青藏高原不同区域植被对降水年际变化的响应.pdf

第1 4卷第1 4期2023年7 月黑龙江科学HEILONGJIANG SCIENCEVol.14Jul.2023青藏高原不同区域植被对降水年际变化的响应张?萌,杜福光,张潇文（唐山师范学院资源管理系，河北唐山0 6 30 0 0）摘要：为了研究青藏高原降水量时空差异对不同区域植被的影响，通过获取2 0 1 6 一2 0 2 0 年不同时间节点青藏高原降水数据与ND-VI数据，采用定性与定量研究方法，分析不同降水量对不同区域植被的影响程度。结果表明，青藏高原降水时间分布呈由东南向西北方向递减的变化规律，甘肃南部、青海北部、新疆南部及西藏西部部分地区降水量与植被的相关性明显。关键词：青藏高原；降水；NDVI;皮尔逊相关系数中图分类号：Q945Response of Vegetation in Different Regions of Qinghai-Tibet Plateau(Department of Resource Management,Tangshan Normal University,Tangshan 063000,China)Abstract:In order to study the influence of temporal and spatial differences of precipitation on vegetation in differentregions of Qinghai-Tibet Plateau,based on the precipitation and NDVI data of Qinghai-Tibet Plateau from 2016 to 2020,the influence degree of different precipitation on vegetation in different regions is analyzed by qualitative and quantitativeresearch methods.The results show that the temporal distribution of precipitation over the Qinghai-Tibet Plateaudecreases from southeast to northwest,there are obvious correlations in southern Gansu,northern Qinghai,southernXinjiang and parts of western Tibet.Key words:Qinghai-Tibet Plateau;Precipitation;NDVI;Pearson correlation coefficients0引言青藏高原是亚洲内陆高原,有亚洲水塔之称,是中国最大、世界海拔最高的高原，南起喜马拉雅山脉南缘，北至昆仑山、阿尔金山脉及祁连山北缘，西部为帕米尔高原与喀喇昆仑山脉，东及东北部与秦岭山脉西段及黄土高原相接，草原面积占总面积的6 0%，占全国总面积的32%，主要分布于青藏高原中部与东部地区1-4,而高原的降水量变化对该地的草原生态具有重要影响。草原放牧业是青藏高原牧民的重要经济来源之一，也是青藏高原生态系统中的重要一环,做好青藏高原草原及草甸的生态保护及合理利用具有十分重要的意义。很多学者对青藏高原降水来源及时空变化特征进行了研究。黄鹏等5 探讨了青藏高原降水的时空变化特征，提出高原全年降水量为西北一东南向的均匀带状分布。李虎等6 分析了主要的水来源,得出南部边界输送的水汽对青藏高原有巨大的贡献。但收稿日期:2 0 2 3-0 5-2 4基金项目：唐山师范学院博士基金项目（2 0 1 9 A10)作者简介：张萌（2 0 0 1），女，本科生。研究方向：遥感信息提取。36文献标志码：Ato Interannual Variation of PrecipitationZhang Meng,Du Fuguang,Zhang Xiaowen数据来源及预处理NDVI数据来源及处理：数据来源于国家青藏高原科学数据中心整编的青藏高原NDVI数据集（国家青藏高原科学数据中心（），源数据来自MODIS产品，经过数据格式转换、投影、重采样等预处理流程，现有格式为TIFF格式，投影为Krasovsky_1940_Albers投影，数据空间分辨率1 0 0 0 m。选取2016一2 0 2 0 年的NDVI数据,利用ArcGIS统一空间坐标系。降水数据来源与预处理：数据来源于国家科技基础条件平台一国家地球系统科学数据中心（http：/）。国家地球系统科学数据中心19012021年中国1 公里分辨率（0.0 0 8 333）逐月降文章编号：1 6 7 4-8 6 46(2 0 2 3)1 4-0 0 36-0 3目前对青藏高原植被分布与降水时空变化关系的研究不多,为了研究二者的对应关系,利用青藏高原生长季降水分布数据及NDVI数据,采用皮尔逊相关系数,计算降水量与NDVI的相关性,得出降水对青藏高原不同地区植被的影响程度，有助于揭示与反映青藏高原植被一水汽的影响与互动关系，进一步促进青藏高原的生态保护。1资料方法1.1水量数据集。该产品具有长时间序列、较高分辨率、高精度的特征，可为我国历史降水格局变化分析、陆地生态系统模型气候因子驱动及其他区域尺度与降水相关的生态、环境、资源等变量的格局分析提供数据支持。选用该数据集中2 0 1 6 一2 0 2 0 年覆盖全国范围的降水数据，使用ArcGIS软件对数据进行格式转换、数据裁剪、投影转换、重采样等处理。1.2相关性分析采用皮尔逊(Pearson)相关系数,分析降水与草地归一化指数的相关性,计算公式如下：宫(x;-元)(y:-y)式中，r为相关系数；x、y 为各相关变量的平均值。相关系数r的取值范围为-1,1 ,其值越偏近于1 说明变量之间的相关性越高。2研究内容平均降水量分布。将2 0 1 6 2 0 2 0 年全国月均降水量数据导人Arc GIS软件中，利用裁剪工具，按照青藏高原的矢量图形进行裁剪，利用局部像元统计分析计算出2 0 1 6 一2 0 2 0 年的平均降水量，染成图。生长季降水量分布。将2 0 1 6 一2 0 2 0 年全国月均降水量数据导入ArcGIS软件中，根据青藏高原矢量图进行裁剪，利用像元统计工具分别计算2 0 1 6 一2 0 2 0年每年5 一9 月的累计降水,煊染成图。生长季降水与NDVI相关性计算。将NDVI数据与计算好的生长季降水数据导人Arc CIS软件中,统一坐标系并改为投影坐标,重采样数据并捕捉栅格,所有数据整理完成后根据公式计算相关系数，利用栅格计算器求平均，再根据公式分别求出分子、分母，利用栅格计算器计算分子与分母,求出每个栅格点的相关系数，煊染成图。80东90东100东F。St2016年3丝结果与分析3.1平均降水量空间分布由图1 可知,2 0 1 6 2 0 2 0 年平均降水量最大值为2405mm，分布于青藏高原南部地区；最小值为2 mm，分布于青藏高原西部地区,空间上呈现由东南向西北逐渐递减。70东(1)降水量/mm2.73191.167191.167436.131436.131794.158794.1561397.1441397.1442405.266F00图1 2 0 1 6 2 0 2 0 年平均降水量空间分布Fig.1Spatial distribution of average precipitation from 2016 to 20203.2生长季降水的空间分布由图2 可知,2 0 1 6 2 0 2 0 年青藏高原生长季（5 9月)降水整体相对稳定，呈现东南多西北少的情况。2016年5 9 月，累积降水量最高值为2 2 36 1 mm，最低值为1 0 mm。2 0 1 7 年5 一9 月，青藏高原累计降水量最高值为2 48 48 mm，最低值为37 mm。2 0 1 8 年59月，青藏高原累计降水量最高值为2 41 9 6 mm，最低值为47 mm。2 0 1 9 年5 9 月，青藏高原累计降水量最高值为2 4440 mm，最低值为1 mm。2 0 2 0 年5 9月，青藏高原累计降水量最大值为2 8 2 8 3mm，最低值为42 mm。其中2 0 2 0 年相比其他年份，中部地区的降水有所减少。2 0 1 6 一2 0 1 9 年西部部分地区降水与周围有明显差异，而在2 0 2 0 年该差异明显减少。80东90东100东非。StN80东80东90东100东F。St2017年N人90东80040002018年N100东N800km80东90东100东非St2019年St80东90东N2020年100东N降水量/mm高：2 8 2 8 3Fig.2 Spatial distribution of cumulative precipitation in growing season from 2016 to 2020低：1图2 2 0 1 6 2 0 2 0 年生长季累计降水空间分布373.3NDVI的空间变化由图3可知,NDVI在空间上呈现西北低东南高的情况，南部地区5 年内变化较为明显，其中2 0 1 6 年、80东90东100东非。t2016年FS80东90东100东F。StN2019年2018年、2 0 2 0 年南部地区NDVI较低，而2 0 1 7 年、2019年南部地区的NDVI较高。80东90东100东。StN人FS非F。s tS80东90东100东非。St2017年N人FS80东90东2020年2018年，100东N人NC4NDVI高：1.0 443.4相关性计算结果及分析通过计算可知，甘肃南部地区、青海东北部地区、新疆南部及西部地区与西藏西部地区的降水与NDVI的相关性较为明显，即降水对该地植被影响作用较强。西藏中部地区相关性性中等偏高,降水与NDVI的相关性适中。青海南部、西藏东部、四川西北部的相关系数较低,降水与 NDVI 的相关性较弱,即降水对该地区植被生长的影响较小,更多受到温度湿度等因素的影响较大，但并非降水对其毫无影响。生态保护要着重从降水角度对相关系数较高的地区进行保护与治理，如在旱季适时对降水与NDVI相关性较强的地区进行灌溉,在相关性较弱的地区要多关注其他气候因素。4植被生态保护措施通过对青藏高原降水与NDVI的相关性分析发现，甘肃南部地区、青海东北部地区、新疆南部地区、新疆西部地区、西藏西部地区的相关系数较高，降水与NDVI的相关性较为明显，需更加关注这些地区因降水不充分导致的生态环境恶化问题。可采用以下方法保护植被与生态：适当灌溉青藏高原极寒地区，不宜开展大规模灌溉，积极开展牧区草原节水灌溉，探索草原节水灌溉新模式。采用机械动力淋洒技术，利用蓄积山上的雪融水或泉水引人防渗衬砌渠，在常压下采用38低：-0.2 35图32 0 1 6 2 0 2 0 年NDVI空间分布Fig.3Spatial distribution of NDVI from 2016 to 2020参考文献：1】贾文毓，李引.中国地名辞源【M.北京：华夏出版社，2 0 0 5：1 0-20.2】张镱锂，李炳元，郑度.论青藏高原范围与面积J.地理研究，2002,21(01):1-7.3滑永春，萨如拉,包文学，等.降水对内蒙古草原植被生长影响J.东北林业大学学报,2 0 2 1,49（0 7）：47-5 5.4】欧阳志云，郑华.让青藏高原成为更好的生态安全屏障N.光明日报,2 0 2 2 0 5 -2 2(0 3).5】黄鹏，胡洁，边琼,等.1 9 8 0-2 0 2 0 年青藏高原降水时空变化特征分析J.农业灾害研究,2 0 2 2,1 2(0 8）：6 6-6 9.6李虎，潘小多.青藏高原水汽输送及水汽原地研究方法综述J.地球科学进展,2 0 2 2,37（1 0）：1 0 2 5-1 0 36.自流喷灌，无压力时利用拖拉机为机械动力，加装水泵、贮水箱、水管及淋洒器等设备给水加压，牵引灌溉设备，移动淋洒灌水。利用步行式喷灌技术在有地下水源与电力能源的地方打井开源，水泵提水，管道输水至步行式喷灌设备，动力移动喷灌。采用集雨滴灌技术,将雨水集蓄与滴灌相结合,在牧民居住相对集中的地方把温室暖棚、牲畜防寒棚、人居屋舍作为集雨场收集雨水,采用滴灌或渗灌等微型节水灌溉方法对网围栏内的牧草进行补充灌溉。这些节水灌溉措施可解决水源难以保障、能源动力不足等问题，喷洒均匀，移动方便，满足开源节流与节水灌溉的需要。