引言
2012年全球陆地植被生长状况
全球陆地植被生长变化及其显著区分析
1982~2012年全球陆地植被生长动态变化
中国植被生长及其变化
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北京师范大学 周红敏
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2011~2013年植被生长变化及其显著区分析
5.3.1 植被生长变化
(1)2013年与2012年对比
与2012年对比,2013年DMLAI指标上呈现出东北平原台地温带落叶阔叶林区和平原农业区以及内蒙古锡林浩特北部温带丛生禾草草原区为下降规模相对最大的两大区域(图5-8)。此外,在川北的高寒草甸和青东、甘南的温带丛生禾草草原区、山东温带草甸与农业分布区等也为下降区;上升区主要分布在内蒙古东北部和海拉尔河北侧的草原区、河北与山西北部的草原与农业区、西藏东南部与云南西北部的常绿针叶林与阔叶林区、东北平原农业区、河北北部温带落叶灌丛、山西陕西温带草原、以及湘西和川东草原区与农业区为上升区。
DALAI指标看,两者总体类似,但变幅明显减小。
(2)2012年与2011年对比
与2011年对比,2012年DMLAI指标上呈现出西南横断山脉为主的下降区,大兴安岭、内蒙古草原、黄土高原和秦岭地区以及沿华北平原、长江中下游和云贵高原一线的上升区(图5-9)。
DALAI指标反映的分布格局特征同DMLAI总体类似,只是变幅明显减小。
(3)近三年变化小结
从近三年中国DLAI变化特征可以看出,其DLAI波动特点与亚洲区存在相类似情形,表现出上述两时段年际变化总体呈相反的变化方向与格局。这与亚洲地区2012年总体相对干旱并影响LAI变化趋势存在紧密关系。
5.3.2 LAI变化显著区案例分析
(1)大兴安岭地区
大兴安岭一带主要是以温带落叶林为主的植被景观,该区域2011年夏季(6~8月)LAI值明显低于最近31年和近13年LAI相应值,造成LAI明显下降(最大降幅1.0~1.2,即下降了1/3)的原因,推测最大可能性应该是降水减少,即6~8月份降水明显小于2012和2013年同时期水平(图5-10)。
(2)西南横断山脉
西南横断山脉由于海拔高度差异大,植被垂直景观类型多样,从山麓到山顶大致分布有常绿阔叶林、常绿与落叶阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、常绿针叶林、高山草甸等多种植被类型。该类型近三年LAI最大值可达3.2左右,最小值0.6左右,年内波动幅度较大,说明该植被类型季节变化较大,但冬季植物并未全部落叶的特点,由此推测该地植被类型最大可能性是以落叶阔叶树占主导的常绿与落叶阔叶混交林。从近三年LAI曲线波动周期与近31年和13年LAI背景值波动周期一致看,造成2012年5~8月时段LAI明显下降的原因是由于降水小于同时期的2011年和2013年。但从2012年LAI波动曲线基本与31年背景值曲线一致看,2012年只是相对干旱,并不属异常年份。反而是2011年和2013年较常年夏季相比降水有所增加(图5-11)。
5.3.3 重点区2011~2012年LAI变化分析
中国环境与灾害监测预报小卫星(简称HJ-1卫星)同样可以监测地表植被变化状况。相比于MODIS反演的大中尺度LAI产品,HJ-1卫星的优势在于反演小尺度LAI产品,这些LAI产品可以反映植被在更小区域范围的变化情况。
(1)黑河中上游地区
黑河流域具有高寒与干旱伴生的环境特点,黑河上游地区为山区,山地森林类型以青海云杉为主,中游绿洲以农田为主,种植玉米、大豆、小麦等粮食作物。在此选取三个子区域进行分析。黑河图像获取时间分别为2011年7月26日和2012年7月27日。
对比上游森林外农田(15km×15km)彩色合成图像可以看出(图5-12):2011年和2012年该区域夏季农田的种植结构存在差异,导致HJ LAI年际变化显著。此外,图幅上部中间区域在2011年为裸地,而2012年对应的区域具有植被覆盖,这是导致LAI显著增加的原因。需要说明的是,由于2011年HJ LAI图像下方农田区存在反演饱和问题,得到2011年LAI值普遍偏高,达到查找表边界7~8,而2012年反演LAI在正常值(0~6)范围内,导致HJ LAI年际差异显著。
在绿洲外农田区域(30km×30km),从彩色合成图像(图2a-b)可以看出:2012年植被覆盖范围和植被长势总体优于2011年,尤其是在图像中间的农田圆形灌溉区,HJ LAI年际变化呈现增加趋势(图5-13),符合实际植被生长状况。
从图5-14中游农田区域(30km×30km)对比结果可以看出:在整体上,张掖农田地区2012年和2011年HJ LAI年际变化差异较小。而张掖北部农田周边LAI年际变化比较大,对比2011年和2012年彩色合成图像发现该地区在2012年植被生长范围有所缩小、植被长势较2011年略差。同时受到云覆盖的影响,对分析结果产生部分偏差。
(2)黑龙江大兴安岭林区
大兴安岭地区是国家重点国有林区和天然林主要分布区之一,也是中国唯一的寒温带亮针叶林区,森林覆盖率79.83%,主要树种有兴安落叶松、白桦、樟子松等。图像获取时间2011年7月3日和2012年7月8日。对比黑龙江大兴安岭林区(15km×15km)生长状况,2012年森林分布和长势明显优于2011年(图5-15),除部分云及其阴影外,该区域2012年森林LAI呈现较为明显的增加趋势。主要原因在于2011年夏季黑龙江大兴安岭地区降水相对偏少造成,这与GLASS产品对该地区LAI变化及其成因分析相一致。
(3)北京局部地区
该区域数据获取时间为2011年7月26日和2012年7月23日。对比北京周边地区2011年和2012年在HJ-1彩色合成图像(15km×15km)红框内的数据,发现由于人为因素的影响将原本的农业用地转为建设用地,导致2012年内在长1080m和宽600m范围内的地表植被发生变化,这0.648km2内的变化在HJ-1 LAI中能够显示出来(图5-16)。
对比北京郊区道路与河流附近30km×30km区域内植被变化情况(图5-17,红框内),2011年HJ-1彩色图像上可看出明显的植被分布,而在2012年HJ-1彩色图像上这部分植被明显减少,在HJ-1 LAI年际差异图中也可以显示这部分变化。