全球气候变化对我国自然资源的影响

阐述全球气候变化的现状和趋势,探讨了气候变化对我国水、森林和土地等自然资源的影响,以期为合理开发利用自然资源提供理论依据.     

基于资源卫星图像对NDVI进行大气修正的一种简单方法

在遥感应用领域，植被指数己被广泛用来定性和定量表征植被覆盖度及其生长状况。由于大气变化的影响，使植被指数未能真实反映地表植被的真实分布状况，造成其应用的局限性。提出了一种简易方法，仅通过中巴资源卫星(CBERS：China Brazil Environment Resoure Satellite)图像的第3、第4波段中的水体，推算卫星接收到的大气程辐射，消除了大气对归一化植被指数(NDVI：Normalized Differece Vege—tation Index)的影响，减小植被指数所受的大气影响。应用结果表明，该方法能使植被指数较好地反映植被的生长及分布状况。     

Comparison of the Influence of Interannual Vegetation Variability between Offline and Online Simulations

This study investigates the influence of interannual vegetation variability. Two sets of offline and online simulations were performed using the Community Earth System Model. The interannual Global LAnd Surface Satellite （GLASS） leaf area index （LAI） dataset from 1985 to 2000 and its associated climatological LAI were used to replace the default climatological LAI data in version 4 of the Community Land Model （CLM4）. The re- sults showed that on a global scale, canopy transpiration and evaporation, as well as total evapotranspiration in offline simulations were significantly positively corre- lated with LAI, whereas ground evaporation and ground temperature showed significant negative correlation with LAI. However, the correlations in online simulations were reduced markedly because of interactive feedbacks between albedo, changed climatic factors and atmospheric variability. In the offline simulations, the fluctuations of differences in interannual variability of evapotranspiration and ground temperature focused on vegetation growing regions and the magnitudes were smaller. Those in online simulations spread over more regions and the magnitudes were larger. These results highlight the influence of interannual vegetation variability, particularly in online simulations, an effect that deserves consideration and attention when investigating the uncertainty of climate change.     

城市植被对冬季气象要素影响的数值模拟研究

为认识并量化城市地区自然植被对城市气象特征的综合影响及其在不同季节的变化趋势,本文基于区域边界层模式(Regional Boundary Layer Model,RBLM),利用敏感性数值试验的方法量化评估了冬季背景下,城市植被对苏州地区气象要素的综合影响,及其在不同绿化情境下的变化特征。研究结果表明:冬季城市植被会导致气温及城市热岛强度的下降,下降幅度随着植被覆盖率的提高而增大,当市区树木覆盖率分别为0、20%和40%时,日平均城市热岛强度分别为1. 8、1. 4和1. 0℃。与苏州市真实绿化情境相比,市区树木覆盖率分别为20%和40%的理想试验方案,可以导致市区日平均气温分别下降约0. 23℃和0. 84℃。城市植被还会通过叶面及土壤表面的蒸发蒸腾作用,增加空气中的水汽含量,当市区树木覆盖率分别为0、20%和40%时,中午时空气比湿分别为2. 46、2. 61和2. 78 g·kg~(-1)。相同覆盖率条件下,草地绿化方案对气温和空气湿度的影响要明显弱于树木。城市植被会对区域地表能量平衡过程产生明显影响,使到达地面的太阳辐射减少,地面温度降低。当树木覆盖率分别为0、20%和40%时,中午地表净辐射通量最大值分别为433、382和332 W·m~(-2)。地面温度的下降以及植被、土壤的蒸发蒸腾作用,使感热减少,潜热增加。自然植被对城市气象要素的影响在冬季要明显弱于夏季。     

太湖五里湖生态重建示范工程—大型围隔试验

五里湖是太湖北部富营养化程度最为严重的一湖湾．从2004年1月起,为了改善水质,重建五里湖生态环境,在五里湖南岸建立了一个面积为10×104m2示范工程试验区,采用多技术措施集成应用,开展湖泊生态重建技术研究．经过近2年的生态重建研究与实践,在示范工程试验区内建立了挺水植物、浮叶植物和沉水植物群丛23个,水生植物种类从生态重建前的零上升至15科、22属、32种,水生植物的多样性指数(Shannon-Wieher index)达到2．33,覆盖度达到40％- 55％．水质监测结果表明,示范工程区内水体的TN、TP、NH4-N、NO3-N、NO2-N及PO4-P的平均值分别比示范工程区外下降了20．7％、23．8％、35．2％、21．1％、45．6％和54．0％,TN、TP分别下降至2．50mg／L、0．080mg/L以下,水质得到明显改善,达到或低于“浅水湖泊稳态转换理论”指出的向“稳定清水态”转换的临界值,水体透明度(SD)平均值也有较大幅度提高,平均从0．39m提高至0．70m;初步实现湖泊水体从藻类占优势浊水态向大型水生植物占优势的清水态转变．因此重建与恢复湖泊生态系统要从沿岸带着手,首先重建湖滨带结构与功能,通过湖滨带水生生物一系列反馈机制, 逐步改善湖泊水质,最终实现沉水植被恢复;湖泊敞水区应主要采用生物操纵技术措施来实现湖泊生态恢复．     

岩石边坡基质-植被-大气系统的水分循环

基质-植被系统是岩石边坡植被护坡工程的主要功能构件,其水分循环过程影响工程效应的实现.以高羊茅为建植植物,用TDR水分测定仪对不同表面处理、不同坡度的模拟边坡进行了1年的定位观测试验,研究了岩石边坡基质-植被-大气系统的水分循环过程.结果显示:坡度是影响岩石边坡基质-植被-大气系统水分循环的主要制约因素,坡度增加不仅降低坡面的实际受雨量,同时影响基质的水分输入,系统的蒸散量随坡度增加而降低,但变化幅度较小;试验地气象条件下,生长季的自然降水可满足45°及0°坡面植被所需,75°坡面则出现水分亏缺;由于基质良好的水分物理特性,坡面产流为蓄满产流,受降雨特征及基质初期含水量的影响较小,在同一时空条件下,不同坡面处理的基质含水量表现出微小差异,为喷射混凝土面>灰岩>砂岩.研究从水分循环角度提出了植被护坡技术应用的工程调整措施,为工程应用提供了必要的技术理论支持.     

基于时间序列植被指数资料的承德市植被覆盖时空演变分析

承德是京津冀地区重要的水源涵养区和防风固沙区,是京津冀生态环境支撑区的重要组成部分,其植被状况将直接影响着区域生态环境质量的改善。基于MOD13Q1时间序列NDVI资料,利用线性回归分析法、像元二分法、稳定性分析法等测度承德市全域2000—2018年植被覆盖时空演变特征,并分析气候、地形等因素对植被覆盖的影响。结果表明:（1）承德市全域植被状况年际变化总体发生了改善,植被生长季夏季的NDVI值最高,月度变化中7月份NDVI值最大,多年均值达到0.775 2。（2）植被年际变化趋势显著性存在空间差异,植被指数极显著增加区域面积最大,占比59.08%,而极显著减少和显著减少的区域面积较小,分别占全域的0.76%和0.58%,主要分布在承德市中部、南部等地区。（3）承德市各区县植被覆盖状况均以较高覆盖度为主,面积达到45 585.69 km2。在多年植被覆盖度稳定性格局中,西北部波动较大,其余大部分地区稳定性好,波动较低。（4）承德市NDVI受5—7月份降水量和月均温的影响较大,植被的长势可能受到了前期气象条件的滞后效应影响。地形特征对承德全域植被覆盖状况也有一定的影响,总体来看承德市地势低平地区的NDVI值相对较低。研究结果可为承德市加强重要区域生态保护、优化国土空间开发格局和科学制定生态修复措施提供参考。     

藏北草地资源及其演化趋势——以申扎地区为例

申扎地区属青藏高原南羌塘高寒草原区，具有典型的高原植被。根据水体条件、植被组成和地貌特征等，划分了7种草地植被类型和2个木本植物分布区。藏北地区生态系统十分脆弱，高原植被面临严峻的破坏、退化和沙漠化环境，生物链严重失调，高原鼠兔由于几乎没有天敌而大量繁殖。对高原草地的破坏因素进行分析认为：高寒、冻融作用、地下水位下降、雪线上升和冰川萎缩、猖獗的鼠害、超载过牧是高原植被(草地)退化的主要因素，其中高寒、缺水、鼠害和超载过牧是最重要的原因。藏北申扎地区年降水量与年蒸发量比例为约1：9，湿地和植被供水系统受到严重损害，造成大面积草场萎缩，形成了环状草地退化带。藏北草地向恶化方向发展是不可逆的，根治鼠害，改良牲畜品种，提高经济效益，可以减缓草场退化速度。     

1996—2015年黄河源区植被覆盖度提取和时空变化分析

研究黄河源区植被覆盖度时空变化对于深入理解青藏高原多年冻土区在气候变化和人类活动双重作用下的植被响应,以及为黄河源区生态环境保护和治理提供决策具有重要的意义。以陆地卫星（Landsat）影像为主要数据源,利用多端元混合像元分解模型（Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis,MESMA）,完成了1996—2015年黄河源区4.4万km²、7个时相的植被覆盖度提取,并基于转移矩阵和一元线性回归趋势法分析了植被覆盖度变化情况。结果表明：黄河源区东南部植被覆盖度较高,西北部植被覆盖度较低,且植被覆盖度在空间上由东南向西北呈递减趋势。1996—2004年植被覆盖度整体呈下降趋势,2004—2015年植被覆盖度呈增加趋势。1996—2015年植被覆盖度呈增加趋势的区域占57.25%,基本不变的区域占16.02%,植被覆盖度呈下降趋势的区域占26.73%。植被覆盖度下降的主要原因是黄河源头及一些河谷地带、环湖地区受人类影响较大,且东南部海拔较低地区受到过度放牧的影响。尽管黄河源区1996—2015年植被覆盖度总体呈改善趋势,但毒杂草的面积也由1996年的16 060 km²增加到2015年的22 942 km²,20年间增加了6 882 km²,毒杂草面积的增加对黄河源区局部地区畜牧业的发展有不利影响。     

MODIS NDVI时间序列在三江平原湿地植被信息提取中的应用

以三江平原为研究区,利用多时相的中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)影像数据,采用一种基于归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)时间序列的监督分类方法获取了研究区湿地植被的分布数据。监督分类以NDVI时间序列的波形所反映出的植被物候特征作为分类器,将离散的傅立叶变换应用于NDVI时间序列以减少高频噪声对分类的影响,并运用傅立叶变换后波形幅度和相位的相似性来确定像素的归属类别。根据研究区植被的物候特征的差异,区分出7种地表(沼泽、沼泽化草甸、滩地、水田、旱地、灌木和林地)的植被类型,得到三江平原2005年湿地植被的分布数据。该方法的总体分类精度达到79.67%,Kappa系数为0.752 5。研究表明,基于MODIS多时相NDVI数据,采用基于傅立叶组分的相似度分类方法可以客观、经济、快速的提取湿地植被分布数据。