雅鲁藏布江流域干湿转换特征及植被动态响应

36(2)：175－184. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.021
Liu Liu, Niu Qiankun, Heng Jingxia, Li Hao, Xu Zongxue. Characteristics of dry and wet conversion and dynamic vegetation response in Yarlung Zangbo River basin[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the
标 准 化 降 水 蒸 散 指 数 （ standardized precipitation evapotranspiration index，SPEI）综合考虑了降水和蒸散 发，能够在不同时间尺度上评估干湿变化的演变特征[4-5]。 戚颖等[6]利用 SPEI 指数研究了黑龙江地区玉米生育期内 干湿变化对玉米产量的影响。罗登泽等[7]采用 SPEI 指数， 利用多种数理统计方法分析若尔盖湿地的干湿时空演变 特征。柴荣繁等[8]基于 SPEI 指数研究了中国干湿变化趋 势，认为中国由西北向东南呈现“湿润-干旱-湿润”的空 间分布形态。植被是连接土壤、水体和大气的自然纽带，
第 36 卷 第 2 期
2020 年
1月
农业工程学报 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
Vol.36 No.2
Jan. 2020
175
雅鲁藏布江流域干湿转换特征及植被动态响应
刘 浏 1,2，牛乾坤 1,2，衡静霞 1,2，李 浩 1,2，徐宗学 3,4
程及其驱动机制提供科学依据。
关键词：遥感；气候变化；植被；干湿特征；GLDAS；GIMMS；青藏高原
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.021
中图分类号：S127
文献标志码：A
文章编号：1002-6819(2020)-02-0175-10
刘 浏,牛乾坤,衡静霞,李 浩，徐宗学. 雅鲁藏布江流域干湿转换特征及植被动态响应[J]. 农业工程学报，2020，
间上，流域内干旱地区逐渐变湿，湿润地区逐渐变干；流域内约 71.83%的区域 SPEI 与 NDVI 呈正相关，流域植被受流
域干湿条件影响较大，降水和气温是植被动态变化的主要驱动因素；流域内 92.17%以上的区域 SPEI 与土壤含水量呈极
显著正相关，表明土壤含水量亦是影响流域干湿特性不可忽视的因素。该研究结果可为辨识高原及高寒区水循环变化过
CSAE), 2020, 36(2): 175 － 184. (in Chinese with English abstract)
doi ： 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.02.021

0 引 言1
全球变暖已是不争的事实[1-2]。地表温度的升高会加 快地表水体的蒸散发速率，提高大气水汽含量，改变降 水的时间和空间分布形态，也进一步影响了陆地干湿演 变特征[3]。陆地干湿状态的改变会对流域生态环境可持续 发展产生不可忽视的作用。而植被作为陆地生态系统的 重要组成部分，是环境变化的指示器。研究植被变化与 陆地干湿演变之间的互馈关系已经成为生态领域的研究 热点[1-2]。
（1. 中国农业大学水利与土木工程学院，北京 100083； 2. 中国农业大学中国农业水问题研究中心，北京 100083； 3. 北京师范大学水科学研究院，北京 100875； 4. 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室，北京 100875）
摘 要：为准确识别气候变化条件下高寒流域干湿特征及植被动态响应，该研究以青藏高原东南部的雅鲁藏湿转换特征及其对植被的影响。结果表明：GLDAS 的降水与气温数据与实测数据一致
性较好，可以用于分析雅鲁藏布江流域干湿转换特征；1982－2015 年间雅鲁藏布江流域总体呈现湿润化趋势，但 2000
年前后流域干湿时空特征发生反转现象，即时间上，2000 年以前流域呈现湿润化趋势，2000 年以后呈现干旱化趋势，空
收稿日期：2019-04-09 修订日期：2019-12-23 基金项目：国家自然科学基金项目（91647202，51961145104） 作者简介：刘 浏，博士，副教授，研究方向：水文学及水资源。 Email：liuliu@
能够充分反映环境演变。归一化植被指数（normalized difference vegetation index，NDVI）常常被用来反映植被 生长状态及其空间分布[9]。周玉科[10]采用格兰杰效应分析 研究了青藏高原植被 NDVI 与平均气温和降水的响应关 系。张佳琦等[11]采用 MODIS NDVI 数据分析了三江平原 地区植被时空变化特征以及对气候的响应机理。然而， 针对高海拔地区的植被动态变化与干湿状态间的互馈关 系研究较为少见。
雅鲁藏布江位于青藏高原东南部，海拔高，地形复 杂，气候多样，是研究气候变化的热点地区，且近年来 气候变化显著。周顺武等[12]分析表明雅鲁藏布江流域中 游地区夏季气温存在明显上升趋势，1980 年突变增暖较 为显著；而夏季降水存在下降趋势。You 等[13]基于站点 实测数据分析了雅鲁藏布江流域气温、降水和潜在蒸散 发的长时间变化趋势，发现流域变暖幅度相对较高，降 水和潜在蒸散发降低趋势更强，表现出对全球变暖的强 烈敏感性。因此，本研究聚焦于青藏高原东南部的雅鲁 藏布江流域，基于 SPEI 指数研究流域干湿演变特征，采 用 NDVI 反映植被动态变化，最后分析流域内植被变化 与陆地干湿状态间的互馈关系，旨在明晰气候变化背景 下雅鲁藏布江流域干湿演变特征和植被动态变化之间的 响应关系，为高海拔地区的生态环境可持续发展提供科 学依据。
例，基于全球陆面数据同化系统（global land data assimilation system，GLDAS）数据集，计算标准化降水蒸散指数
（standardized precipitation evapotranspiration index，SPEI），结合归一化植被指数（normalized difference vegetation index，