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大兴安岭地区树轮宽度对气候变化的响应及NDVI重建研究

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大兴安岭地区处于高纬度多年冻土分布区域且境内森林广布,由于该区域对于气候变化的敏感程度较强,因此受到了众多专家学者的关注和研究。近年来气候呈现出干暖化的走向,森林生态系统势必也会随着周边环境的改变而发生一系列变化,干暖化可能会破坏森林生态系统的平衡与稳定。而树木年轮作为一种获取简便、样本分辨率高的“气候指示器”,可用来开展对植被覆盖度的重建研究以及树木生长对气候变化的响应分析。本研究选取2019年6月采集的大兴安岭地区塔河样地和新林样地中的落叶松树轮样本,结合1983-2018年塔河、新林气象站的月平均温度、最低温度、最高温度、降水量数据以及月尺度的标准化蒸散指数SPEI和2001-2018年季节尺度的地表温度数据,分别计算出树轮样本数据与各气候因子的Pearson相关系数来获取其中的相关关系,以此研究树木生长对于气候变化的敏感程度;以大兴安岭地区的植被覆盖度为研究对象,根据两组样芯分别建立出的树轮宽度年表数据,获取了1983-2000年的GIMMS数据集以及2001-2018年的中科院NDVI月度数据集,试图探究研究区域的NDVI时空变化规律,尝试得出NDVI的重建序列方程。通过研究得到的结果如下: (1)大兴安岭地区树木径向生长与历史时期气温和降水量的响应关系具有差异性,塔河样地对于月平均温度的响应主要集中在夏季、对于月最低温度的负响应集中在夏季和冬季,新林样地对次年12月和当年6-8月的月降水量变化较为敏感。 (2)大兴安岭地区的地表温度LST始终具有东南地区略高,北部和西南部偏低的特点,且在不同季节间的年均值差异较大。树木径向生长与地表温度LST的响应关系具有差异性,塔河样地的落叶松标准化年表(STD)与夏季LST平均值相关性较强(R塔河=0.506),新林样地树木生长受到与LST的影响较弱。 (3)大兴安岭地区的SPEI变化主要为下半年SPEI指数逐步下降呈现干旱的趋势,其与塔河地区落叶松STD年表的负响应关系体现在前一年12月至当年3月的时段内,而SPEI不是影响新林样地树木生长的主要因素。在植被覆盖度NDVI平均值和SPEI二者的负相关关系均在10月达到较高的水平(R塔河=-0.361,R新林=-0.521)。 (4)大兴安岭地区的NDVI变化是根据当地植被的不同生长阶段来决定的,通常在前一年11月至当年3月的数值偏低而在6-8月时达到较高值,9月后植被停止生长NDVI再次降低。大兴安岭地区树木径向生长与NDVI的响应关系具有差异性,塔河样区树木生长对5、6、7月的NDVI变化较为敏感,其中显著程度最强的为7月,基于STD年表重建7月NDVI得到1959-2018年的重建方程。利用5a滑动平均进一步研究NDVI变化曲线发现重建序列具有2个较高值阶段和3个较低值阶段。

都彦廷

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气候变化 NDVI重建 树轮宽度 树木生长

硕士

地图学与地理信息系统

张冬有

2021

哈尔滨师范大学

中文

S7