基于GIS内蒙古荒漠草原气候变化分析_张超
《基于箱式法的内蒙古典型草原二氧化碳通量动态研究》范文
《基于箱式法的内蒙古典型草原二氧化碳通量动态研究》篇一一、引言草原生态系统作为地球的重要组成部分，在全球碳循环中扮演着关键角色。
内蒙古作为我国典型的草原地区，其草原生态系统的二氧化碳通量动态研究对于理解全球气候变化具有重要意义。
本文采用箱式法，对内蒙古典型草原的二氧化碳通量进行动态研究，以期为草原生态系统的碳循环机制提供科学依据。
二、研究区域与方法2.1 研究区域本研究选取内蒙古典型草原为研究对象，该地区具有代表性的草原生态系统，能够较好地反映草原生态系统的碳循环特性。
2.2 研究方法本研究采用箱式法进行二氧化碳通量的测定。
箱式法是一种常用的生态系统碳交换量测定方法，通过在草原生态系统中设置封闭的箱子，测定箱子内外二氧化碳浓度的变化，从而计算出二氧化碳通量。
三、研究结果3.1 二氧化碳通量的动态变化通过箱式法测定，我们发现内蒙古典型草原的二氧化碳通量存在明显的季节性变化。
在生长季，草原生态系统的呼吸作用增强，二氧化碳通量呈现上升趋势；而在非生长季，由于植被生长减缓或停止，二氧化碳通量则呈现下降趋势。
此外，我们还发现在一天之内，二氧化碳通量也存在着明显的日变化规律，早晨和傍晚二氧化碳通量较低，而中午前后则达到峰值。
3.2 影响二氧化碳通量的因素影响二氧化碳通量的因素主要包括气候因素和植被因素。
气候因素包括温度、湿度和风速等，这些因素的变化会影响草原生态系统的呼吸作用和植被的生长状况，从而影响二氧化碳通量。
植被因素则主要包括植被类型、植被覆盖度和植被生长状况等，不同类型和生长状况的植被对二氧化碳通量的影响也不同。
四、讨论本研究结果表明，内蒙古典型草原的二氧化碳通量存在明显的季节性和日变化规律，这与草原生态系统的呼吸作用和植被的生长状况密切相关。
同时，气候因素和植被因素也会对二氧化碳通量产生影响。
这些结果为理解草原生态系统的碳循环机制提供了重要的科学依据。
然而，本研究仍存在一些局限性。
首先，箱式法虽然是一种常用的测定方法，但其结果可能受到箱子设置和测定过程中的一些误差影响。
内蒙古典型草原区NDVI对气候变化的响应
第27卷第4期2020年8月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .27,N o .4A u g.,2020收稿日期:2019-07-26 修回日期:2019-09-02资助项目:内蒙古农业大学人才引进基金 内蒙古农业大学引进人才科研启动项目 (Y J 2014-1) 第一作者:王雨晴(1993 ),女,内蒙古赤峰人,博士,研究方向为水土保持研究㊂E -m a i l :627972403@q q.c o m 通信作者:张成福(1966 ),男,内蒙古四子王旗人,教授,主要从事水土保持研究㊂E -m a i l :2651534893@q q.c o m 内蒙古典型草原区N D V I 对气候变化的响应王雨晴1,张成福1,李晓鸿2(1.内蒙古农业大学沙漠治理学院,呼和浩特010018;2.内蒙古电子信息职业技术学院,呼和浩特010011)摘 要:气候变化对生态脆弱区的植被影响很大,草原植被极易受气候变化的影响㊂为了解草原区对气候变化的响应,保护该区植被健康生长,运用多个气候要素(温度㊁风速㊁降水)和S P E I 指数进行突变分析和趋势分析,利用MO D I SN D V I 数据和温度㊁风速㊁降水及S P E I 指数进行相关性研究,通过B P 网络模型对N D V I 产生响应的气象要素进行了预测㊂结果表明:19世纪后的典型草原区温度随年份变化有显著增加趋势,风速和S P E I 指数有显著减小的趋势,20世纪后的降水有减小的趋势㊂降水㊁S P E I 与N D V I 相关性较高,说明降水量是影响典型草原植被生长的主要气候要素,干旱缺水对植物生长有着重要的影响,由于温度对干旱程度有影响,因此温度也影响着该区植物的生长㊂B P 网络模型模拟2019 2038年温度和降水量与以往年份相比,波动不大且没有发生过大的趋势改变㊂关键词:气象要素;MO D I SN D V I ;S P E I ;B P 神经网络中图分类号:P 468 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2020)04-0201-05R e s p o n s e o fN D V I t oC l i m a t eC h a n g e i nT y p i c a l S t e p p e s o f I n n e rM o n go l i a WA N G Y u q i n g 1,Z H A N GC h e n g f u 1,L IX i a o h o n g2(1.C o l l e g e o f D e s e r t S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,I n n e rM o n g o l i aA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,H o h h o t 010018,C h i n a ;2.E l e c t r o n i c a n dI n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y C o l l e ge ,H o h h o t 010011,C h i n a )A b s t r a c t :C l i m a t e c h a n g eh a s a g r e a t i m p a c t o n v e g e t a t i o n i n e c o l o g i c a l l yf r ag i l e a r e a s .G r a s s l a n d v e ge t a t i o n i s e x t r e m e l y v u l n e r a b l e t oc l i m a t ec h a n g e .I no r d e r t ou n d e r s t a n dt h er e s p o n s eofg r a s s l a n da r e a st oc l i m a t e ch a n g e a n d p r o t e c t t h eh e a l t h yg r o w t ho f v e g e t a ti o n i n t h i s a r e a ,m u l t i -c l i m a t i c f a c t o r s (t e m p e r a t u r e ,w i n d s p e e d ,p r e c i p i t a t i o n )a n dS P E I i n d e xw e r e u s e d f o rm u t a t i o n a n a l y s i s a n d t r e n d a n a l ys i s .MO D I SN D V I d a t a a n d t e m p e r a t u r e ,w i n d s p e e d ,p r e c i pi t a t i o n a n dS P E I i n d e xw e r e u s e d t o c o n d u c t c o r r e l a t i o n s t u d i e s ,a n d t h e m e t e o r o l o g i c a l e l e m e n t s r e s p o n d i n g t oN D V Iw e r e p r e d i c t e d b y BPn e t w o r km o d e l .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e t y p i c a l g r a s s l a n d t e m p e r a t u r e a n d S P E I i n d e x h a d a s i g n i f i c a n t i n c r e a s e t r e n d a f t e r t h e 19t h c e n t u r y ,t h ew i n d s p e e dh a d a s i g n i f i c a n t d e c r e a s e t r e n d ,a n d t h e p r e c i p i t a t i o nh a d a d e c r e a s e t r e n d a f t e r t h e 20t h c e n t u r y ;pr e -c i p i t a t i o n ,S P E I a n dN D V I a r e a l l h i g h l y c o r r e l a t e d ,i n d i c a t i n g t h a t p r e c i pi t a t i o n i s t h em a i nc l i m a t i c f a c t o r a f f e c t i n g t h e g r o w t ho f t y p i c a l s t e p p e v e g e t a t i o n ;t h e h i gh c o r r e l a t i o nb e t w e e nS P E I a n dN D V I i n d i c a t e s t h a t d r o u g h t d e g r e e a n dw a t e r s h o r t a g eh a v e a n i m p o r t a n t i n f l u e n c e o n p l a n t g r o w t h ;a s t h e d e g r e e o f d r o u gh t i s m a i n l y a f f e c t e db y t h e c o n t r o l o f t e m p e r a t u r e ,t h e t e m p e r a t u r e a l s o a f f e c t s t h e g r o w t ho f pl a n t s i n t h i s a r e a ;t h e f l u c t u a t i o no f t e m p e r a t u r e a n d p r e c i p i t a t i o n i n 2019 2038s i m u l a t e db y t h eB Pn e t w o r km o d e l i s n o t b i ga n d i s n ob i g t r e n dc h a n g e c o m p a r e dw i t h t h o s e o f t h e p r e v i o u s y e a r s .I n t h e f o l l o w i n g f e w y e a r s ,t h e t r e nd o f te m p e r a t u r e a n d p r e c i pi t a t i o n i s s t a b l e .K e yw o r d s :m e t e o r o l o g i c a l e l e m e n t s ;MO D I SN D V I ;S P E I ;B Pn e u r a l n e t w o r k 植被是联系土壤㊁大气和水分的重要枢纽[1]㊂气候的改变会对植物生长健康产生重要的影响,温度和降水的改变可能会使气象灾害有增加的趋势,如干旱㊁洪涝等[2]㊂近年来,由于温室效应的产生,导致了全球气候变化明显[3]㊂有研究表明在中高纬度地区可能会出现干旱地区变得更干旱而湿润地区变得更加湿润的趋势[4]㊂在干旱半干旱区干旱灾害的危害是非常大的,这是由于干旱具有持续性㊁不易发觉性及影响范围广等特点[5]㊂我国大部分区域处于干旱半干旱地带,大多数地区都遭受干旱灾害的影响[6]㊂目Copyright©博看网 . All Rights Reserved.前,干旱监测评估有很多方法,其中标准化降水蒸散指数(S t a n d a r d i z e dP r e c i p i t a t i o nE v a p o t r a n s p i r a t i o nI n d e x, S P E I)在评判干旱程度中具有很高的适用性[7]㊂在全球温度升高的背景下,S P E I指数考虑到温度变化对蒸散量的影响,可以有效反映研究区的干旱化程度,且具有计算简单和多时间尺度评估干旱的特点[8-9]㊂内蒙古草原是中国天然草原和欧亚草原的重要组成部分[10-11]㊂在敏感的草原生态系统中,气候变化和过度放牧对该区生态系统的稳定有着重要的影响[12]㊂目前已出台许多禁牧政策及建议,过度放牧已得到控制,但气候变化对草原生态系统的影响是不可控的[13-14]㊂气候变化背景下对草原区植被的生长状况进行监测是非常重要的㊂目前,植被生长健康的监测常用遥感监测方法,遥感监测方法具有实时性㊁监测范围广㊁成本低及准确性高等优点,其中中分辨率成像光谱仪(M O D I S)植被指数产品更适合中小尺度区域植被的研究[15-16]㊂在此基础上的归一化植被指数(N o r m a l i z e dD i f f e r e n c e sV e g e t a t i o n I n d e x,N D V I)在植被监测中被广泛运用[17]㊂本文运用N D V I研究典型草原区植被生长变化及其与气候变化的关系,同时结合S P E I指数反映典型草原区干旱程度的变化情况㊂气候变化是一种非常复杂的现象,有效的气候预测对草原生态系统的保护具有一定的现实意义[18]㊂B P神经网络(B a c kP r o p a g a t i o n N e u r a lN e t w o r k s)被广泛应用于一些复杂非线性问题中[19],该模型的建立可以有效的进行气候预警㊂本文运用B P神经网络对影响植被的主要气象要素进行预测㊂为了解典型草原的气候变化特征对内蒙古草原的植被生长和生态环境研究具有重要意义㊂1研究区概况典型草原是内蒙古(37ʎ24' 53ʎ23'N,97ʎ12' 126ʎ04'E)主要的草原类型,位于中温带干旱区㊂年降水量大致在300~400mm,年均温为1~4ħ,平均海拔约为1224m㊂土壤类型为典型的栗钙土,易受风沙侵蚀㊂研究区基本情况见表1[20]㊂2研究方法与内容气象数据来源于中国气象科学数据共享服务网(h t t p:ʊd a t a.c m a.g o v.c n),选取可以代表典型草原区的8个气象站点(1970 2016年)的逐月温度㊁风速㊁降水量数据(图1)㊂M O D I SN D V I遥感影像数据来源于地理空间数据云(h t t p:ʊw w w.g s c l o u d.c n)的2000 2015年数据㊂表1典型草原研究区位置与基本情况特征气象站站点经度E/(ʎ)纬度N/(ʎ)观测优势植物满洲里117.4349.57大针茅(S t i p a g r a n d i s)新巴尔虎右旗116.8248.67克氏针茅(S t i p ak r y l o v i i)新巴尔虎左旗118.2748.22克氏针茅东乌旗116.9745.52克氏 大针茅西乌旗117.6044.48大针茅阿巴嘎旗114.9544.02克氏针茅锡林浩特116.0743.95大针茅四子王111.6841.53克氏针茅图1内蒙古典型草原区分布S P E I干旱指数:由气象站数据对典型草原区的干旱情况进行了评估,依据‘气象干旱等级G B/T20481 2006“将S P E I等级划分见表2,本文用-0.5表示干旱是否发生㊂表2S P E I干旱等级标准干旱等级S P E I数值范围0无旱-0.5<S P E I1轻旱-1.0<S P E Iɤ-0.52中旱-1.5<S P E Iɤ-1.03重旱-2.0<S P E Iɤ-1.54特旱S P E Iɤ-2.0本研究运用非参数M a n n-K e n d a l l突变(M-K检验)[21]监测研究区内年际平均温度㊁平均风速㊁总降水及S P E I指数㊂通过计算N D V I与温度㊁风速㊁降水量的相关性和S P E I对上述气象要素的相关性进行分析,从而得出对N D V I和S P E I产生影响的气候要素,并通过B P神经网络模型对2019 2038年对N D V I有影响的气象因子进行预测㊂3结果与分析3.1温度㊁风速㊁降水及S P E I逐年变化分析由图2可知,1970 2016年平均温度均有增加的趋202水土保持研究第27卷Copyright©博看网 . All Rights Reserved.势,特别是1987年后温度增加更加显著,平均风速自20世纪70年代以来有减小的趋势,特别是1982年风速减小的更加显著㊂降水的突变点比较多且复杂,在20世纪后降水有减小的趋势㊂S P E I评估的S P E I值越小,表示干旱越严重,从图中可以看出S P E I在1999年后减小趋势显著,说明干旱有增加的趋势㊂如图3所示,典型草原区随年际变化中,温度的气候倾向率为0.41ħ/10a,线性回归相关性r=0.65> r0.01,整体呈显著增加趋势,尤其是2007年出现温度最高值(3.58ħ),5a滑动曲线在1980 1981年,1987 1988年达到波谷,1999年㊁2002年㊁2007年达到波峰㊂风速线性变化趋势为-0.246/10a,线性回归相关性r=0.81>r0.01,整体呈显著减小趋势,1972 1974年风速最大(4.22~4.24m/s),在2014年达到最小(2.83m/s)㊂降水气候倾向率为-2.71m m/10a,线性回归相r=-0.068<r0.01,相关性不显著,5a滑动曲线在1998年达到波峰㊂温度㊁风速和降水的线性趋势与M-K分析结果基本一致,在46a内,温度呈增加趋势,而风速和降水呈减小趋势㊂S P E I随年份变化呈减小趋势,干旱事件有增加的趋势㊂在1970 1995年,总体无干旱事件的发生(S P E I>-0.5),但在1996年后,干旱事件的发生情况有增加的趋势(S P E Iɤ-0.5的年份增多),在1997 2016年里发生了12次干旱(20a 内有12a的S P E I<-0.5)㊂图2温度㊁风速和降水及S P E I的M a n n-K e n d a l l突变分析3.2N D V I与气温㊁风速㊁降水量㊁S P E I的相关性分析由表3,图4可知,在典型草原区,干旱程度S P E I和温度T(r=-0.49*)㊁降水P(r=0.86**)具有显著相关性,说明干旱程度受降水和温度的影响㊂N D V I和S P E I(r=0.68**)㊁P(r=0.61*)具有显著相关性,说明植被生长受干旱程度和降水量的影响,其中,S P E I和N D V I的相关性最为显著㊂3.3基于B P网络模型对影响植被的气象因子预测分析植被受干旱的影响是显著的㊂而干旱受气象要素温度和降水的影响显著㊂为此,本文基于B P网络模型对温度和降水量2019 2038年进行了预测㊂由图5可以看出,B P网络模型对降水和温度有很好的预测能力㊂如图6所示,从温度和降水量的预测结果中可以看出温度有增加趋势,降水有减小趋势,其变化趋势较1970 2016年变化趋势基本一致㊂4讨论典型草原区的温度有显著升高的趋势,风速有显著减小的趋势,降水在20世纪后有减小的趋势,这与全国的气候变化中温度㊁风速和降水的基本变化趋势相一致[22]㊂干旱程度主要受气候变化影响,S P E I的回归分析是气象要素对干旱程度响应的有力补充,体现了气象要素对S P E I响应的动态过程,能够更好地解释温度和水分与干旱程度活动之间的动态关系,为此可以得出降水的减小和温度的增加对干旱的加重有着显著的影响㊂302第4期王雨晴等:内蒙古典型草原区N D V I对气候变化的响应Copyright©博看网 . All Rights Reserved.注:**表示在0.01水平上显著相关,下图同㊂图3温度㊁风速㊁降水及S P E I逐年变化特征表3气候变化对S P E I对N D V I相关性分析项目T W P S P E I N D V IT1W-0.151P-0.26-1.881S P E I-0.49*0.290.86**1N D V I-0.22-0.130.61*0.68**1注:**表示在0.01水平上显著相关;*表示在0.05水平上显著相关㊂图4随年份变化S P E I对N D V I 的影响分析图5神经网络降水量和温度的拟合效果气候因子中降水和温度对植被的影响非常显著[23]㊂在本研究区内植被与降水呈显著正相关关系,而植被和温度呈负相关但相关性不显著,这与中国北方草地生产力主要受降水的限制的结果相一致[11]㊂典型草原区植被类型主要是草本植物,草本植物根系较浅,一般从上层和中层吸收土壤水分,对降雨量的变化有快速的反应[24]㊂正是该区植被储水能力较低,而使得干旱的发生会导致该区植被具有强烈的响应[25]㊂植被生长与干旱程度呈显著正相关,这与内蒙古大部分地区的植被状况与干旱程度呈显著正相关的结论一致,为此,干旱对浅根系植被的生长起着一定的制约作用[26]㊂402水土保持研究第27卷Copyright©博看网 . All Rights Reserved.图62019-2038年总降水量和平均温度预测5结论自19世纪,典型草原区温度㊁干旱程度有明显增加趋势,风速有明显减小的趋势㊂在20世纪后,降水有减小的趋势㊂温度和降水对干旱的影响显著㊂温度的增加㊁降水的减小都会使得干旱有增加的趋势㊂降水量是影响植被生长的重要原因,典型草原由于降水不足的气候干旱在一定程度内会抑制典型草原区植被的生长,而干旱程度的大小主要受温度和降水的控制,因此温度间接影响着植物的生长㊂B P网络模型对典型草原区气候具有很好的预测效果,B P网络模型对2019 2038年温度和降水量的预测中可以发现其变化趋势与1970 2016年趋势变化基本一致,温度呈增加趋势,而降水呈减小趋势㊂参考文献:[1]杨雪梅,杨太保,刘海猛,等.气候变暖背景下近30a北半球植被变化研究综述[J].干旱区研究,2016,33(2):379-391.[2] W u J,Z h a n g Q,L iA,e t a l.H i s t o r i c a l l a n d s c a p e d y n a m-i c s o f I n n e rM o n g o l i a:p a t t e r n s,d r i v e r s,a n d i m p a c t s[J].L a n d s c a p eE c o l o g y,2015,30(9):1-20.[3]I P C C.C l i m a t eC h a n g e2013:T h eP h y s i c a lS c i e n c eB a-s i s:C o n t r i b u t i o no f W o r k i n g G r o u pⅠt ot h eF o u r t hA s s e s s m e n tR e p o r to f t h e I n t e r-g o v e r n m e n t a lP a n e l o nC l i m a t eC h a n g e[M].C a m b r i d g e U K:C a m b r i d g e U n i-v e r s i t y P r e s s,2013.[4] T r e n b e r t h K E.C h a n g e si n p r e c i p i t a t i o n w i t hc l i m a t ec h a n g e[J].C l i m a t eR e s e a r c h,2011,47(1):123-138.[5] R o h l iR V,B u s h r aN,L a m NS,e t a l.D r o u g h t i n d i c e sa s d r o u g h t p r e d i c t o r s i n t h e s o u t h-c e n t r a lU S A[J].N a t-u r a lH a z a r d s,2016,83(3):1567-1582.[6] L o b e l lD B,S c h l e n k e r W,C o s t a-R o b e r t sJ.C l i m a t et r e n d s a n d g l o b a lc r o pp r o d u c t i o ns i n c e1980[J].S c i-e n c e,2011,333(6042):616-620.[7]V i c e n t e-S e r r a n oS M,B e g u e ríaS,Lóp e z-M o r e n o,JI.Am u l t i s c a l a r d r o u g h t i n d e xs e n s i t i v e t o g l o b a lw a r m i n g:T h es t a n d a r d i z e d p r e c i p i t a t i o n e v a p o t r a n s p i r a t i o n i n d e x[J].J o u r n a l o f C l i m a t e,2010,23(7):1696-1718. [8] P e i F,L i X,L i uX,e t a l.A s s e s s i n g t h e i m p a c t s o f d r o u g h t so n n e t p r i m a r y p r o d u c t i v i t y i nC h i n a[J].J o u r n a l o fE n v i r o n-m e n t a lM a n a g e m e n t,2013,114(2):362-371.[9] Z h a o M,R u n n i n g S W.D r o u g h t-i n d u c e dr e d u c t i o ni ng l o b a lt e r r e s t r i a l n e t p r i m a r y p r o d u c t i o n f r o m2000t h r o u g h2009[J].S c i e n c e,2010,329(5994):940-943.[10]苏大学.1ʒ1000000中国草地资源图的编制与研究[J].自然资源学报,1996,11(1):75-83. [11]岳喜元,左小安,常学礼,等.内蒙古典型草原与荒漠草原N D V I对气象因子的响应[J].中国沙漠,2019,39(3):25-33.[12] P i a oSL,M o h a mm a tA,F a n g JY,e t a l.N D V I-b a s e di n c r e a s ei n g r o w t h o ft e m p e r a t e g r a s s l a n d s a n di t sr e s p o n s e s t o c l i m a t e c h a n g e s i nC h i n a[J].G l o b a l E n v i-r o n m e n t a l C h a n g e,2006,16(4):340-348.[13] H o uX,Y i nY,D a v i dM i c h a l kD,e t a l.H e r d e r s'o p i n-i o n s a b o u t d e s i r a b l e s t o c k i n g r a t e s a n do v e r s t o c k i n g i nt h e r a n g e l a n d s o fN o r t h e r nC h i n a[J].R a n g e l a n dJ o u r-n a l,2014,36(6):601-610.[14]萨茹拉,丁勇,侯向阳.北方草原区气候变化影响与适应[J].中国草地学报,2018,42(2):109-115. [15] R e e sM.L o n g-t e r ms t u d i e s o f v e g e t a t i o nd y n a m i c s[J].S c i e n c e,2001,293(5530):650-655.[16]张佳琦,张勃,马彬,等.三江平原N D V I时空变化及其对气候变化的响应[J].中国沙漠,2019,39(3):206-213. [17]付刚,沈振西,钟志明.西藏高原青稞3种植被指数对红外增温的初始响应[J].生态环境学报,2015,24(3):365-371.[18]郑周敏,罗瑞敏,程积民,等.宁夏云雾山典型草原休眠期气候变化对生产力的影响[J].中国农业气象,2018,39(10):38-45.[19]李云良,张奇,李淼,等.基于B P神经网络的鄱阳湖水位模拟[J].长江流域资源与环境,2015,24(2):233-240. [20]苗百岭,梁存柱,韩芳,等.内蒙古主要草原类型植物物候对气候波动的响应[J].生态学报,2016,36(23):7689-7701.[21]M a n n H B,N o n p a r a m e t r i ct e s t sa g a i n s tt r e n d[J].E c o n o m e t r i c a,1945,13(3):245-259.[22]王遵娅,丁一汇,何金海,等.近50年来中国气候变化特征的再分析[J].气象学报,2004,62(2):228-236.[23]方精云.我国森林植被带的生态气候学分析[J].生态学报,1991,11(4):377-387.[24] K n a p p AK,C a r r o l l CJW,D e n t o nE M,e t a l.D i f f e r-e n t i a l s e n s i t i v i t y t o r e g i o n a l-s c a l e d r o u g h t i n s i x c e n t r a lU S g r a s s l a n d s[J].O e c o l o g i a,2015,177(4):949-957.[25]佟乌云,陈有君,李绍良,等.放牧破坏地表植被对典型草原地区土壤湿度的影响[J].干旱区资源与环境,2000,14(4):55-60.[26]杨舒畅,杨恒山.1982 2013年内蒙古地区干旱变化及植被响应[J].自然灾害学报,2019,28(1):175-183.502第4期王雨晴等:内蒙古典型草原区N D V I对气候变化的响应Copyright©博看网 . All Rights Reserved.。
内蒙古荒漠草原地表反照率变化特征
内蒙古荒漠草原地表反照率变化特征张果;周广胜;阳伏林【摘要】基于2008年全年内蒙古荒漠草原的气象观测数据对荒漠草原地表反照率的变化特征分析发现,内蒙古荒漠草原的地表反照率在晴天呈早晚高、正午前后低的U形变化特征,降水引起的土壤含水量变化将导敛地表反照率减小,云对地表反照率的影响比较复杂.荒漠草原地表反照率的月平均日变化类似于晴天条件下的日变化,大多数月份呈现早晚高正午前后低的U形变化趋势,仅在1-2月份及11-12月份呈现V形.地表反照率的季节变化较为明显.在生长季,由于存在植被覆盖使得地表反照率较低;而在冬季,地表反照率较高,特别是1、2月份,其月均值分别为0.56和0.48,甚至高于沙漠.9月份地表反照率月均值达到最小值0.230,7、8、9月份地表反照率接近,分别为0.236、0.232和0.230.而且在生长季,荒漠草原的地表反照率高于退化草地、农田及麦田,低于沙漠的地表反照率,但是荒漠草原的地表反照率除7-10月份明显低于沙漠地表反照率外(相差大于0.02),生长季的其它月份与沙漠相差不大.晴大地表反照率随太阳高度角的增大而减小,当太阳高度角大于40°时,地表反照率趋于稳定,其与太阳高度角呈指数关系.土壤含水量的增大会导致地表反照率的减小,地表反照率与土壤含水量呈指数或线性关系.根据地表反照率与这两个因子之间的单因子关系式,建立了内蒙古荒漠草原晴天地表反照率随太阳高度角与土壤含水最变化的双因子参数化公式,而且太阳高度角和土壤含水量两者共同解释了地表反照率变化的68%,左右.该公式可以较好地模拟内蒙古荒漠草原晴天地表反照率的变化.该公式是否可以进一步耦合到天气或气候模式中,还需要借助更多代表性的观测资料的验证,但是本研究无疑对陆而模式中地表反照率更准确的参数化及模拟提供了参考依据.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2010(030)024【总页数】9页(P6943-6951)【关键词】地表反照率;太阳高度角;土壤含水量;晴天【作者】张果;周广胜;阳伏林【作者单位】中国气象科学研究院,北京100081;中国科学院研究生院,北京100049;中国气象科学研究院,北京100081;中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室,北京100093;中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室,北京100093【正文语种】中文气候系统主要由地表吸收的能量驱动[1]，地表反照率影响着地表对辐射的吸收以及太阳辐射在地表和大气之间的分配，是大气和陆面模式的重要参数。
内蒙古东乌珠穆沁旗草甸草原生态环境时空演变分析
内蒙古东乌珠穆沁旗草甸草原生态环境时空演变分析
芦雪;王智勇
【期刊名称】《中国环境管理》
【年(卷),期】2012(000)002
【摘要】选取内蒙古东乌珠穆沁旗满都胡宝拉格草甸草原为研究区,在遥感和GIS
技术的支撑下,以景观生态学理论为指导,通过分析该地区近15年来四个时期景观
类型的空间格局、演化态势和变化规律,从景观视角挖掘出格局信息与生态环境变
化之间的内在关联性,运用马尔科夫链模型对未来草原景观格局变化的趋势进行了
模拟和预测,并分析了该地区生态环境变化的驱动机制,为科学利用和保护草地资源、保证区域可持续发展提供了科学依据。
【总页数】4页(P10-13)
【作者】芦雪;王智勇
【作者单位】北京宇视蓝图信息技术有限公司,北京100096;二十一世纪空间技术
应用股份有限公司,北京100096
【正文语种】中文
【中图分类】X171.1
【相关文献】
1.呼伦贝尔草甸草原景观格局时空演变分析——以海拉尔及周边地区为例 [J], 张
宏斌;杨桂霞;黄青;李刚;陈宝瑞;辛晓平
2.中国西部生态环境与经济发展耦合协调的时空演变分析——以四川省为例 [J],
肖义;黄寰;吴灿霞
3.内蒙古城市化-社会经济-生态环境时空耦合关系 [J], 赵永峰; 郑慧
4.河南省城镇化与生态环境协调发展的时空演变分析 [J], 于澎峰; 程钢
5.基于Landsat数据的东乌珠穆沁旗生态演变分析 [J], 宋梦龙;颜涛;张海龙;张鹏;付美丽
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
气候变化对内蒙古草原分布和生产力影响的预测研究[1]
![气候变化对内蒙古草原分布和生产力影响的预测研究[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/34775a14a300a6c30c229f22.png)
T = 82. 933- 1. 029LA T - 0. 248LN G- 0. 007AL T (R 2= 0. 96)
P = 13872. 124- 198. 273LA T + 2. 236LA T 2- 176. 057LN G+ 0. 83LN G2-
0. 894AL T - 0. 031LA T ×AL T + 0. 02LN G×AL T (R 2= 0. 84)
量> 450mm , 而阿拉善西部则< 50mm。 相反, 热量 递增, 大兴安岭北段的年均气温低于- 4℃, 阿拉善 高原西部则高于 8℃。 相反地, 自东向西, 本区依次 分布着地带性的森林、草原和荒漠植被。
本区的天然草原由东向西又可进一步划分为森 林草原、典型草原和荒漠草原, 水热条件也显示出规 律性变化。年均降水量由 400 mm 减少为 200 mm , ≥10℃的积温由 2050℃左右提高至近 2400℃。反映 在水热组合方面, 伊万诺夫湿润系数由约 1. 0 降低 到约 0. 3[9 ]。
B T = 48. 453- 0. 371LA T - 0. 18LN G- 0. 004AL T (R 2= 0. 96)
PER = 625. 349+ 4. 129LA T - 0. 045LA T 2- 11. 393LN G+ 0. 045LN G2- 0. 096AL T (R 2= 0. 94)
本文在区域尺度上, 研究内蒙古草原在空间分 布和生产力两方面对未来可能的气候变化的响应。 采用生命地带分类系统, 划分内蒙古草原类型, 分析 气候变化情景下各类型的空间迁移趋势。 通过现实 的气候—生产力模型, 探讨未来水热条件下草原生 产力可能的变化。
《2024年内蒙古荒漠草原小流域生态水文过程研究》范文
《内蒙古荒漠草原小流域生态水文过程研究》篇一一、引言内蒙古荒漠草原作为我国重要的生态屏障，其生态环境的保护与恢复对于维护区域生态平衡、促进可持续发展具有重要意义。
小流域作为荒漠草原生态系统的重要组成部分，其生态水文过程的研究对于理解荒漠草原生态系统的功能和稳定性至关重要。
本文以内蒙古荒漠草原小流域为研究对象，深入探讨其生态水文过程，以期为荒漠草原生态保护和恢复提供科学依据。
二、研究区域与方法（一）研究区域概况本文选择内蒙古地区典型荒漠草原小流域为研究对象，该区域地理位置、气候条件、地形地貌、植被状况等基本情况详实。
（二）研究方法本研究采用野外实地调查、遥感监测、水文观测、模型模拟等多种方法，对小流域的生态水文过程进行综合研究。
三、小流域生态水文过程分析（一）降水与径流过程降水是荒漠草原小流域生态水文过程的重要驱动力。
通过观测和模拟，发现小流域的径流过程受到地形、植被、土壤等多种因素的影响，形成独特的径流模式。
（二）土壤水循环与地下水补给荒漠草原土壤水循环过程复杂，涉及降雨入渗、蒸发蒸腾、土壤水分运移等多个环节。
同时，土壤水循环与地下水补给密切相关，对于维持小流域的生态平衡具有重要意义。
（三）植被与水文的相互作用植被作为荒漠草原生态系统的重要组成部分，对小流域的生态水文过程具有重要影响。
植被通过截留降水、减缓地表径流、增加土壤渗透等方式，对小流域的水文过程产生积极作用。
同时，水文过程也影响植被的生长和分布。
四、结果与讨论（一）研究结果通过对内蒙古荒漠草原小流域的生态水文过程进行深入研究，发现小流域的生态水文过程受到多种因素的影响，包括气候、地形、植被、土壤等。
同时，小流域的生态水文过程具有明显的时空变化特征，不同季节和年份的生态水文过程存在差异。
（二）讨论与展望本研究结果表明，内蒙古荒漠草原小流域的生态水文过程对于维护区域生态平衡具有重要意义。
未来研究应进一步关注小流域的生态修复与保护措施，通过植被恢复、水土保持等措施，改善小流域的生态水文过程，促进荒漠草原生态系统的恢复与可持续发展。
基于GIS的北方草原干旱识别可视化系统研究
基于GIS的北方草原干旱识别可视化系统研究冯天计;张继权;马齐云【摘要】The visualization system of grassland drought identification was developed based on computer technology and visualization technology.The system plays an important role in drought resisting in grassland area.In this paper,the standardized precipitation-evapotranspiration index was used to identify grassland drought.By using of the Visual Studio 2010 and ArcGIS Engine 10.2 software coupled with C# language programming and GIS technology,the visualization system of grassland drought identification was constructed.The Songnen Grassland in northern China was taken as study area,and the visualization system was utilized to GIS browse and disaster management,spatialization and visualization of the result of grassland drought identification.This system can be used as technology support for monitoring grassland drought and scientific reference for the management of grassland drought disaster.%利用计算机技术及可视化技术构建草原干旱识别可视化系统,在草原地区抗旱减灾工作中具有重要的作用.应用标准化降水蒸散指数(SPEI)对草原干旱进行识别,采用Visual Studi0 2010和ArcGIS Engine 10.2结合C#语言和GIS技术,研发出草原干旱识别可视化系统.以松嫩草原为实证研究区,系统实现了GIS浏览与灾情管理、草原干旱识别空间化和干旱识别结果可视化等功能.该系统的构建可为草原地区干旱灾害监测提供技术支持,为区域干旱灾害管理提供科学参考.【期刊名称】《灾害学》【年(卷),期】2017(032)004【总页数】6页(P202-207)【关键词】草原干旱;干旱识别;SPEI指数;可视化系统【作者】冯天计;张继权;马齐云【作者单位】东北师范大学环境学院东北师范大学自然灾害研究所,吉林长春130024;东北师范大学环境学院东北师范大学自然灾害研究所,吉林长春130024;东北师范大学环境学院东北师范大学自然灾害研究所,吉林长春130024【正文语种】中文【中图分类】X43;S540.1;S812.1;P334干旱几乎遍布世界各地，频繁地发生于各个历史时期。
《2024年内蒙古不同类型草地生态系统甲烷通量及其对气候变化的响应》范文
《内蒙古不同类型草地生态系统甲烷通量及其对气候变化的响应》篇一一、引言内蒙古作为我国重要的草地生态系统，其生态环境的稳定与气候变化息息相关。
近年来，随着全球气候变暖的加剧，草地生态系统中的甲烷通量变化成为了生态学和气候学研究的热点。
甲烷作为一种重要的温室气体，其通量的变化不仅影响着区域气候，还对全球气候变化产生重要影响。
因此，研究内蒙古不同类型草地生态系统的甲烷通量及其对气候变化的响应，对于理解区域生态系统的碳循环和气候变化具有重要意义。
二、研究区域与草地类型内蒙古地域辽阔，草地类型多样，包括温带草原、荒漠草原、草甸草原等。
不同草地类型由于其植被组成、土壤性质以及地理环境的差异，其甲烷通量及对气候变化的响应也有所不同。
因此，本文选取了内蒙古具有代表性的几种草地类型进行深入研究。
三、研究方法本研究采用静态箱-气相色谱法对内蒙古不同类型草地生态系统的甲烷通量进行测量。
通过采集草地生态系统的气体样本，利用气相色谱技术分析甲烷的浓度变化，进而计算甲烷的通量。
同时，结合气候变化数据，分析甲烷通量与气候变化的关系。
四、研究结果（一）不同类型草地生态系统的甲烷通量研究结果显示，内蒙古不同类型草地生态系统的甲烷通量存在显著差异。
温带草原的甲烷通量较高，荒漠草原次之，草甸草原相对较低。
这主要与草地类型的植被结构、土壤性质以及微生物活动有关。
（二）甲烷通量与气候变化的关系分析结果表明，内蒙古草地生态系统的甲烷通量与气候变化密切相关。
随着气温的升高和降水量的变化，甲烷通量也呈现出相应的变化。
在气温升高和降水量增加的年份，甲烷通量有所增加；而在气候较为稳定的年份，甲烷通量相对稳定。
这表明气候变化对甲烷通量的影响是显著的。
五、讨论内蒙古不同类型草地生态系统的甲烷通量变化受多种因素影响，包括植被类型、土壤性质、气候条件等。
随着全球气候变暖的趋势加剧，未来内蒙古草地生态系统的甲烷通量可能会继续发生变化。
因此，需要加强对草地生态系统的监测和研究，以更好地理解甲烷通量的变化规律及其对气候变化的影响。
《内蒙古草原荒漠化府际治理研究》范文
《内蒙古草原荒漠化府际治理研究》篇一一、引言内蒙古草原作为我国重要的自然生态系统，具有极其重要的生态、经济和社会价值。
然而，近年来由于气候变化、过度放牧、过度开垦等人为因素的影响，内蒙古草原荒漠化问题日益严重，给当地生态环境和经济发展带来了巨大的压力。
因此，府际治理在解决内蒙古草原荒漠化问题中显得尤为重要。
本文旨在探讨内蒙古草原荒漠化的现状、原因及府际治理的必要性，分析府际治理的实践与成效，并就未来府际治理提出建议和展望。
二、内蒙古草原荒漠化的现状及原因1. 现状内蒙古草原荒漠化主要表现为草原植被退化、土地沙化、水资源减少等问题。
这些问题的出现导致草原生态系统的稳定性受到破坏，生态环境恶化，给当地经济和社会发展带来了巨大的压力。
2. 原因（1）自然因素：气候变化、降水减少、干旱等自然因素是导致内蒙古草原荒漠化的重要原因。
（2）人为因素：过度放牧、过度开垦、不合理利用土地等人为因素也是导致内蒙古草原荒漠化的重要原因。
三、府际治理的必要性针对内蒙古草原荒漠化问题，府际治理显得尤为重要。
府际治理是指政府间在政策制定、执行、监督等方面的协调与配合，通过政府间的合作与互动，共同解决区域性问题。
在解决内蒙古草原荒漠化问题中，府际治理的必要性主要体现在以下几个方面：1. 跨区域性：内蒙古草原荒漠化问题具有跨区域性，需要不同地区、不同部门之间的协调与配合。
2. 综合性：府际治理需要综合考虑生态、经济、社会等多方面的因素，制定综合性的政策措施。
3. 长期性：府际治理需要长期坚持，不断调整和完善政策措施，以应对气候变化和人为因素的影响。
四、府际治理的实践与成效1. 实践（1）政策制定：政府制定了一系列关于草原生态保护和恢复的政策措施，如草原生态补偿制度、草原禁牧休牧制度等。
（2）部门协作：政府各部门之间加强了协作与配合，形成了生态环保、农业、林业、水利等多部门参与的府际治理机制。
（3）跨区域合作：不同地区之间加强了合作与交流，共同推进草原生态保护和恢复工作。
《2024年内蒙古荒漠草原小流域生态水文过程研究》范文
《内蒙古荒漠草原小流域生态水文过程研究》篇一一、引言内蒙古作为我国北方重要的生态屏障，其荒漠草原地区的水文生态过程研究对于维护区域生态平衡、促进可持续发展具有重要意义。
本文旨在通过对内蒙古荒漠草原小流域的生态水文过程进行深入研究，揭示其内在规律，为该区域的生态环境保护和恢复提供科学依据。
二、研究区域与方法（一）研究区域概况选择具有代表性的内蒙古荒漠草原小流域作为研究对象，该区域具有典型的荒漠草原气候特征，生态环境脆弱。
（二）研究方法采用野外实地考察、遥感监测、水文模型模拟等多种方法相结合，对小流域的生态水文过程进行系统研究。
三、生态水文过程分析（一）水循环过程在荒漠草原小流域中，水循环过程包括降水、地表径流、地下渗流等多个环节。
降水是水循环的起点，通过地表径流和地下渗流等方式，将水分输送到流域的各个角落。
（二）植被与水文过程的相互作用植被通过其根系和地表覆盖物影响水文过程。
一方面，植被可以减缓地表径流速度，增加地下渗流；另一方面，植被的蒸腾作用也有助于调节区域气候。
（三）土壤水文特性土壤是水文过程的重要媒介。
土壤的质地、结构、含水量等特性对地表径流和地下渗流有着重要影响。
在荒漠草原地区，土壤的保水能力较弱，因此需要采取措施提高土壤的保水性能。
四、小流域生态修复与保护措施（一）生态修复技术针对荒漠草原小流域的生态环境问题，采取植被恢复、水土保持等生态修复技术，提高区域的生态稳定性。
（二）水资源管理措施加强水资源的管理和保护，合理调配水资源，确保生态用水和生产用水的需求。
同时，采取措施减少水资源浪费和污染。
（三）政策与法律保障制定相关政策和法律，加强对荒漠草原小流域生态环境的保护和管理。
同时，加强宣传教育，提高公众的环保意识。
五、结论通过对内蒙古荒漠草原小流域的生态水文过程进行研究，揭示了该区域的生态水文规律和特点。
研究表明，植被与水文过程的相互作用、土壤水文特性等因素对小流域的生态水文过程具有重要影响。
《2024年内蒙古不同类型草地生态系统甲烷通量及其对气候变化的响应》范文
《内蒙古不同类型草地生态系统甲烷通量及其对气候变化的响应》篇一一、引言在全球气候变化的大背景下，甲烷作为温室气体的重要成分之一，其排放量的研究日益受到科学界的关注。
内蒙古作为我国重要的草地生态系统区域，其不同类型的草地生态系统中甲烷通量的研究具有深远的意义。
本文旨在探究内蒙古不同类型草地生态系统的甲烷通量特征及其对气候变化的响应。
二、研究区域与方法（一）研究区域概况内蒙古地域辽阔，草地生态系统类型多样，包括温带草原、温带荒漠草原、高寒草原等。
本文选取了具有代表性的几类草地生态系统进行研究。
（二）研究方法采用野外实地测量和室内分析相结合的方法。
具体包括样地选择与设置、甲烷通量测定、气象及土壤理化性质监测等。
三、内蒙古不同类型草地生态系统的甲烷通量特征（一）温带草原甲烷通量温带草原是内蒙古主要的草地生态系统之一，其甲烷通量较低，主要来源于土壤微生物的分解过程。
在适宜的水热条件下，甲烷通量会有所增加。
（二）温带荒漠草原甲烷通量温带荒漠草原由于降水量低、植被稀疏，其甲烷通量相对较低。
但在雨季或湿润年份，由于土壤微生物活动增强，甲烷通量会有所上升。
（三）高寒草原甲烷通量高寒草原由于气候寒冷，植被生长缓慢，其甲烷通量相对较低且变化较小。
但在气候变暖的背景下，高寒草原的甲烷通量有增加的趋势。
四、气候变化对内蒙古不同类型草地生态系统甲烷通量的影响（一）温度变化的影响随着全球气候变暖，内蒙古地区的气温整体呈上升趋势。
温度的升高促进了土壤微生物的活动，从而增加了甲烷的排放。
（二）降水变化的影响降水量的变化对甲烷通量有显著影响。
在干旱年份，由于土壤水分不足，甲烷通量较低；而在湿润年份，土壤湿度增加，甲烷排放量也会相应增加。
（三）植被变化的影响随着气候的变化，内蒙古地区植被类型也在发生变化。
一些耐旱、耐寒的植物种类逐渐增多，这些植物通过根系分泌物和凋落物等途径影响甲烷的排放。
五、结论与展望本文通过对内蒙古不同类型草地生态系统的甲烷通量及其对气候变化的响应进行研究，发现气候变化对甲烷通量有显著影响。
气候变化对中国北方荒漠草原植被的影响
气候变化对中国北方荒漠草原植被的影响李晓兵;陈云浩;张云霞;范一大;周涛;谢锋【期刊名称】《地球科学进展》【年(卷),期】2002(17)2【摘要】气候变化对陆地生态系统的影响及其反馈是全球变化研究的焦点之一。
利用气候变量实现对遥感植被指数所表示的植被绿度信息的模拟 ,可以尝试作为表达生物圈过去和未来状态的一种途径。
利用 196 1— 2 0 0 0年的气温、降水和1983— 1999年的NOAA/AVHRR资料 ,分析了中国北方地带性植被类型荒漠草原植被分布区的短尺度气候的年际和季节变化 ,及其对植被的影响。
结果表明 ,过去 4 0年中该区域年际气候变化表现为增温和降水波动。
年NDVI的最大值(NDVImax)可以较好地反映气候的变化 ,过去 17年中NDVImax出现的时间略有提前。
综合分析NDVI、植被盖度、NPP、区域蒸散量、土壤含水量及其气候的年际变化 ,表明增温加剧了土壤干旱化。
【总页数】8页(P254-261)【关键词】遥感;植被绿度信息;土壤干旱化;气候变化;荒漠草原;陆地生态系统;植被;中国北方【作者】李晓兵;陈云浩;张云霞;范一大;周涛;谢锋【作者单位】北京师范大学中国生态资产评估研究中心【正文语种】中文【中图分类】S812;P467【相关文献】1.气候变化背景下荒漠草原牧民退牧意愿及其影响因素分析--以张掖市平山湖乡为例 [J], 薄慧敏;马丁丑2.气候变化与放牧对西藏典型高寒荒漠草地植被指数变化的相对影响 [J], 赵旺林; 罗天祥; 张林3.气候变化对阿拉善荒漠植被的影响研究 [J], 张凯;司建华;王润元;王小平;韩海涛;郭铌4.气候变化对中国北方温带草原植被的影响 [J], 李霞;李晓兵;王宏;喻锋;余弘婧;杨华5.内蒙古荒漠草原东部植被指标动态变化及其与气候变化的关系 [J], 焦越佳;张佳雨;黄馨慧;刘风山;孙振元;钱永强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《内蒙古不同类型草地生态系统甲烷通量及其对气候变化的响应》范文
《内蒙古不同类型草地生态系统甲烷通量及其对气候变化的响应》篇一摘要：本文系统研究了内蒙古地区不同类型草地生态系统的甲烷通量及其对气候变化的响应。
通过野外实验和室内分析相结合的方法，本文对不同草地生态系统的甲烷排放量进行了定量分析，并探讨了气候变化对甲烷通量的影响机制。
研究结果表明，内蒙古地区不同类型草地生态系统的甲烷通量存在显著差异，且气候变化对甲烷通量的影响不容忽视。
一、引言内蒙古地区作为我国重要的草地生态系统，其甲烷排放量在全球温室气体排放中占有重要地位。
甲烷作为一种重要的温室气体，其排放量的变化不仅影响全球气候变化，也对当地生态环境产生深远影响。
因此，研究内蒙古地区不同类型草地生态系统的甲烷通量及其对气候变化的响应，对于理解区域气候变化和生态保护具有重要意义。
二、研究方法本研究采用野外实验和室内分析相结合的方法，选取内蒙古地区不同类型草地生态系统作为研究对象，进行为期一年的连续监测。
通过安装自动气体观测站，实时监测草地生态系统的甲烷通量。
同时，收集当地气象数据和土壤数据，分析气候变化对甲烷通量的影响。
三、研究结果1. 不同类型草地生态系统的甲烷通量研究结果表明，内蒙古地区不同类型草地生态系统的甲烷通量存在显著差异。
其中，草原型草地的甲烷通量较高，而荒漠草原和草甸的甲烷通量相对较低。
这主要是由于不同类型草地的土壤性质、植被组成、水分状况等因素存在差异，导致甲烷通量的差异。
2. 气候变化对甲烷通量的影响气候变化对内蒙古地区不同类型草地生态系统的甲烷通量产生了显著影响。
随着全球气候变暖，内蒙古地区的降水量和气温发生了明显变化。
降水量增加导致土壤湿度增加，从而促进了甲烷的排放；而气温升高则加速了甲烷的氧化反应，减少了甲烷的排放。
此外，气候变化还影响了草地的生长状况和土壤微生物活动，进一步影响了甲烷的排放。
四、讨论与结论本研究表明，内蒙古地区不同类型草地生态系统的甲烷通量存在显著差异，且气候变化对甲烷通量的影响不容忽视。
气候变化对内蒙古荒漠草原牧草气候生产力的影响
气候变化对内蒙古荒漠草原牧草气候生产力的影响韩芳;牛建明;刘朋涛;那日苏;张艳楠;王海【期刊名称】《中国草地学报》【年(卷),期】2010(032)005【摘要】根据内蒙古荒漠草原1961～2007年11个气象站点的年平均气温、年降水量资料,采用Thornthwaite Memorial模型计算牧草气候生产力,运用气候诊断分析、相关分析等方法分析荒漠草原年平均气温、年降水量、牧草气候生产力的时空变化特征及趋势,并探讨了不同气候变化情景对内蒙古荒漠草原牧草气候生产力的影响.结果表明:(1) 近47年来内蒙古荒漠草原年平均气温呈极显著的上升趋势,荒漠草原东北部和西部增温幅度相对较大;年降水量总体变化趋势不明显,但东北部地区年降水量明显减少.(2) 牧草气候生产力总体为不显著的线性增加趋势,其中荒漠草原中部牧草气候生产力增加显著.(3)未来"暖湿型"气候可使牧草气候生产力提高,"暖干型"气候使牧草气候生产力降低,"冷湿型"气候也有利于牧草气候生产力的增长.(4) 年降水量与牧草气候生产力有极其显著的相关性,降水是影响内蒙古荒漠草原牧草气候生产力的关键因子.【总页数】9页(P57-65)【作者】韩芳;牛建明;刘朋涛;那日苏;张艳楠;王海【作者单位】内蒙古大学生命科学学院,内蒙古,呼和浩特,010021;内蒙古生态与农业气象中心,内蒙古,呼和浩特,010051;内蒙古大学生命科学学院,内蒙古,呼和浩特,010021;内蒙古生态与农业气象中心,内蒙古,呼和浩特,010051;中国农业科学院草原研究所,内蒙古,呼和浩特,010010;内蒙古大学生命科学学院,内蒙古,呼和浩特,010021;中国农业科学院草原研究所,内蒙古,呼和浩特,010010【正文语种】中文【中图分类】S812.1【相关文献】1.内蒙古高原荒漠草原植物气候生产力时空演变特征 [J], 韩芳;苗百岭;郭瑞清;李兴华;那日苏;王海2.气候变化对内蒙古中部草原优势牧草生长季的影响 [J], 李夏子;韩国栋;郭春燕3.模拟气候变化对内蒙古东部地区天然牧草和玉米产量的影响 [J], 崔鲜一;马静;等4.探讨不同气候变化对内蒙古西部荒漠草原牧草生产力的影响 [J], 塔拉腾5.气候变化对内蒙古牧草生产潜力的影响 [J], 李夏子;郭春燕;杨晶;赵慧颖;赵放因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
1989—2019年库布齐沙漠植被覆盖度的时空变化
第42卷第2期2022年4月水土保持通报B u l l e t i no f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .42,N o .2A pr .,2022收稿日期:2021-08-17 修回日期:2021-11-10资助项目:国家重点研发专项 不同气候区固沙新材料研发㊁筛选与施配技术及效果研究 (2018Y F C 0507101) 第一作者:吴小燕(1996 ),女(汉族),内蒙古自治区鄂尔多斯市人,硕士研究生,研究方向为荒漠化防治㊂E m a i l :2514054621@q q .c o m ㊂ 通讯作者:高永(1962 ),男(汉族),内蒙古自治区包头市人,教授,博士生导师,主要从事荒漠化防治研究㊂E m a i l :139********@163.c o m ㊂1989 2019年库布齐沙漠植被覆盖度的时空变化吴小燕1,高永1,党晓宏1,张超1,杜斌2,张海龙2,包晓英1(1.内蒙古农业大学沙漠治理学院,内蒙古呼和浩特010018;2.内蒙古自治区航空遥感测绘院,内蒙古呼和浩特010018)摘 要:[目的]探究库布齐沙漠近1989 2019年植被覆盖度的时空动态变化规律,为库布齐沙漠植被恢复及生态建设提供理论参考和基础数据㊂[方法]以1989 2019年每5a 为1期(共7期)的L a n d s a t 影像为数据源,结合归一化植被指数(N D V I )像元二分法模型,利用E N V I 5.3和A r c G I S10.2分析库布齐沙漠19892019年植被覆盖度(F V C )时空动态变化特征㊂[结果]①在时间变化上,近30a 间库布齐沙漠植被覆盖度整体呈增长趋势,平均植被覆盖度由0.104增长到0.243㊂在空间分布上,库布齐沙漠植被覆盖度呈现由西向东㊁向北增加的特征㊂②库布齐沙漠植被覆盖在1999 2004年和2009 2014年均呈现退化趋势,平均植被覆盖度分别减少0.053和0.054,退化面积分别为3870.22和6093.59k m 2,退化程度均以植被覆盖度减少10%~30%为主㊂[结论]1989 2019年库布齐沙漠植被覆盖度总体有所改善,未来该区生态修复重点关注低植被覆盖区域㊂关键词:植被覆盖度;N D V I ;L a n d s a t 数据;时空变化;库布齐沙漠文献标识码:A 文章编号:1000-288X (2022)02-0300-07中图分类号:Q 948文献参数:吴小燕,高永,党晓宏,等.1989 2019年库布齐沙漠植被覆盖度的时空变化[J ].水土保持通报,2022,42(2):300-306.D O I :10.13961/j .c n k i .s t b c t b .2022.02.040;W u X i a o y a n ,G a o Y o n g ,D a n gX i a o h o n g ,e t a l .T e m p o r a l a n d s p a t i a l v a r i a t i o no f v e g e t a t i o n c o v e r a g e i nK u b u qi D e s e r t f r o m1989t o 2019[J ].B u l l e t i no f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,2022,42(2):300-306.T e m p o r a l a n dS p a t i a lV a r i a t i o no fV e g e t a t i o nC o v e r a ge i n K u b u qiD e s e r t f r o m1989t o 2019W uX i a o y a n 1,G a oY o n g 1,D a n g X i a o h o n g 1,Z h a n g C h a o 1,D uB i n 2,Z h a n g H a i l o n g 2,B a oX i a o y i n g1(1.C o l l e g e o f D e s e r tC o n t r o l ,I n n e rM o n g o l i aA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,H o h o t ,I n n e rM o n gl i a 010018,C h i n a ;2.I n n e rM o n g o l i aI n s t i t u t e o f A e r o n a u t i c a lR e m o t eS e n s i n g a n dS u r v e y i n g ,H o h o t ,I n n e rM o n gl i a 010018,C h i n a )A b s t r a c t :[O b j e c t i v e ]T h e t e m p o r a l a n d s p a t i a l v a r i a t i o no f v e g e t a t i o n c o v e r a g e i n t h eK u b u q i D e s e r t d u r i n g 1989 2019w a s e x p l o r e d i n o r d e r t o p r o v i d e t h e n e c e s s a r y t h e o r e t i c a l b a s i s a n d s u p p o r t f o r e c o l o gi c a l r e s t o r a t i o n o f t h e l o c a l a r e a .[M e t h o d s ]L a n d s a t i m a g e s a c q u i r e d e v e r yf i v e y e a r s f r o m1989t o 2019w a s u s e d ,c o m b i n e d w i t h t h en o r m a l i z e dd i f f e r e n c e v eg e t a t i o n i n d e x (N D V I )m o d e l ,E N V I 5.3,a n dA r c G I S10.2t oa n a l yz e t h e f r a c t i o n a l v e g e t a t i o nc o v e r a g e (F V C )v a r i a t i o no f t h e K u b u q iD e s e r td u r i n g 1989 2019.[R e s u l t s ]①I n t e r m s o f t e m p o r a l v a r i a t i o n ,t h e a v e r a g e f r a c t i o n a l v e g e t a t i o nc o v e r a g eo f t h eK u b u qiD e s e r t i n c r e a s e d f r o m 0.104t o0.243d u r i n g 1989 2019.I nt e r m so f s p a t i a l d i s t r i b u t i o n ,f r a c t i o n a l v e g e t a t i o nc o v e r a g e i n c r e a s e d f r o m w e s t t o e a s t a n d n o r t h i n t h eK u b u q i D e s e r t .②T h e f r a c t i o n a l v e g e t a t i o n c o v e r a g e o f t h eK u b u qi D e s e r t d e c l i n e d d u r i n g 1999 2004a n d 2009 2014.T h e a v e r a g e f r a c t i o n a l v e g e t a t i o nc o v e r a g e f o r t h o s e t w o p e r i o d sd e c r e a s e db y 0.053a n d 0.054,r e s p e c t i v e l y ,a n dt h ed e g r a d e da r e a sw e r e3870.22k m 2a n d6093.59k m 2,r e s p e c t i v e l y.[C o n c l u s i o n ]O n t h ew h o l e ,t h ev e g e t a t i o nc o v e r a g eo f t h eK u b u q iD e s e r t i n c r e a s e dd u r i n g 1989 2019.I n t h e f u t u r e ,l o c a l e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o ne f f o r t s s h o u l d f o c u s o n t h e l o wv e g e t a t i o n c o v e r a ge a r e a s .K e y w o r d s :f r a c t i o n a l v eg e t a t i o n c o v e r a g e ;N D V I ;L a n d s a t d a t a ;t e m p o r a l a n d s p a t i a l v a r i a t i o n ;K u b u q iD e s e r t 植被覆盖度(f r a c t i o n a l v e ge t a t i o nc o v e r ,F V C )在一定程度上表征植被生长状况㊁检测环境变化㊁衡量生态质量[1-2],是衡量区域植被变化情况甚至是区域生态环境变化的一个重要指标[3]㊂目前对于植被覆盖度提取方法主要分为实地测量和遥感影像提取,但实地测量耗时费力,只适用于小区域的植被覆盖度提取,并且结果受人为因素的影响较大,具有一定的局限性[4-6],因此并不适宜在较大的空间尺度上进行植被覆盖度动态变化的研究㊂遥感方法相较于实地测量在时效性㊁数据获取㊁测量范围等方面都存在着明显优势,适合大范围及长时间序列植被覆盖度监测[7-8]㊂其中,基于归一化植被指数(n o r m a l i z e d d i f f e r e n c e v e g e t a t i o n I n d e x,N D V I)像元二分法模型进行区域植被覆盖度研究应用较为广泛[9-11],在提取长时间序列和大范围植被覆盖度时,其利用植被指数区分无植被覆盖区域和植被覆盖区域,从而估算区域植被覆盖度,通过设定阈值对区域植被覆盖面积进行提取,结果具有较高的精度及科学性[12-13]㊂库布齐沙漠位于干旱半干旱区,生态环境相对脆弱,植被的动态变化在一定程度上影响着下一阶段区域的植物保护㊁生态规划和建设㊂目前学者们已经明晰了库布齐沙漠植被特征㊁土壤特征等[14-18],对长时序植被覆盖度变化动态监测的结果止于2013年[19],之后的植被动态鲜有报道㊂鉴于此,本文以L a n d s a t 遥感数据为数据源,利用N D V I像元二分法模型分析库布齐沙漠1989 2019年植被覆盖度的变化规律,从时间和空间尺度探究库布齐沙漠植被覆盖度动态变化,以期为库布齐沙漠植被恢复及生态建设提供一定的参考和基础理论数据㊂1研究区概况与研究方法1.1研究区概况库布齐沙漠位于107ʎ3'07ᵡ 111ʎ23'06ᵡE, 40ʎ34'22ᵡ 41ʎ48'29ᵡN,地处鄂尔多斯高原脊线的北部,内蒙古自治区鄂尔多斯市的杭锦旗㊁达拉特旗和准格尔旗的部分地区,面积约1.86ˑ104k m2,属典型温带大陆性干旱 半干旱季风气候,年平均气温6.0~7.5ħ,沙漠东部年均降水量约400mm,向西逐渐递减至150mm,年蒸发2100~2700mm,呈由东向西递增趋势㊂西北风为冬半年盛行风向,年均风速3.5m/s,其中春季平均风速为4.9m/s,最大风速为22m/s,年大风日数25~35d,主要集中在春季㊂库布齐沙漠植被主要包括:沙冬青(A m m o p i p t a n t h u s m o n g o l i c u s)㊁霸王(Z y g o p h y l l u m x a n t h o x y l o n)㊁四合木(T e t r a e n a m o n g o l i c a)㊁梭梭(H a l o x y l o n a mm o d e n d r o n)㊁藏锦鸡儿(C a r a g a n at i b e t i c a)㊁柠条锦鸡儿(C a r a g a n ak o r s h i n s k i i)㊁沙蒿(A r t e m i s i a d e s e r t o r u m)㊁沙柳(S a l i xc h e i l o p h i l a)等㊂1.2数据来源本研究以1989 2019年每5年1期共7期的L a n d s a t影像为数据源,其中1989,1994,1999,2004和2009年选用的是L a n d s a t4 5T M影像15景, 2014和2019年L a n d s a t8O L I影像6景,共7期21景遥感影像,分辨率均为30m,轨道号为127/32, 128/32,129/32㊂为保证影像和地物之间均具有可比性,7期影像获取时间均属于库布齐沙漠植被生长季(6 9月)㊂1.3研究方法利用E N V I5.3软件对数据进行辐射定标㊁大气校正㊁影像镶嵌等预处理㊂植被覆盖度计算采用基于归一化植被指数(N D V I)像元二分法模型[20-22],计算公式为:F V C=(N D V I-N D V I m i n)(N D V I m a x-N D V I m i n)式中:F V C表示植被覆盖度;N D V I m i n为N D V I最小值,表示裸土或无植被覆盖区域的N D V I值;N D V I m a x 为N D V I最大值,表示完全由植被所覆盖的纯植被像元值㊂因外界条件变化会对N D V I m i n值㊁N D V I m a x值产生影响,所以对N D V I m a x和N D V I m i n赋值时需要结合影像的时相与当地实际情况,本研究分别取N D V I 的5%和95%代表N D V I m i n和N D V I m a x㊂)参考相关文献[23-24]对于植被覆盖度的划分,并结合库布齐沙漠实际情况,将研究区植被覆盖测度结果划分为以下4个等级:①低植被覆盖度(0<F V Cɤ0.1);②中低植被覆盖区(0.1<F V Cɤ0.3);③中植被覆盖区(0.3<F V Cɤ0.5);④高植被覆盖区(0.5<F V Cɤ1)㊂通过空间统计1989 2019年影像低植被覆盖区㊁中低植被覆盖区㊁中植被覆盖区和高植被覆盖区比例㊂利用A r c G I S10.2,根据质心计算方法,分别计算不同等级植被覆盖度1989 2019年各期遥感影像的重心坐标,并绘制植被覆盖度重心迁移图[25-26],从而体现库布齐沙漠各级植被覆盖度在空间分布上的变化趋势㊂为能够更直观地体现出库布齐沙漠1989 2019年的植被覆盖度变化情况,利用G I S空间统计分析方法,分别将不同年份同一区域的植被覆盖度数据进行相减,获取植被覆盖度变化数据,数值为正表示植被覆盖度增加,植被覆盖情况改善;数值为负表示植被覆盖度减少,植被覆盖情况退化;若数值变化不明显,则说明植被覆盖基本未变㊂根据研究区植被覆盖度变化程度,将其划分为7个等级[27-28],分别为减少50%以上,减少30%~50%,减少10%103第2期吴小燕等:1989 2019年库布齐沙漠植被覆盖度的时空变化~30%,基本未变,增加10%~30%,增加30%~ 50%,增加50%以上㊂2结果与分析2.1库布齐沙漠植被覆盖度时序变化特征由图1可知,1989 2019年库布齐沙漠植被覆盖度整体呈现增长趋势,平均植被覆盖度由0.104增长到0.243㊂其中,平均植被覆盖度1994 1999年变化较小,仅减少0.002,而1999 2004年㊁2009 2014年这两个时间段出现较大波动,均呈下降趋势,分别减少0.053,0.054㊂低植被覆盖区占比总体呈降低趋势,其中1999 2004年㊁2009 2014年呈增加趋势,占比分别增加6.81%和24.44%,低植被覆盖区占比在1989 2014年只减少4.78%,而2014 2019年减少30.86%;中低植被覆盖度占比变化不明显,总体保持平稳;中植被覆盖区占比呈增加趋势, 1989 2014年增加5.14%,而2014 2019年增加11.9%;高植被覆盖区占比呈增加趋势,1989 2014年增加6.13%,而2014 2019年增加2.38%㊂图1库布齐沙漠1989—2019年植被覆盖度变化情况2.2库布齐沙漠植被覆盖度空间变化特征1989 2019年库布齐沙漠植被覆盖度在空间分布上呈现由西向东㊁向北增加的趋势㊂由重心迁移图发现,库布齐沙漠低植被覆盖度和中低植被覆盖度的重心向西迁移,中植被覆盖度和高植被覆盖度的重心均向东迁移(图2 3)㊂从各时间段植被覆盖度分布图来看,低植被覆盖度区域在沙漠的西部㊁中部及南部部分地区减少,尤其是在2014 2019年减少明显,减少总面积达5747.24k m2,但1999 2004年㊁2009 2014年低植被覆盖度区域在沙漠的中部㊁西部和南部有所增加,2009 2014年增加尤为明显,增加总面积达4552.52k m2㊂中植被覆盖度区域整体增加,变化主要发生在沙漠的东部㊁东南部及南部部分地区,但在1994 1999年㊁1999 2004年和2009 2014年中植被覆盖度区域均有小面积的减少,减少总面积分别为225.42k m2,277.33k m2, 679.97k m2㊂高植被覆盖度区域整体呈增加趋势,变化主要发生在东北部㊁北部和西北部边缘以及中部小面积区域,特别是在2019年,高植被覆盖度面积达2367.12k m2,仅在1999 2004年高植被覆盖度区域发生小范围减少,减少总面积为845.63k m2,主要在北部和西北部边缘减少㊂中低植被覆盖度区域在1989 2004年变化不明显,在2004 2019年有小幅度的变化,主要发生在沙漠西部㊁南部和中部的部分地区(图2 3,表1)㊂表1不同等级植被覆盖度面积统计k m2年份低植被覆盖度中低植被覆盖度中植被覆盖度高植被覆盖度198912931.334182.43726.17782.87 19948805.646038.951982.911795.31 19998892.766072.871757.491899.69 200410161.15927.491480.161054.06 20097489.587051.592363.611718.03 201412042.12973.911683.641923.11 20196294.866061.283899.552367.12 2.3库布齐沙漠植被覆盖度的变化程度通过对库布齐沙漠植被覆盖度变化程度分析(图4,表2),总体来看,1989 2019年库布齐沙漠植被覆盖改善面积有所增加,退化面积有所减少㊂从各个时段来看,1989 1994年植被覆盖以改善为主,改善面积为5830.77k m2,改善区域主要分布在沙漠东部㊁西部和北部边缘,改善程度以植被覆盖度增加10%~30%为主,占改善总面积的74.51%;1994 1999年植被覆盖度基本保持不变,改善面积与退化面积相差仅有247.45k m2;1999 2004年植被覆盖以退化为主,退化面积为3870.22k m2,退化区域主要分布在沙漠北部和南部边缘,退化程度以植被覆盖度减少10%~30%为主,占退化总面积的71.45%;2004 2009年植被覆盖以改善为主,改善面积为4664.78k m2,改善区域主要分布在沙漠东部㊁北部及中部小部分地区,改善程度以植被覆盖度增加10%~30%为主,占改善总面积的78.70%;2009 2014年植被覆盖以退化为主,退化面积为6093.59k m2,退化区域主要分布在沙漠西部和中部,退化程度以植被覆盖度减少10%~30%为主,占退化总面积的86.11%; 2014 2019年植被覆盖以改善为主,改善面积达8880.53k m2,改善区域主要分布在沙漠东部㊁南部和北部地区,改善程度以植被覆盖度增加10%~ 30%为主,占改善总面积的82.24%㊂203水土保持通报第42卷图2库布齐沙漠1989 2019年植被覆盖度空间分布图3库布齐沙漠1989 2019年植被覆盖度重心迁移路径303第2期吴小燕等:1989 2019年库布齐沙漠植被覆盖度的时空变化图4 库布齐沙漠1989 2019年植被覆盖度变化程度表2 库布齐沙漠1989 2019年植被覆盖度变化程度面积统计k m 2时期减少50%以上减少30%~50%减少10%~30%基本不变增加10%~30%增加30%~50%增加50%以上增加总面积减少总面积1989 199438.20102.92407.2312242.944344.35957.99528.435830.77548.351994 1999189.32436.382040.8813537.111638.01449.42331.702419.132666.581999 2004361.28743.802765.1413512.851043.07162.6833.981239.733870.222004 200950.09166.95759.8212981.173670.96688.55305.274664.78976.862009 2014225.74620.745247.1110583.611205.24421.37315.531942.146093.592014 2019344.58383.79905.618104.847303.621291.00285.918880.531633.982.4 库布齐沙漠1989 2019年气温和降水的变化由图5可以看出,近30a 来研究区年均降水量总体呈增加趋势,年均气温虽呈上升趋势但总体较为平稳㊂多年平均降水量为293.45mm ,多年平均气温为7.83ħ,其中1999 2004年年均降水量为270.01m m ,较多年平均值低23.44mm ,相应时期研究区年均气温为8.00ħ,高于多年平均值0.17ħ;20092011年年均降水量仅为237.61mm ,较多年平均值低55.84mm ,相应时期年均气温为7.86mm ,高于多年平均值0.03ħ,虽然在2012年降水量大幅度增加,达到年均降水量最大值(411.70mm ),但植被对降水的响应存在滞后[29],所以1999 2004年㊁2009 2014年研究区处于相对干旱的时期㊂3 讨论降水和气温是影响沙漠地区植被覆盖度变化的主要气候因子[30-31]㊂李朝生等[32]同样研究发现库布齐沙漠影响植被的主要限制因子是水分,降水的变化对植被产生较大的影响;而气温的变化会对蒸腾作用产生影响,从而在一定程度会影响降水对植被的作403 水土保持通报 第42卷用㊂通过研究发现,在时间变化上,库布齐沙漠植被覆盖度在1989 2019年整体呈增长趋势,平均植被覆盖度由0.104增长到0.243,这可能与近30a研究区年均降水量总体增加,年均气温虽上升但总体较为平稳有关㊂研究区1999 2004年和2009 2014年植被覆盖度降低,平均植被覆盖度分别减少了0.053和0.054,退化面积分别为3870.22和6093.59k m2,分析其原因可能是由于1999 2004年和2009 2014年研究区处于相对干旱的时期,并且1999 2014年植被覆盖度总体呈现降低的趋势,累积平均植被覆盖度减少0.043,且变化程度以减少为主,减少面积与增加面积相差3094.02k m2,该结论与王黎[19]所得出的2002 2013年研究区植被覆盖度提高不同,这可能是由于所采用的遥感数据时序不同以及对植被覆盖度分级划分标准不同所导致,其在时序上是以1981 2002年㊁2002 2013年两个时期分析植被覆盖度变化,而本文选取每5a一个时期分析植被覆盖度变化㊂在空间分布上,库布齐沙漠植被覆盖度呈现由西向东㊁向北增加的特征,这与何亮等[33]㊁田海静等[34]的研究结果一致,并且郑玉峰等[35]研究得出1969 2018年库布齐沙漠降水量在空间分布上呈由西向东递增的趋势,气温在空间分布上呈由西向东降低的趋势,这与本文研究得出的库布齐沙漠植被覆盖度的空间分布特征存在一定关联㊂图5库布齐沙漠1989 2019年年均降水量㊁气温变化趋势植被覆盖变化是气候㊁人为等多种因素共同作用的结果㊂研究期间 三北防护林体系 ㊁封沙育林育草及 库布齐沙漠生态建设项目 等生态项目的建设对研究区植被覆盖度增加起到一定促进作用,但是随着经济发展及人口的增多,居民地的增加及城镇化水平的提高在一定程度上造成植被的减少[36],并且人类活动多种多样,对植被覆盖的影响也较为复杂,所以人为因素对研究区植被覆盖的影响还需进一步研究㊂4结论(1)在时间变化上,1989 2019年库布齐沙漠植被覆盖度整体呈增长趋势,平均植被覆盖度由0.104增长到0.243㊂在空间分布上,库布齐沙漠植被覆盖度呈现由西向东㊁向北增加的特征㊂(2)库布齐沙漠植被覆盖在1999 2004年和2009 2014年均呈现退化趋势,平均植被覆盖度分别减少了0.053和0.054,退化面积分别为3870.22和6093.59k m2,退化程度均以植被覆盖度减少10% ~30%为主㊂[参考文献][1]郭辉,黄粤,李向义,等.基于多尺度遥感数据的塔里木河干流地区植被覆盖动态[J].中国沙漠,2016,36(5): 1472-1480.[2] F e n g H u i h u i,Z o uB i n,L u oJ u h u a.C o v e r a g e-d e p e n d e n ta m p l i f i e r so fv e g e t a t i o n c h a n g eo n g l ob a l w a t e rc y c l ed y n a m i c s[J].J o u r n a lo f H y d r o l o g y,2017,550(4):220-229.[3]王翠萍,田小雄,王凤帅.库布齐沙漠中段沙化土地植被状况及治理程度研究[J].内蒙古林业调查设计,2020,43(3):1-4,16.[4]W i l s o nA D,A b r a h a m N A,B a r r a t tR,e t a l.E v a l u a-t i o no f m e t h o d so fa s s e s s i n g v e g e t a t i o nc h a n g ei nt h es e m i-a r i dr a n g e l a n d s o f S o u t h e r n A u s t r a l i a[J].t h eR a n g e l a n d J o u r n a l,1987,9(1):5-13.[5]张云霞,李晓兵,陈云浩.草地植被盖度的多尺度遥感与实地测量方法综述[J].地球科学进展,2003,18(1):85-93.[6]路广,韩美,王敏,等.近代黄河三角洲植被覆盖度时空变化分析[J].生态环境学报,2017,26(3):422-428. [7]甘春英,王兮之,李保生,等.连江流域近18年来植被覆盖度变化分析[J].地理科学,2011,31(8):1019-1024.[8]王薪宇.江西省植被覆盖度时空变化及驱动因素分析[J].科学技术创新,2021(25):42-43.[9]刘广峰,吴波,范文义,等.基于像元二分模型的沙漠化地区植被覆盖度提取:以毛乌素沙地为例[J].水土保持研究,2007,14(2):268-271.[10]李姣,张春来,李庆,等.近15年来呼伦贝尔沙地土地沙漠化发展及其驱动力[J].北京师范大学学报(自然科学版),2017,53(3):323-328.[11]王华,杨乾鹏,郭山川,等.L a n d s a t时序数据支持下的藏东南植被时空变化监测[J].测绘通报,2020,524(11):7-12,38.[12]周丹,沈彦俊,陈亚宁,等.西北干旱区荒漠植被生态需水量估算[J].生态学杂志,2015,34(3):670-680. [13]吕丹红,姜琦刚,王德军,等.L a n d s a t数据的植被覆盖估算和景观格局分析[J].测绘科学,2018,43(11):157-164.503第2期吴小燕等:1989 2019年库布齐沙漠植被覆盖度的时空变化[14]李梓豪,李卓凡,王晓江,等.库布齐沙漠种子植物区系研究[J].内蒙古林业科技,2019,45(3):46-50. [15]张立欣,段玉玺,王伟峰,等.库布齐沙漠不同植被类型群落特征与土壤有机质㊁全氮㊁含水量关系研究[J].江西农业大学学报,2015,37(6):1044-1051. [16]刘源,段玉玺,王博,等.库布齐东段典型人工固沙林土壤水分时空变化特征[J].西北林学院学报,2021,36(1):1-8.[17]刘江,袁勤,张立欣,等.库布齐沙漠北缘不同人工灌木林地土壤肥力质量状况[J].西北林学院学报,2021,36(2):46-53.[18]聂素梅,高丽,闫志坚.库布齐沙漠植被特征与土壤营养状况的研究[J].草业科学,2010,27(8):23-28. [19]王黎,郭燕宇,清华,等.1981 2013年库布齐沙地植被覆盖度变化分析[J].环境与发展,2015,27(2):46-48.[20]张成才,娄洋,李颖,等.基于像元二分模型的伏牛山地区植被覆盖度变化[J].水土保持研究,2020,27(3):301-307.[21]井梅秀,蔡福,王学江,等.三江源区植被覆盖度空间特征[J].干旱区资源与环境,2020,34(2):141-147. [22]王瑾,闫庆武,谭学玲,等.内蒙古地区植被覆盖动态及驱动因素分析[J].林业资源管理,2019(4):159-167.[23]郭紫晨,刘树林,康文平,等.2000 2015年毛乌素沙区植被覆盖度变化趋势[J].中国沙漠,2018,38(5):1099-1107.[24]高鹏文,阿里木江㊃卡斯木,赵永玉,等.1988 2018年哈密绿洲植被覆盖度时空变化及其驱动力[J].水土保持通报,2020,40(6):273-280,287.[25]戴学军,杨楚铃,刘雪婷.基于R S的惠州市植被覆盖度的变化特征分析[J].惠州学院学报,2020,40(4):24-29.[26]吴佳梅,彭秋志,黄义忠,等.中国植被覆盖变化研究遥感数据源及研究区域时空热度分析[J].地球科学进展,2020,35(9):978-989.[27]何兰,董光,陈佳丽,等.若尔盖高寒高原植被覆盖及变化研究[J].科技通报,2021,37(3):1-8. [28]郭继凯,吴秀芹,董贵华,等.基于MO D I S/N D V I的塔里木河流域植被覆盖变化驱动因素相对作用分析[J].干旱区研究,2017,34(3):621-629.[29]王海军,靳晓华,李海龙,等.基于G I S和R S的中国西北N D V I变化特征及其与气候变化的耦合性[J].农业工程学报,2010,26(11):194-203.[30]杨怡,吴世新,庄庆威,等.2000 2018年古尔班通古特沙漠E V I时空变化特征[J].干旱区研究,2019,36(6):1512-1520.[31]刘婵,赵文智,刘冰,等.基于无人机和MO D I S数据的巴丹吉林沙漠植被分布特征与动态变化研究[J].中国沙漠,2019,39(4):92-102.[32]李朝生,丁一汇,李泽椿,等.气候变化对库布齐沙漠生态环境的影响及其适应性对策初探[J].沙漠与绿洲气象,2007,1(5):1-5.[33]何亮,梁海荣,李钢铁,等.近20年杭锦旗植被覆盖变化特征及驱动力分析[J].生态与农村环境学报,2021,37(5):587-596.[34]田海静,曹春香,戴晟懋,等.准格尔旗植被覆盖度变化的时间序列遥感监测[J].地球信息科学学报,2014,16(1):126-133.[35]郑玉峰,奇奕轩,全宇,等.库布齐沙漠及周边地区五十年气候变化特征[J].内蒙古林业科技,2019,45(4):47-49.[36]刘珞丹,李晶,柳彩霞,等.2000 2015年长江经济带植被覆盖时空变化特征及影响因素分析[J].水土保持研究,2021,28(6):330-336,347,3.603水土保持通报第42卷。
《气候变化对内蒙古荒漠草原生态系统的影响》范文
《气候变化对内蒙古荒漠草原生态系统的影响》篇一一、引言随着全球气候的不断变化，生态环境问题日益凸显。
作为我国重要的生态屏障和生态脆弱区，内蒙古荒漠草原生态系统面临着前所未有的挑战。
本文旨在探讨气候变化对内蒙古荒漠草原生态系统的影响，为该地区的生态环境保护与恢复提供理论支持。
二、内蒙古荒漠草原生态系统的基本情况内蒙古荒漠草原位于我国北方，具有独特的生态环境和生物多样性。
该地区以干旱、半干旱气候为主，植被覆盖度低，土壤贫瘠，生态环境脆弱。
该生态系统在维持生物多样性、调节气候、防风固沙等方面发挥着重要作用。
三、气候变化对内蒙古荒漠草原生态系统的影响（一）气候变暖导致干旱加剧随着全球气候变暖，内蒙古荒漠草原地区的降水量逐年减少，蒸发量增加，导致干旱加剧。
干旱条件下，植被生长受阻，土壤贫瘠化加剧，生态系统稳定性下降。
（二）植被覆盖度降低气候变化导致荒漠草原地区植被覆盖度降低。
一方面，由于干旱加剧，植物生长受到抑制；另一方面，过度放牧、人类活动等也加速了植被退化。
植被覆盖度的降低进一步加剧了土壤侵蚀和荒漠化。
（三）生物多样性减少气候变暖、干旱加剧和植被退化等影响使得荒漠草原地区的生物多样性减少。
一些适应能力较差的物种逐渐消失，而一些适应干旱环境的物种则可能向其他地区迁移或灭绝。
（四）生态系统稳定性下降由于气候变化和人类活动的双重影响，内蒙古荒漠草原生态系统的稳定性下降。
生态系统中的生产者、消费者和分解者之间的平衡被打破，导致生态系统的自我调节能力减弱。
四、应对措施与建议（一）加强生态保护与恢复针对内蒙古荒漠草原生态系统的现状，应加强生态保护与恢复工作。
通过实施退耕还草、封山育林等措施，提高植被覆盖度，改善土壤质量，增强生态系统的稳定性。
（二）推广节水农业和畜牧业在荒漠草原地区推广节水农业和畜牧业，减少水资源浪费，降低对生态环境的压力。
同时，合理规划畜牧业发展，控制过度放牧，保护草地资源。
（三）加强国际合作与交流气候变化是全球性问题，需要各国共同应对。
内蒙古积雪时空分布研究进展
内蒙古积雪时空分布研究进展
张峰;张超
【期刊名称】《北方农业学报》
【年(卷),期】2017(045)002
【摘要】从积雪资料利用、积雪分布时空变化及气候因素的影响方面回顾并总结了20世纪80年代以后关于内蒙古积雪分布时空变化的相关研究内容，并对内蒙古地区积雪时空分布变化研究提出展望，认为应当在加强卫星资料融合使用的基础上，挖掘气候变化对积雪分布影响机理，并利用研究结果建立适合内蒙古各区域的积雪分布变化模型。
【总页数】4页(P90-93)
【作者】张峰;张超
【作者单位】内蒙古生态与农业气象中心,内蒙古呼和浩特010051
【正文语种】中文
【中图分类】S161.6
【相关文献】
1.内蒙古积雪时空分布研究进展 [J], 张峰;张超
2.内蒙古1960～2015年积雪时空分布变化研究 [J], 张峰;甄熙;郑凤杰
3.基于MODIS积雪产品的中国天山山区积雪时空分布特征研究 [J], 侯小刚;李帅;张旭;陈雪华;崔宇
4.内蒙古积雪时空分布特征及其与气候因子的相关性 [J], 孙晓瑞;高永;丁延龙;贾
旭;党晓宏;蒙仲举;梁超;唐国栋
5.中国积雪时空分布研究进展 [J], 王嫣娇;左合君;刘宝河
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于缺水概率指标的内蒙古干旱时空分布特征
基于缺水概率指标的内蒙古干旱时空分布特征张超【摘要】基于内蒙古自治区116个气象站37～60年实测气象资料,利用干旱概率指标对内蒙古干旱特征进行了分析:首先计算了各站点历史逐月、逐年降水距平百分率,并根据内蒙古不同降水量区域干旱指标,划分了历年逐年、逐月干旱类型,在此基础上,计算了各站点的缺水概率,然后利用空间插值的方法分析了研究区域基于缺水概率的干旱时空分布特征.分析结果表明:冬季缺水概率最高、夏季缺水概率最低,自东北向西南缺水概率呈逐步增大趋势.【期刊名称】《内蒙古科技与经济》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】3页(P56-58)【关键词】内蒙古;缺水概率;指标;干旱特征【作者】张超【作者单位】内蒙古生态与农业气象中心,内蒙古呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】P426.615(226)干旱是一种水分短缺的气候现象，其程度取决于水分短缺的时间和数量。
因为按照“物竞天择，适者生存”的自然选择法则，一个地区自然生态对水分的需求应当与当地的平均雨量相适应。
也就是说，旱灾的发生不在于当地平均降水量的多少，而主要取决于降水量与平均状态相比的偏少程度[1]。
至今，关于干旱特征已进行了大量的研究，提出了很多衡量气象干旱的指标，如降水距平百分率、z指数、相对湿润度指数(Mi)等[2～5]，并利用干旱指标针对各地情况进行干旱发生及分布特征的分析[6～9]，产生了重要的理论和应用价值。
笔者从气象干旱角度出发，引入缺水概率指标，根据内蒙古不同降水区干旱指标[10]，计算了内蒙古50年代以来的缺水概率，并对缺水概率的时空分布特征进行分析，为开展干旱预报、预警业务，指导抗旱减灾及制定减缓干旱影响的适应性对策提供参考和依据。
内蒙古自治区东西狭长，大部分地区属于温带大陆性季风气候区，大气中的水汽主要来自太平洋、印度洋上的水汽输送，少部分来自大西洋、北冰洋。
内蒙古东有大兴安岭、燕山和太行山山脉，阻挡太平洋水汽输送，西南方有青藏高原，阻挡印度洋水汽输送，遥远的大西洋和北冰洋上的水汽经过长途消耗少量到达内蒙古上空[11]。
内蒙古主要植被类型与气候因子关系的研究
内蒙古主要植被类型与气候因子关系的研究
牛建明
【期刊名称】《应用生态学报》
【年(卷),期】2000(11)1
【摘要】利用地理信息系统工具,以最新的植被类型图为依据,在统计、建模和空间模拟区域气候因子的基础上,对内蒙古主要植被类型与气候的关系进行了分析,并获得适宜的气候范围.结果表明,内蒙古植被空间分布表现出明显的规律性.一方面,随着距离海洋的远近变化,无论是地带性植被,还是山地垂直带、沙地及低湿地植被,从东向西均反映出地带分异,水分对于这种东西向更替更为重要.另一方面,热量的差异导致纬向上的变化.此外,热量成为大兴安岭东西两麓发育的林缘草甸、草原。
【总页数】6页(P47-52)
【关键词】植被;气候;地理信息系统;内蒙古
【作者】牛建明
【作者单位】中国农业科学院草原研究所
【正文语种】中文
【中图分类】Q948.15;Q948.112
【相关文献】
1.中国东北地区主要植被类型NDVI变化与气候因子的关系 [J], 张军;葛剑平;国庆喜
2.1982～2003年中国东北地区不同类型植被NDVI与气候因子的关系研究 [J],
罗玲;王宗明;宋开山;张柏;刘殿伟;任春颖;张素梅
3.归一化植被指数与主要气候因子耦合关系研究 [J], 李振;杨德宏;袁伟韬
4.内蒙古红花尔基鸟类群落与植被类型相互关系研究 [J], 王文;丸山直树
5.土壤丛枝菌根真菌与宁夏主要草原类型植被群落分布间的相互关系研究 [J], 王占军;马琨;崔慧珍;李光文;俞鸿千;蒋齐
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2212－2220 12/2014草业科学PＲATACULTUＲAL SCIENCE31卷12期Vol．31，No．12DOI：10．11829\j．issn．1001-0629．2014-0067基于GIS内蒙古荒漠草原气候变化分析张超1，高晶2，赵艳丽3（1．内蒙古生态与农业气象中心，内蒙古呼和浩特010051；2．内蒙古气候中心，内蒙古呼和浩特010051；3．内蒙古气象台，内蒙古呼和浩特010051）摘要：为了定量分析内蒙古荒漠草原不同时间尺度下气候变化特征及趋势，本研究使用内蒙古荒漠草原区及周边共9个气象观测站1961－2011年的逐月平均气温、降水量和平均风速资料，了解荒漠草原基本气候状况，对各要素的年、月变化趋势和变化程度进行诊断分析。
结果表明，内蒙古荒漠草原年平均气温20世纪90年代显著上升，西部地区2000年后升温2．7ħ，2月平均气温升高4ħ左右；年降水量变化趋势不明显，大部分阶段地区年代间变化35mm左右，北部和中部偏南部分站点冬季降水显著增多，西部春秋季有减少的趋势；年平均风速自20世纪80年代开始减弱（0．1 1．4m·s－1），春季、冬季风速减弱较多。
关键词：GIS；荒漠草原；平均气温；降水量；风速中图分类号：S812．1文献标识码：A文章编号：1001-0629（2014）12-2212-09*Climate changes analysis in the Inner Mongolia desert grassland based on GISZHANG Chao1，GAO Jing2，ZHAO Yan-li2（1．Center of Ecology and Agricultural Meteorology of Inner Mongolia，Hohhot010051，China；2．Inner Mongolia Climate Center，Hohhot010051，China；3．Meteorological Bureau of Inner Mongolia，Hohhot010051，China）Abstract：In order to quantitative analyze the climate variation characters and tendency of Inner Mongolia desert steppe at different time scales，the present research employed monthly average temperature，precipitation and aver-age wind speed from9meteorological stations around desert steppe area and surrounding regions during1961－2011 to understand the basic climate of desert steppe and diagnose the yearly and monthly variations tendency and degree of the above3factors．The results showed the mean annual temperature of Inner Mongolia desert steppe significantly increased in the1990s，increased by2．7ħafter2000in the western region，increased by4ħin February．The an-nual precipitation has no significant variations with the yearly5%changes in most regions，however，the winter pre-cipitation increased significantly in northern and south-central and the spring and autumn precipitation decreased in the west．The annual mean wind speed slowed down by0．1 1．4m·s－1since the1980s，and it slowed down more in spring and winter．Key words：GIS；desert steppe；mean temperature；precipitation；wind speedCorresponding author：ZHANG Chao E-mail：278384173@qq．com气候变化背景下草地变化研究已经受到国内外学者的高度重视［1］，研究涵盖了气候变化对草原土壤［2］、草原植被［3-5］、放牧家畜［6］、牧区经济［7］等多个方面。
温度、降水等是植物生长的重要影响因子，*收稿日期：2014-02-15接受日期：2014-07-03基金项目：内蒙古自治区气象局青年气象科技项目（nmqnqx201412）———内蒙古各月降水典型年大气环流特征分析；中国气象局2014年关键技术集成与应用项目“SWAP系统在内蒙古天气预报业务中的应用推广”（CMAGJ2014M11）通信作者：张超（1984-），女，内蒙古呼和浩特人，工程师，硕士，主要从事农业气象研究。
E-mail：278384173@qq．com12/2014草业科学（第31卷12期）这些因子单独或复合的变化势必引起植物在不同尺度上的变化［8］。
研究表明［9-10］，在温度升高和降水减少的情况下，草地生产力呈持续下降趋势［11-12］，尤以荒漠草原最为明显［13］。
自然条件严酷的内蒙古荒漠草原在我国占据着特殊的生态地理位置［14］，该地区气候变化敏感度高［15］，社会和经济条件复杂，是气候变化响应的脆弱带［16］。
GIS 空间插值功能可以按照一定地学统计原理，根据点状分布的气象观测资料估算出一定范围内网格点的值［17］，使荒漠草原气候变化分析结果不只体现站点特征，并且用面状分布数据描述气象要素的时空间分布变化。
本研究为了分析内蒙古荒漠草原不同时间尺度下气候变化特征及趋势，选用研究区域多年连续的气象观测站点资料，采用气候诊断分析与GIS 空间分析相结合的方法，加深对气候变化背景下荒漠草原气象要素的时空变化趋势认识。
气候诊断分析包括基本气候状况、不同时间尺度气象要素变化的显著性检验和定量分析3个方面。
1材料与方法1．1研究区概况荒漠草原主要分布于内蒙古中部偏北地区［18］，研究区域横跨巴彦淖尔市、包头市、乌兰察布市、锡林郭勒盟，可以划分为中温型荒漠草原和暖温型荒漠草原两个类型，根据全国第二次土地调查数据，荒漠草原分布及地形如图1所示。
该区域地貌单元复杂，整个地形南高北低，最低海拔805m ，最高海拔2353m ，南部和西南部为阴山山脉，海拔1300m 以上；北部及东部为高原和丘陵区，海拔1000 1300m ；四子王旗北部、苏尼特右旗北部、二连浩特、苏尼特左旗中部有东西走向的二连盆地，海拔低于1000m 。
1．2数据说明根据内蒙古荒漠草原分布，本研究选择区域内及周边9个国家基准气象站数据为研究对象（图1）。
所有气候数据来源于内蒙古气象信息中心，包括1961－2011年的年平均气温、年降水量和年平均风速；1961－2011年的逐月平均气温、累计降水量和平均风速。
其中，乌拉特后旗气象站自1974年1月开始气象观测，气候数据涵盖1974－2011年。
1．3研究方法1．3．1变异系数变异系数（CV ）可以消除量纲和平均数不同的影响，反映气象要素历年变化的离散程度。
用SD 表示气象要素随时间变化的标准偏差，a 表示平均值，变异系数定义为标准差与其平均数的比，变异系数越大代表气象要素随时间离散程度越大。
图1内蒙古荒漠草原分布及地形示意图Fig．1Distribution and terrain of Inner Mongolia desert grassland3122PＲATACULTUＲAL SCIENCE （Vol．31，No．12）12/2014CV =SDa（1）1．3．2线性倾向估计法用x i 表示样本量为n 的某年的要素值，用t i 表示与x i 相对应的时间，计算要素值x i 与时间t i 的相关系数（r ）与回归系数（b ），a 为常数。
相关系数表示气候变量与时间之间的线性相关的密切程度［19］，r ＞0表示正相关，r ＜0表示负相关，r =0表示不相关；回归系数表示气候变量的趋势倾向，b ＞0表示随时间的增加气候变量呈上升趋势，b ＜0表示随时间的增加气候变量呈下降趋势，回归系数的大小反映了气候变化趋势上升或下降的速率，即上升或下降的倾向程度。
x i =a +bt i （2）r =∑ni =1t i 2－1n （∑n i =1t i ）2∑ni =1x i 2－1n （∑n i =1x i ）槡2（3）1．3．3反距离权重插值空间插值的方法不仅可以提高气象资料的利用水平，而且可以提高空间分布计算的精度，本研究采用反距离权重插值法计算要素的空间分布。
该方法是根据空间站点的采样数据，以待计算的插值点与采样点（1，2，3，…，i ，…，N ）间的直线距离（d i 0）作为权重，进行加权（p ）平均计算，离插值点越近的采样点赋予的权重就越大［20］。
以λi 表示待插值点的计算结果，权重指数p =2，确定权重的公式如下所示。
λi =D －p i 0/∑ni =1d －pi 0（4）2气候诊断分析2．1基本气候状态根据1961－2011年的年平均气温、年降水量和年平均风速分析荒漠草原基本气候状态，包括历年均值、历年极值和变异系数3个方面。
2．1．1气温位于内蒙古荒漠草原最北端的那仁宝力格年平均气温（0．8ħ）明显偏低，其余各站年平均气温在3．6 5．3ħ（图2），呈现西高东低的分布特点。
1998年与2007年多站点出现最高年平均气温，图2各站点年平均气温和极值Fig．2Average and extreme temperature of each meteorological site除乌拉特后旗偏高3．6ħ外，大部分地区偏高1．7 2．3ħ；最低年平均气温出现在20世纪60年代末期和80年代中期，较历年平均值偏低1．6 2．1ħ。
荒漠草原大部地区年平均气温的变异系数在0．16 0．29，那仁宝力格（1．21）平均气温离散程度最大（图3）。