与气候的关系.

［1］孟凡栋，汪诗平，白玲.青藏高原气候变化与高寒草地［J］.广西植物，2014，（2）：269-275.

［2］何红艳.青藏高原森林生产力格局及对气候变化响应的模拟［D］.北京：中国林业科学研究院，2008.

［3］孙鸿烈，郑度，姚檀栋，等.青藏高原国家生态安全屏障保护与建设［J］.地理学报，2012，（1）：3-12.

（责任编辑李健飞）

The Qinghai-Tibet Plateau Vegetation Cover Change and Its Response to Climate Change

HAN Xu，YANG Qin
（Department of Environmental&Resource Sciences，Liupanshui Normal University，Liupanshui，Guizhou 553000，China）

Based on GNMMS NDVI observation data and ground meteorological data，this paper analyzes the NDVI trends of eco-geographical divisions of Qinghai-Tibet Plateau，and the impact of vegetation cover change of geographical sub-regions on temperature and precipitation change.The results show that the vegetation coverage rate of change of the Qinghai-Tibet Plateau overally tends to improve，arid and semi-arid areas in western，northern lower vegetation coverage have degradation trends.

eco-geographical division；Qinghai-Tibet Plateau；vegetation cover change；climate change；NDVI

Q948.1

A

1673-1972（2016）03-0059-04

2016-03-21

韩旭（1993-），男，贵州遵义人，主要从事地理科学研究.