基于多源数据的区域植被物候变化模拟与影响机制研究

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1、博士学位论文基于多源数据的区域植被物候变化模拟与影响机制研究作者姓名：汪箫悦指导教师:吴朝阳研究员中国科学院地理科学与资源研究所学位类别:理学博士学科专业:地图学与地理信息系统研究所:中国科学院遥感与数字地球研究所2018年6月Studyonthesimulationandinfluencemechanismofregionalvegetationphenologybasedonmulti-sourcedataADissertationSubmittedtoUniversityofChineseA

2、cademyofSciencesinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofDoctorofPhilosophyinCartographyandGeographicInformationSystemByWangXiaoyueSupervisor:ProfessorWuChaoyangInstituteofRemoteSensingandDigitalEarthChineseAcademyofSciencesJune，2018中国科学院大学研究

3、生学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明或致谢。作者签名：日期：中国科学院大学学位论文授权使用声明本人完全了解并同意遵守中国科学院有关保存和使用学位论文的规定，即中国科学院有权保留送交学位论文的副本，允许该论文被查阅，可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他

4、复制手段保存、汇编本学位论文。涉密的学位论文在解密后适用本声明。作者签名：导师签名：日期：日期：摘要气候变化显著改变了区域乃至全球的生态系统。植被物候作为植被生态系统的关键参数之一，在全球变暖的背景下，也发生了显著的变化。植被物候变化直接反映了生物圈对气候变化的响应。同时，植被物候期的改变会影响植被的蒸腾、光合作用以及植被生产力，进而影响整个陆地生态系统的能量流动、碳循环与水循环等。地面和遥感观测均表明，在过去的几十年，植被春季物候表现出了明显的提前趋势。然而，针对秋季物候的研究还较为缺乏，影响植

5、被秋季物候的因素还尚未探明。为此，论文利用GIMMSNDVI3g数据和MODIS的NDVI、EVI数据，基于中点法和doublelogistic曲线拟合法分别反演了北半球1982−2015年和2001−2015年的植被生长结束期（endofgrowingseason，EOS），对比了不同方法和数据源计算出的EOS的差异，分析了EOS的空间分布特征和时间变化趋势，以及EOS与季前温度、降水的相关性。并且，从不同尺度详细探讨了植被秋季物候期对昼夜温度的响应差异，建立了基于昼夜温度的生长度日（DNGDD

6、）模型，并对2081−2100年的北半球植被秋季物候期的变化趋势进行了预测。另外，随着气候变暖，青藏高原的积雪环境发生了显著的变化，而这些变化势必会对高寒植被的整个生态系统产生影响。因此，研究还基于MODIS遥感数据提取了青藏高原2000−2015年的植被生长开始期（startofgrowingseason，SOS）、生长季长度（lengthofgrowingseason，LOS）和NDVI最大值（NDVImax），以及积雪持续时间（snowcoverduration，SCD）和融雪期（snowc

7、overmeltdate，SCM），分析了高寒植被生长对积雪变化的响应。所得主要结论如下：（1）基于不同植被指数和不同方法计算的生长结束期存在差异，整体上利用NDVI提取的生长结束期要晚于EVI的提取结果，拟合法计算的生长结束期要早于中点法的结果，并且MODIS数据的计算结果整体上要早于GIMMS3g数据的结果。但从年际变化来看，在两者重合的时间范围内（2001−2015年），表现出一致的变化趋势（R2=0.63）。（2）季前温度和降水对EOS的影响较大，但在不同气候条件和植被类型中存在明显的差异

8、。北方寒冷地区的植被EOS与温度有显著的相关性，但在2000年以前负相关的区域居多，而2000年以后则表现为正相关。降水与干旱地区EOSI有显著的正相关，而在寒冷地区则以负相关为主。（3）地面站点以及基于GIMMS3g和MODIS的遥感观测均表明，绝大部分植被的秋季物候期对白天温度和夜间温度的变化存在相反的响应，但在热带地区，秋季物候与昼夜温度同为正相关或负相关的情况较多。在较为湿润和寒冷地区，植被生长结束期与白天温度正相关、与夜晚温度负相关；而在相对干旱的地区，白天温度升高会使生