气候变化背景下秦岭太白红杉的时空响应

发布时间：2020-07-19 08:15

【摘要】：秦岭是中国重要的地理界线,太白山是秦岭山脉最高峰。太白红杉作为气候变化敏感地带—林线区域的特有树种,研究其植被变化以及对气候的响应具有重要意义。本文以1959-2013年太白山保护区周边15个气象站点和2012-2014年的11个高山气象站的实测数据、四幅不同年份的遥感影像、近14年来MODIS和SPOT连续NDVI数据、DEM图像为基础,采用空间分析方法,探究了不同时空尺度的气候变化特征及差异、近14年来太白红杉植被变化规律和对气候的响应关系,以及近24年来太白红杉连续分布上限的位置移动和其气候效应。并获得如下结论：(1)55年来太白山保护区和高海拔区域气温均呈显著上升趋势,降水呈不显著下降趋势,但近14年来气候呈现暖湿化趋势。1959-2013年太白山保护区年平均气温上升速率为0.329℃/10a(P0.05),年平均降水变化速率为-8.045 mm/10a;于1998年发生增温突变,气温变化主周期是20年；降水序列振荡主周期是27a。高海拔区域年平均气温上升速率为0.244℃/10a(P0.05),年平均降水变化速率为-7.943 mm/10a；在2001年发生增温突变,气温变化主周期为30年；降水分别于1969年和1985年发生增加和减少的突变,震荡主周期是25年。在14年尺度上气候呈暖湿化趋势,气温与降水量均增加。(2)突变后研究区气温呈显著上升区域比例均增加,北坡增加速率高于南坡；降水由降低转为增加趋势。55年来,突变前后太白山保护区平均气温呈显著或极显著上升的区域所占比例由43.59%上升至86.76%,高海拔区域由49.71%上升至80.43%;高海拔区域突变前后气温变化率均低于太白山保护区整体,且西部升温速率降低,中部地区升温显著。突变前高海拔区域降水量下降的区域占25.23%,突变后整体均呈增加趋势,均未达到显著。北坡气温升温速率较低,突变前后北坡年平均气温呈显著或极显著上升的区域所占比例由37.61%上升至88.27%,南坡由32.73%上升至76.53%;北坡基本表现为由北向南升温速率逐渐增加,而南坡主要表现为东西向的差异。降水空间分析显示东北部地区降水量迅速增长,西部降水整体减少。(3)14年来研究区NDVI有上升趋势,且太白红杉生长季延长。太白红杉上部和下部区域NDVI呈上升趋势,中部区域NDVI下降；半阴坡的NDVI增加最明显。2000-2013年来NDVI年平均增加速率为0.01/10a,以冬季上升速度最快；高海拔区域NDVI上升趋势比保护区显著；北坡NDVI呈上升趋势而南坡相反。太白红杉生长季开始于第15旬结束于第30旬,生长期14a来延长了23天。太白红杉在太白山海拔3150-3300 m处分布最广泛。海拔2800m处植被覆盖度最大,且平均NDVI增长；3300m以上区域NDVI增加最快,上升速率为0.015/10a。14年来位于半阴坡的太白红杉分布比例最大,NDVI增加速率最快,为0.021/10a。(4)24年来太白红杉分布上限海拔位置持续上移,年平均0*C等温线上移。1990-2013年太白红杉分布上限东、中、西三段平均海拔上升幅度分别为60.24、32.56和43.62 m,分别有79%、63.14%和50.49%的区域海拔位置升高；年平均0℃等温线的平均海拔上升408.91 m;东、中、西部气温变化幅度分别为1.85、1.93和1.28℃,降水量分别下降100.18、72.86和25.24 mm。(5)14年来气温对太白红杉的影响大于降水,且春季干暖化已影响到太白红杉。2000-2013年研究区年平均气温与NDVI呈正相关的区域占76.53%,有31.3%达到显著；月平均NDVI对月平均气温的响应存在3-4个月滞后期。东部地区正相关性最明显,由东自西逐渐减弱并变为负相关,且南坡相关性高于北坡。年平均降水与NDVI呈负相关的像元占研究区的63.55%,有0.98%的区域相关性达到显著。空间分布上南坡多为负相关关系,北坡多为正相关。14年来平均NDVI与干燥指数呈不显著的负相关。年平均气温和7月平均气温对太白红杉达到显著正影响,4月平均气温和年干燥指数则呈显著负影响,其公式为：NDVI=0.36+0.656X年均温-0.01X4月均温-1.812X年干燥指数+0.009X7月均温。春季气候的干暖化现象会抑制太白红杉生长。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S791;P467
【图文】：

年平均降水量如０－１０００邋ｍｍ，主要集中于夏季，其中北坡５００－９５６ｍｍ，南逡逑坡８００－１１００邋ｍｍ；年均温５．９－７．５邋°Ｃ，北坡略高于南坡。保护区大部分森林属天然林，逡逑森林覆盖率高达８０％。图２．１为太白山保护区在秦岭山地的主要分布位置。逡逑１０７。东逦１０８。巧逦１０７，？０＊々；逦１０７。４５呀：逡逑图２？１研巧区及其周边各气象站点位置（ａ）和太白山保护区地形图（ｂ）逡逑９逡逑

广泛分布于秦岭高海拔山区，Ｗ太白山最为集中，太白山保护区内几乎包括所有逡逑太白红杉，佛坪、周至、牛背梁等保护区内也有分布。太白红杉分布海拔范围主要为逡逑２８００－邋３３５０邋ｍ的中山至亚高山地段。图２．２为太白红杉在太白山保护区的主要分布位置。逡逑太白红杉多分布于太白山保护区海拔２８００ｍｙｊｉ，为了更好地研究太白红杉分布区的逡逑气候变化特征，将海拔＞２８００ｍ作为高海拔区域单独分析。逡逑Ｊ邋Ｉ逡逑

本文编号：2762161