[01777156]黄河三角洲土地利用/覆被变化对局地气候环境的影响

本研究利用遥感影像、NDVI反演产品和气象观测等数据,借助ENVI、ArcGIS、SPSS和数值模拟试验等工具和手段,通过对黄河三角洲地区近51年来气温、降水和极端气候事件分析,归一化植被指数与气温和降水的相关分析,土地利用分布格局变化及不同土地利用类型地表温度的比较,湿地面积变化对气候环境影响的数值模拟试验等研究,对黄河三角洲地区土地利用/覆被变化对局地气候环境的影响进行了全面的研究。通过研究得到达到了以下基本目标：全面地认识了黄河三角洲地区几十年的气候及极端气候事件变化的趋势性、阶段性和区域差异性等特征;揭示了NDVI与气温和降水之间的相互关系;分析了黄河三角洲地区20世纪90年代以来土地利用/覆被空间格局的动态变化;通过数值模拟试验和遥感反演等手段,探讨了气候对生态环境脆弱区土地利用变化外强迫的响应及关键下垫面因子。研究结论有助于加强对陆-气相互作用及过程的理论认识,在不同地表类型对区域热环境的贡献方面有一定的理论上突破。主要研究结论为： （1）黄河三角洲地区近51年来的年平均气温、不同季节的平均气温、最高气温和最低气温总体上均表现出上升趋势,但不同季节气温变化特点不同;最低气温和最高气温的变化表现出明显的非对称性;研究区气温变化的区域差异不大。不同季节中,冬季气温变化最显著;不同气温指标（平均气温、最高气温和最低气温）中,最低气温升温最明显。气温变化表现出先降后升的阶段性特征,突变年基本上出现在20世纪80年代末到90年代初。黄河三角洲地区近51年来的降水量总体上表现出减少的趋势,但变化趋势不显著;降水量变化可能存在准10年周期的波动变化。 （2）黄河三角洲地区近51年来极端气候事件时空变化的主要特征为：极端气温冷、暖指数的变化趋势表现出明显的不对称性：高温及暖日日数无显著变化趋势,暖夜日数呈现显著增加趋势;冷指数表现出明显地减少趋势,其中冷夜日数的下降趋势最显著。高温及暖日日数突变点发生在20世纪60年代末,在70年代后均表现出减少趋势;暖夜日数的突变点发生在2005年。低温、冷日及冷夜日数等指数的突变点分别发生在1995年、1983年和1987年。1960s的降温主要表现为暖指数的变化,而1990s以来的变暖主要反映在冷指数的变化中。研究区高温和暖日指数时间变化倾向率的空间分布规律不明显,其他指数显示有全区一致的变化方向和空间分布规律,表现出东北部极端气温指数变化较大,西部与西南部较小的规律。黄河三角洲地区近51年来极端降水指数均有不同程度的下降趋势,但总体下降趋势不显著。气候因子相互关系表现为：研究区域各个时段平均NDVI与同期气温及降水均有较强的线性相关关系。其中NDVI与同期气温的相关系数变化在0.713～0.829之间,与同期降水量的相关系数波动起伏较大,变化在0.257～0.763之间,表明气温对NDVI的影响更大,关系也更为稳定。基于遥感数据反演的1995年、2002年和2010年9月份不同时相、不同土地利用类型的NDVI和地表温度的相关分析结果表明：NDVI与地表温度之间的相关关系因用地类型的不同而异,既表现出正相关关系,也存在有负相关关系。总体上,植被覆盖状况较好的绿地等用地类型的NDVI与地表温度之间相关性不大;而植被覆盖状况较差的裸田、未利用地和建设用地等的NDVI与地表温度之间存在较明显的负相关关系。 （4）1995年、2002年和2010年9月期间,黄河三角洲地区的各类用地中,绿地面积（所占百分率）始终位居第一,其中2010年所占比例最高;建设用地所占比例位居最小（1995、2002年）或仅多于苇地（2010年）。土地利用类型的动态变化情况为：1995年到2010年水域面积呈现单调增加趋势;其他类型用地在1995年至2002年总体增加的有苇地、未利用地,减少的有建设用地、绿地和滩涂;1995年至2010年总体增加的有建设用地、绿地和滩涂,减少的有苇地和未利用地。 （5）研究区域地面热场受土地利用类型影响显著,总体表现出裸地（包括裸田、建设用地、未利用地和滩涂等）地表平均温度＞绿地、苇地＞水域的特征;热效应贡献度、热像元权重指数和区域热像元权重指数等热效应评价指数中,不同用地类型的热像元权重指数和热效应贡献度与地表温度相关性较好,区域热像元权重指数相关性较小,对不同用地类型对区域平均温度影响的指示性较弱。水域和绿地对研究区域的平均地表温度具有冷却作用,其中水域的冷却作用最强、最稳定。裸田、建设用地、滩涂和未利用地以增温作用为主,其中未利用地的增温作用有减弱的趋势,建设用地的增温作用表现出增强的趋势。苇地对区域平均地表温度的影响存在较明显的变化。 （6）黄河三角洲地区湿地面积变化对气候环境影响的数值模拟试验研究表明：研究所采用的基于WRF模式的模拟试验方案能够较好地模拟出研究区域真实的气候状况。控制试验和湿地面积增大的敏感性试验对比结果说明,黄河三角洲地区湿地面积增大将使整个区域夏季的月平均温度下降,且对最高气温的影响大于最低气温;降水总量增加,主要表现在降水强度较小的时段内。