哈密市植被變化及其對氣候變化的響應(yīng)研究

汪晶晶

摘 要：深入研究哈密市植被變化及其對氣候變化的響應(yīng)，能夠為當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境保護提供依據(jù)?；诖?，本文介紹了數(shù)據(jù)處理、植被變化分析、植被指數(shù)對氣溫變化的響應(yīng)分析、植被指數(shù)對降水變化的響應(yīng)分析這幾項研究環(huán)節(jié)，深入研究了當?shù)刂脖蛔兓c氣候變化之間的關(guān)系，希望可以為當?shù)氐沫h(huán)境治理工作提供助力。

關(guān)鍵詞：植被變化;氣候變化;數(shù)據(jù)處理

0引言

植被作為生態(tài)變化的主要驅(qū)動因素，一直以來都在全球變化研究中發(fā)揮著“指示器”的作用，而植被變化通常會受到氣候的影響，因此，工作者可以通過研究植被與氣候因素之間的關(guān)系，更清晰地了解氣候因素對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的作用，有助于當?shù)厣锒鄻有员Ｗo、生態(tài)環(huán)境平衡保護工作的準確落實。

1研究背景

哈密市位于新疆省東部，坐標（40°52～45°05N，91°06～96°23E），總面積為138919km2，其在氣候上屬于大陸性，年平均日照時間長、降水少、溫度高、風大。在此次研究中，研究者選用了中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)上所提供的氣象觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合MODIS植被指數(shù)觀測設(shè)備所收集到的數(shù)據(jù)，作為分析和研究用的依據(jù)資料，以期探究出植被與氣候之間的關(guān)系，為哈密市的環(huán)境治理工作提供參考。

2研究過程

2.1數(shù)據(jù)處理

在此次研究中，研究者需要處理兩方面的數(shù)據(jù)，即植被數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)。在植被數(shù)據(jù)的處理中，首先，研究者使用了MRT軟件，對觀測到的植被數(shù)據(jù)進行了投影轉(zhuǎn)換、影像拼接處理。其次，采用ENVI軟件進行影像數(shù)據(jù)的剪裁處理，以清除其中的陰影、顆粒等無用數(shù)據(jù)，以免其對后續(xù)的指數(shù)計算造成影響。最后，借助公式，NDVIi=max|NDVIj|，其中i為月份，j為日期，NDVI為植被指數(shù)，計算出哈密市每月的NDVI值，用以后續(xù)的比較分析。在氣象處理方面，由于共享服務(wù)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)較少，無法滿足研究需求，因此，研究者取哈密市，以及紅柳河、十三間房等五個哈密市周邊區(qū)域的數(shù)據(jù)平均值，作為哈密市的氣候平均值，以備之后的研究分析使用。

2.2植被變化分析

為了更加清晰地闡述植被變化，研究者基于植被指數(shù)，按照植被覆蓋程度，將植被覆蓋狀態(tài)劃分為五個層次，即0～5%的低覆蓋度層次、5～15%的中低覆蓋度層次、15%～30%的中等覆蓋度層次、30%～60%的中高覆蓋度層次，以及60%行顯的高覆蓋度層次。此后，根據(jù)近10年來的植被數(shù)據(jù)，研究歸納出，低覆度植被面積正在逐年下降，待到2019年，已經(jīng)從十年前的24.71%降低到了14.76%，同時，中低覆蓋度面積則逐步上升，待到2019年，已經(jīng)達到了76.76%，較十年前，增長了9.93%，而中等覆蓋度、中高覆蓋度，以及高覆蓋度面積均呈現(xiàn)出上升趨勢，由此可見，近年來，哈密市的植被覆蓋程度、覆蓋密度的變化，以上升趨勢為主，且在此過程中，并未出現(xiàn)明顯的回落，說明當?shù)氐闹脖簧鷳B(tài)處于蓬勃發(fā)展的狀態(tài)。

2.3植被指數(shù)對氣溫變化的響應(yīng)分析

在此次研究中，研究者為了了解植被變化對氣候變化的響應(yīng)，采用了相關(guān)性分析法，通過將植被指數(shù)變化曲線分別與氣溫、降水變化曲線，繪制在同一坐標系中，來觀察植被指數(shù)與氣候變化的相關(guān)度，以完成該項分析環(huán)節(jié)。在與氣溫變化相關(guān)程度的分析中，研究者發(fā)現(xiàn)在2010～2019年之間，植被指數(shù)與氣溫變化的趨勢相同，且年最高值均在2015年、2017年、2018年，此后，研究者針對這三年的數(shù)據(jù)進行了相關(guān)性計算，計算結(jié)果顯示，這三年的植被指數(shù)，與氣溫變化之間的相關(guān)系數(shù)分別為，-0.103、-0.247、-0.004，由此可見，兩者呈現(xiàn)出了負相關(guān)的關(guān)系，因此，哈密市的植被變化與氣溫變化之間的關(guān)系不大，植被變化在此方面的響應(yīng)程度也較低。但在此次研究中，所有的數(shù)據(jù)均為當前數(shù)據(jù)，所以無法驗證植被是否會對氣溫變化進行滯時響應(yīng)。

2.4植被指數(shù)對降水變化的響應(yīng)分析

在植被指數(shù)與降水變化相關(guān)性的分析中，研究者發(fā)現(xiàn)兩者的變化曲線延伸趨勢大致相同，且兩者均在2013年、2016年、2018年呈現(xiàn)出峰值，因此，研究者針對這三年的數(shù)據(jù)，進行了植被指數(shù)與降水數(shù)據(jù)的相關(guān)性計算。最后，計算得出這三年中兩者的相關(guān)系數(shù)分別為，0.294、0.083、0.255，由此可見，植被指數(shù)與降水量存在正相關(guān)的關(guān)系，因此，植被變化與氣候中的降水條件變化存在響應(yīng)關(guān)系。

3結(jié)果分析

從上述研究過程可以看出，哈密市區(qū)域內(nèi)的植被覆蓋程度正在逐漸上升，同時，根據(jù)相關(guān)性系數(shù)計算結(jié)果，植被變化對溫度變化存在響應(yīng)，但受降水的影響較小，其主要原因在于哈密市的大陸性氣候特征。在該氣候特征條件下，哈密市全年降水普遍較少，因此，無法為植被帶來太大的影響。在此過程中，由于光照、氣候?qū)Σ煌脖坏挠绊懗潭炔煌?，因此，其植被在相?yīng)氣候變化時，存在植被物種差異。為此，研究者進行了進一步分析，發(fā)現(xiàn)雖然之前得出的植被指數(shù)與降水量的相關(guān)系數(shù)為負數(shù)，但在研究者以植被物種為研究單位時，發(fā)現(xiàn)灌木、針葉林等植被與降水量呈正相關(guān)，由此可見，從本質(zhì)上來說，植被變化與溫度、降水量之間都存在響應(yīng)關(guān)系。

4結(jié)論

綜上所述，哈密市的植被覆蓋率正在逐年增加，且與溫度、降水量這兩個氣候因素均存在響應(yīng)關(guān)系。在研究過程中，研究者通過觀測NDVI數(shù)據(jù)，并計算NDVI與降水量、氣溫數(shù)據(jù)的相關(guān)性，總結(jié)出了氣溫、降水量的上升，使得植被覆蓋率呈現(xiàn)出增長的趨勢，為生態(tài)多樣性與豐富度帶來了極大的影響。

參考文獻：

[1]朱麗君，蒙吉軍c，李江風. 河北省植被覆蓋變化及對生態(tài)建設(shè)工程的響應(yīng)[J]. 北京大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，56（04）：755-764.