气候变化背景下的北洛河流域植被生态系统时空格局演变分析

气候变化背景下的北洛河流域植被生态系统时空格局演变分析当今社会,气候变化已成为普遍关注的重要问题。

它对自然生态系统和社会经济的平衡发展造成了严重的威胁,特别是在环境脆弱的地区,其影响更为显著。

北洛河流域地处黄土高原,地形地貌复杂多变,植被类型多样,水资源缺乏,水土流失严重,加之近些年,在气候变化和人类活动影响下,植被生态系统呈现结构与功能退化状态,流域水土流失加剧,生态环境变化迅速,生态保护面临严峻的挑战。

因此,在气候变化的背景下,探讨北洛河流域植被生态系统对气候变化的响应具有重要的理论和实际意义。

本文以北洛河流域为研究区,以2000-2014年间的MODIS数据和流域内及其附近10个气象站点的日值气象数据为数据源,分析了气温、降水和太阳辐射的时空分布格局及变化趋势,研究了植被生态系统的地表蒸散发、净初级生产力、水分利用效率的时空分布及变化特征,并在此基础上探讨了植被生态系统对气候变化的响应关系。

得到的主要结论如下:(1)北洛河流域2000-2014年间平均气温呈现出非对称性变化特征。

2000-2014年平均气温呈下降趋势,倾向值为-0.15℃/10a,生长季的平均气温呈上升趋势,四季的平均气温除秋季呈上升趋势外,其它三个季节均呈下降趋势,以秋、冬季的变化最为明显;年均降水量大部分地区呈增加趋势,呈增加趋势的面积占88.21%,生长季的平均降雨量也呈现增长趋势,在季节上,春、秋、冬季的降水量均减少,夏季的降水量增加;年均太阳辐射呈渐变的条带状由东南向西北逐渐增大,大部分区域呈减少趋势,生长季的太阳辐射也呈现减少趋势,且减少地区的面积占95.29%,比年变化更为显著。

(2)北洛河流域2000-2014年间ET变化特征明显,2002-2004年、2012年、2014年为蒸散“大年”,年内ET呈单峰型
分布格局,集中在5-9月份,季节变化明显;年均NPP分布总体上呈现出从南向北递减的趋势;15年间北洛河流域植被净初级生产力成波动增加趋势,波动幅度为147.39 gC·m-2·a-1,年际增加趋势为5.6 gC·m-2·a-1;植被水分利用效率成波动增加趋势,15年间年水分利用效率变动区间为0.6-0.82 gC·mm-1·m-2,有改善的趋势,但其变化趋势不明显,大部分地区都处于比较稳定的状态。

(3)北洛河流域2000-2014年间年平均气温呈略微下降趋势,夏季平均气温、春季平均气温也均呈现轻微下降趋势;年均降水量、生长季降水量、夏季降水量均呈现增加趋势;年均太阳辐射呈条带状由东南向西北逐渐增加,流域的大部分区域年太阳辐射呈减少趋势,夏季和生长季的太阳辐射也均表现出减少趋势;而年均WUE却呈现稳中有升的态势,说明该流域的温度、太阳辐射在一定程度上已经高于了植被正常生长的需要,温度、太阳辐射目前不是该流域植被生态系统的限制因子;年WUE与年太阳辐射、年平均气温的相关性均受夏季太阳辐射的影响显著,夏季太阳辐射与平均气温对植被年WUE的贡献较大;流域年WUE与不同时段的降水量均有较强的相关性,每个时段的降水对年WUE的影响都很重要,但夏季降水对北洛河流域的影响最大,流域年WUE与降水量的相关关系起主导作用的是夏季降水量与年WUE的相关关系。

(4)北洛河流域2000-2014年间的平均气温呈略微下降趋势,年均降水量呈增加趋势,年太阳辐射呈减少趋势,而年WUE却呈现稳中有升的态势,发现温度、太阳辐射不是该地区的限制条件,降水量是制约该流域植被生态系统的主要因子;通过年WUE与不同时段气象因子的相关性分析发现,年WUE与夏季的气候因子的相关性最强;因此,夏季的降水量是影响北洛河流域植被生态系统最重要的一个因子,如何根据该流域植被生态系统的夏季需水量供应植被用水是该地区管理工作的重点,这将严重影响该流域植被生态系统的生长
状况,进而影响该地区生态环境及社会经济的发展。