基于遥感的江淮流域植被变化对气候的响应研究开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，全球气候变暖一直是全世界关注的焦点，其引起的气温升高，降水分配不均等气候变化对全球陆地、海洋生态系统产生了不良影响，也直接或间接影响着人类的生存与发展。植被是生态系统的主要组成部分，大气中的光、CO2、水为植被光合作用提供基本原料，植被通过光合作用与大气进行着物质与能量的交换，同时光合作用产物形成的生物量又直接反映着区域气候变化状况及水热条件，因此其在维持全球碳平衡、减缓温室气体浓度上升、维护全球气候稳定等方面具有不可替代的作用。因此，观测和评估气候变化及植被对气候变化的响应是人类应对全球变化必需解决的问题。目前，国内外对于气候变化与植被的相互关系研究很多，主要是区域及大陆尺度植被活动对气候变化的响应以及植被变化对气候的反馈作用上，且涉及技术及模式也越来越先进，但研究区域多集中在植被对于气候变化较敏感区域，对于我国江淮流域而言，此类研究不多。江淮地区自明清时期以来就由于人口众多而成为我国重要的农耕地区，并且现今江淮地区经济飞速发展，各城市迅速崛起。因此为了保护无论在历史上或是现今都有重要意义的江淮地区，为了创造更好的发展环境和条件，在面临全球气候剧烈变化的情况下，分析和研究江淮地区气候变化状况、植被的区域分异规律及植被活动对气候变化的响应，对江淮区域生态环境监测、保护与合理利用都具有重要意义。

2. 国内外研究现状分析

国内外对于植被与气候之间响应的研究很多。大多数研究应用遥感与地理信息系统（gis）技术，将归一化植被指数(ndvi，normalized differencevegetationindices)等遥感数据和气象资料相结合，进行分析研究。研究选取的资料时间跨度不等，对于陆地区域，郑有飞等人[1]选取19822003年数据与资料对贵州省植被覆盖变化及其对气候变化的响应进行研究；对于海洋区域，智海等人[2]选取1960年代至21世纪初期四十年间的数据与资料进行印度洋海温异常对南亚区域净初级生产力影响的数值模拟研究；同时研究的内容也多种多样，包括植被与主要气侯因子的响应，植被分布、植被多样性和植被生产力对气候的响应以及气候对于植被变化的响应等方面的研究。

对于各气候因子对植被变化的影响，国内学者研究较多，多集中在陆地区域，涉及范围很广，且不同区域研究的结果各不相同，但总体上都可得出一个相同的结论，即相较于其他气候因子来说，气温与降水是对植被产生影响的最主要因子，且在不同时间、空间尺度上，温度与降水对植被表现出不同程度的影响。陈怀亮等[3]对我国黄淮海地区植被活动对气候变化响应的时空特征进行的研究结果表明，对黄淮海地区植被而言，在年尺度上，温度是敏感性最强的气候因子，在季尺度上，温度、降水的敏感性最强。孙善磊等[4]对典型干湿区植被与气候因子的相互响应关系进行的研究结果表明，干旱地区植被对降水的变化较为敏感；半干旱地区植被对温度和降水的变化均较为敏感；而湿润地区植被对温度的变化敏感。陈旭

等[5]对中国南部区域植被与气候关系进行初探研究，结果表明，随时间推移和全球变暖加剧，植被类型变化呈加剧趋势；温度作为植被变化的主要因素导致热带与温带植被的交错带成为气候变化的敏感地带，在co2浓度倍增导致温度、降雨量、最低温都显著增加后，研究区域植被变化率最大地带由北回归线边缘带的24.5n北移到25.5n。

对于植被分布、植被多样性和植被生产力对气候的响应，国内外学者也有很多研究，总结出温度与降水是影响植被分布、植被多样性和植被生产力的最主要因子。刘崇欣等[6]对黔西北山地气候与喀斯特植被分布关系的初步研究表明，温度是决定植被分布的主要条件，年降雨量和它在各季节的分配决定着植被类型的分布；该地区植被分布具有次生性强、过渡性明显及多样性丰富等特征。刘先华等[7]对内蒙古锡林河流域植被多样性特点及其与气候因子的关系进行的研究结果表明，水热因子是影响锡林河流域植被多样性空间分布格局的重要因子，水热因子空间分布规律与锡林河流域植被丰富度和shannonwiener植被多样性指数均呈明显的自东南往西北的减少趋势。张景华等人[8]对青海气候变化趋势及对植被生产力影响进行的研究结果表明，44年来青海各地气温均在升高，北部比南部增温明显,年降水量变化平稳，但北部比南部有所增加，南部植被地上净初级生产力逐年降低，东北地区则相对平稳；模拟计算表明，由于青藏高原植被的生长主要受温度条件的限制，在未来气候增暖，降水不变或增加的趋势下，植被地上净初级生产力均有所增加。国外学者对这方面的研究范围也极广，其中对于热带地区及极地地区的研究相较其他地区稍多，且多集中在气候变暖对热带地区及极地地区植被的影响上[9]。olthof.i和

r.latifovic[10]对北半球高纬度地区及北极地区ndvi数据进行研究，结果表明，在气候较湿润的北方高纬度地区，短期范围内的气温异常提高了维管束植物的生产力，但抑制了非维管束植物的生产力；而在长期范围内来看，维管束植物及非维管束植物的生产力均有提高，但相较于非维管束植物，维管束植物生产力提高的程度更大。

对于气候对植被变化的响应，国内学者研究结果表明，主要表现在气温和降水对植被变化的响应上。曾红玲等[11]在全球植被分布对气候影响的数值试验中得出植被的存在使热带和中高纬度森林带的蒸发和相应的高层凝结潜热加热增强，从而增强了经圈环流的上升支，使冬季在热带和南半球中纬度降水增多，夏季在热带和北半球中高纬地区降水明显增多，而经圈环流下沉支的增强致使副热带降水减少且更干旱；同时，植被的存在使大陆潜热释放增强，气温下降。丁一汇等[12]对植被变化对中国区域气候影响的数值进行模拟研究，结果表明大范围区域植被变化对区域降水、温度的影响非常显著，内蒙古地区土地沙漠化可导致中国北方大部分地区降水减少，尤其加剧了华北、西北地区的干旱，西北地区绿化有利于黄河流域降水增加，而长江流域和江南地区降水却有不同程度的减少，可以一定程度地减少洪涝灾害；气温变化比降水更显著，植被退化使当地气温明显升高，植树造林使当地及周围地区冬偏暖、夏偏凉。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

我国对于植被变化与气候因子的响应研究多集中在生态环境脆弱，对气候变化较敏感区域，对于气候较温和、生态环境较好的江淮流域，此类研究不多。本课题旨在研究江淮流域植被变化与气候因子的响应：

1、收集江淮流域近五十年来气象观测资料，分析近五十年来江淮流域气候变化情况及变化原因；

4. 研究创新点

1、利用卫星遥感手段获取江淮流域植被变化特点；

2、结合基本气候要素站资料，研究NDVI变化与温压湿风等之间的关联，揭示江淮流域地区气候-植被响应关系。