全 文 ：藏北高原地表覆盖时空动态及其对气候变化的响应*
宋春桥1,2,4 摇 游松财3**摇 柯灵红1,2 摇 刘高焕1 摇 钟新科1,2
( 1 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室, 北京 100101; 2 中国科学院研究生院, 北京
100049; 3 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081; 4 香港中文大学地理与资源管理系, 香港)
摘摇 要摇 利用 2001—2008 年逐年的 MODIS地表覆盖类型产品,根据藏北高原地表覆被特征
对原始数据进行合并处理,得到每年藏北高原地表覆盖类型图;运用分类统计、动态转移矩
阵、景观格局指数方法分析藏北高原地表覆盖类型的变化,并结合研究区内气象台站观测数
据分析地表覆盖类型转化对气候变化的响应特征.结果表明:研究期间,由于气候变暖速率的
加快,研究区冰川雪被消融加速,冰川面积迅速萎缩,融化的雪水汇集到高原湖盆,使湖面水
位上升,湖泊面积增加,部分被淹没的草地形成湿地;植被覆盖状况没有表现出明显的变好或
退化趋势,2001—2004 年为气候暖湿化阶段,荒漠裸地减少、稀疏草地和草地覆盖面积增加,
2006—2007 年为气候暖干化阶段,荒漠面积增加、稀疏草地面积减小;2001—2008 年,藏北高
原景观破碎度减小,地表覆盖异质性降低,且各类型所占比例的差异有所加大.
关键词摇 地表覆盖摇 藏北高原摇 气候变化摇 MODIS
文章编号摇 1001-9332(2011)08-2091-07摇 中图分类号摇 X24摇 文献标识码摇 A
Spatiotemporal dynamics of land cover in northern Tibetan Plateau with responses to climate
change. SONG Chun鄄qiao1,2,4, YOU Song鄄cai3, KE Ling鄄hong1,2, LIU Gao鄄huan1, ZHONG Xin鄄
ke1,2 ( 1State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System, Institute of Geo鄄
graphic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101,
China; 2Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3 Institute of
Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences,
Beijing 100081, China; 4Department of Geography and Resource Management, Chinese University of
Hong Kong, Hong Kong, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(8): 2091-2097.
Abstract: By using the 2001 -2008 MODIS land cover products (MCD12Q1) and based on the
modified classification scheme embodied the characteristics of land cover in northern Tibetan Plat鄄
eau, the annual land cover type maps of the Plateau were drawn, with the dynamic changes of each
land cover type analyzed by classification statistics, dynamic transfer matrix, and landscape pattern
indices. In 2001-2008, due to the acceleration of global climate warming, the areas of glacier and
snow鄄covered land in the Plateau decreased rapidly, and the melted snow water gathered into low鄄
lying valley or basin, making the lake level raised and the lake area enlarged. Some permanent wet鄄
lands were formed because of partially submersed grassland. The vegetation cover did not show any
evident meliorated or degraded trend. From 2001 to 2004, as the climate became warmer and wet鄄
ter, the spatial distribution of desert began to shrink, and the proportions of sparse grassland and
grassland increased. From 2006 to 2007, due to the warmer and drier climate, the desert bare land
increased, and the sparse grassland decreased. From 2001 to 2008, both the landscape fragmenta鄄
tion degree and the land cover heterogeneity decreased, and the differences in the proportions of all
land cover types somewhat enlarged.
Key words: land cover; northern Tibet Plateau; climate change; MODIS.
*国家自然科学基金项目(40971132)资助.
**通讯作者. E鄄mail: yousc@ ieda. org. cn
2010鄄12鄄31 收稿,2011鄄05鄄11 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 8 月摇 第 22 卷摇 第 8 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Aug. 2011,22(8): 2091-2097
摇 摇 20 世纪全球陆面的平均气温增加了 0郾 4 益 ~
0郾 8 益,升温幅度大于过去 1000 a 以来的任何一个
世纪,1950—2000 年陆地地面温度日较差下降,夜
间最低温度的上升速度是白天最高温度上升速度的
2 倍[1-2] . 1951—2009 年,青藏高原存在着显著的升
温过程,该升温趋势超过同期北半球和同纬度地区
的平均水平,与低海拔地区相比,青藏高原地区对全
球气候变化的响应更明显[3-4] . 藏北地处青藏高原
腹地,是重要的江河源和生态环境敏感区,也是中国
重要的草场畜牧业基地[5] . 在全球变暖的大背景
下,许多学者对藏北地区生态环境展开了大量研究.
如杨凯等[6]、张建平等[7] 研究结果表明,1982—
2004 年间藏北高原草地出现大范围严重退化,草场
生产力下降,生态系统极其脆弱;高清竹等[8]基于
Landsat TM 影像分析了 1990—2000 年藏北高原景
观格局的变化,结果表明,高寒草甸、草原和冰川等
类型的景观面积减少,生态环境趋于恶化;边多
等[9]、鲁安新等[10]基于中高分辨率遥感影像分析了
20 世纪末的 40 年间藏北地区湖泊、冰川面积和体
积的变化,研究发现冰川消融、湖泊水位下降等与气
候变暖的关系密切.
地表覆盖变化客观地反映了全球变化及人类活
动对地球下垫面的影响, 可再现地球表面自然景观
的变化过程[11] .以往关于土地覆盖类型或景观格局
变化的研究大多基于 2 期或几个时间点的中高分辨
率 Landsat TM / ETM或 CBERS遥感影像进行分析,
但由于传感器寿命以及时间分辨率、数据质量等问
题,这类遥感数据对于 2000 年以后藏北高原这种区
域性地表覆盖的动态监测具有诸多限制. 20 世纪 80
年代中期以来,青藏高原的升温速率有所加
快[12-14] .而 21 世纪以来,气候变化对藏北高原生态
环境脆弱性的影响以及该地区地表覆盖的变化都有
待深入探讨. 1999 年下半年开始,美国国家航空航
天局(NASA)免费发布 MODIS卫星数据产品, 该数
据具有时间分辨率高、空间分辨率适中等优势, 在
土地覆盖分类和地表覆盖动态监测等方面得到了广
泛应用[15-17] . MCD12Q1 数据是 MODIS Terra卫星和
Aqua卫星年合成的地表覆盖类型( LC)数据产品
(500 m空间分辨率). MODIS 土地覆盖产品的精度
验证结论表明,全球 MCD12Q1 土地覆盖产品总体
精度为 75% ~80% ,不同土地覆盖类型的分类精度
为 60% ~ 90% [18] . 为此,本文基于 2001—2008 年
MODIS MCD12Q1 地表覆盖类型数据, 分析了
2001—2008 年藏北高原地表覆盖动态,并结合气象
站点记录的气候数据分析了地表覆盖动态与气候变
化的关系.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
藏北高原(30毅27忆25义—35毅39忆13义 N,83毅41忆 14义—
95毅10忆 46义 E)幅员辽阔,平均海拔在 4500 m以上,西
北起于昆仑山和唐古拉山,与新疆、青海交界;南抵
念青唐古拉山,与日喀则、拉萨和林芝等地(市)相
邻;东接昌都地区的边坝县和丁青县;西与阿里地区
的改则县和措勤县相连(图 1). 作为重要的畜牧业
生产基地,草地是该区域主要的生态系统.研究区大
部分地区属亚寒带气候,寒冷干燥,年均气温
-2郾 8 益 ~ 1郾 6 益,年降水量 247郾 3 ~ 513郾 6 mm,受
大气环流和地形的影响,降水总体趋势表现为由东
向西、由南向北递减. 受水平和垂直地带性影响,该
区气候和水热条件的区域间差异较大,植被覆盖从
东南向西北依次为亚高山疏林-灌丛草甸、高寒草
甸、高寒草原、高寒荒漠草原四大基带及相邻的过渡
亚带[19] .
1郾 2摇 数据来源与预处理
1郾 2郾 1 MODIS地表覆盖产品摇 从 NASA 数据中心免
费申请下载了藏北高原 2001—2008 年共 8 期的
MODIS地表覆盖类型数据,原始数据格式为 HDF,
基于 MRT和 ENVI软件对原始数据进行格式转换、
投影、裁剪等预处理.该产品包括国际地圈生物圈计
划(IGBP)全球植被分类方案、马里兰大学(UMD)
植被分类方案、植被功能类型( PFT)方案、MODIS
图 1摇 研究区地理位置和地形
Fig. 1摇 Geographic location and topography of the study area.
玉:昆仑高山高原亚寒带干旱区 Kunlun Mountain subfrigid and arid鄄
zone; 域:青南高原亚寒带半干旱区 South Qinghai Plateau subfrigid
and semi鄄arid zone; 芋:羌塘高原湖盆亚寒带半干旱区 Qiangtang Plat鄄
eau subfrigid and semi鄄arid zone; 郁:那曲高山谷地高原亚寒带半湿润
区 Naqu Mountain subfrigid and semi鄄humid zone.
2902 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
提取净第一生产力(NPP)方案和 MODIS 提取叶面
积指数 /光合有效辐射分量(LAI / fPAR)方案. 考虑
到其他 4 种地表覆盖类型方案均针对特殊的应用目
的而设计,本文选择通用于分析地表覆盖类型的
IGBP分类方案所表示的数据,该分类法将土地类型
划分为 17 类,包括 11 类自然植被类型、3 类土地利
用和土地镶嵌、3 类无植生土地类型(表 1).藏北高
原分布最广的地表覆盖类型是草地,林地和灌丛等
的分布面积很小,因此,本文对上述 17 种地类进行
适当合并,合并的主要原则是对空间上地域邻近的
相似地表覆盖类型(可反映水热条件的近似性)进
行合并,并将植被类型分类方案中二级分类向一级
分类归并.合并后藏北高原地表覆盖类型包括 9 类,
分别为湖泊、冰川雪盖、林地、草地、稀疏草地、荒漠、
农牧混合区、湿地和建筑用地.依据合并后的 9 种地
表覆盖分类方案,对 2001—2008 年 MODIS 地表覆
盖类型产品进行处理,得到逐年藏北高原地表覆盖
类型图.
1郾 2郾 2 气象站点观测数据摇 藏北高原的气象站点分
布稀疏,且主要分布在东部和中部地区,包括索县、
比如、嘉黎、那曲、安多、申扎、班戈 7 个气象台站
(图 1). 从中国气象科学数据共享网( http: / / cdc.
cma. gov. cn / index. jsp)获取 7 个台站 2000—2008
年的年均气温和年降水量.
1郾 3摇 研究方法
本文采用景观指数法定量分析研究期间藏北高
原地表覆盖类型的变化.选择斑块数、斑块密度描述
斑块类型特征,运用景观多样性指数、均匀度指数、
聚集度指数和形状指数分析区域景观格局.
斑块密度(PD)可反映斑块破碎化程度以及景
观空间异质性程度. PD值越大,破碎化程度越高,空
间异质性程度也越大.
PD=ni / Ai (1)
式中:PD为某类斑块密度(个·km-2);ni 为景观中
某类斑块的数量;Ai 为景观面积(km2).
Shannon 多样性指数 ( Shannon爷 s diversity in鄄
dex,SHDI)可反映景观要素的多少和各景观要素所
占比例的变化.当景观由单一要素构成时,景观为均
质,其多样性指数为 0;当景观由 2 个以上要素构
成,且各景观类型所占比例相等时,SHDI值最高;各
景观类型所占比例差异增大,则景观多样性下降.
SHDI = - 移
m
i = 1
P i lnP i (2)
式中:P i 为景观类型 i的面积比例;m为景观类型的
数目.
Shannon 均匀度指数 ( Shannon爷 s evenness in鄄
dex, SHEI)指不同景观要素的分配均匀程度. 0 ≦
SHEI≦ 1,SHEI=0 表示景观由 1 个斑块构成;SHEI
值增加表示景观中不同类型的斑块数目增加或景观
中不同类型斑块的比例趋于均衡.
SHEI =
- 移
m
i = 1
P i lnP i
lnm (3)
式中:P i 为景观要素 i的面积比例;m为景观类型的
数目; - 移
m
i = 1
P i lnP i、lnm分别为 Shannon多样性指数
及其最大值.
聚集度指数(contagion index, CONTAG)指景观
中不同斑块类型的聚集程度或延展趋势.一般来说,
CONTAG值越高,说明景观中某种优势斑块类型形
成了良好的连接性;反之则表明景观是具有多种要
素的密集格局,景观的破碎化程度较高.
CONTAG = 1 + 移
m
i = 1
移
m
j = 1
P ij lnP ij
2ln
æ
è
ç
ö
ø
÷
m
伊 102 (4)
式中:P ij 为第 i类景观中斑块 j的周长.
景观形状指数( landscape shape index, LSI)也
称边界发育程度指数,公式如下:
LSI=
P i
2 仔Ai
(5)
式中:P i 为景观类型 i的周长;Ai 为景观类型 i的面
表 1摇 MCD12Q1 产品 IGBP土地分类方案及其代码
Table 1摇 IGBP land cover classification scheme and codes in MCD12Q1 product
代码
Code
类型
Type
代码
Code
类型
Type
代码
Code
类型
Type
0 水体 Water 6 封闭灌丛 Closed shrub 12 农田 Cropland
1 常绿针叶林 Evergreen coniferious forest 7 开放灌丛 Open shrub 13 城镇与建设用地 Urban and built鄄up
2 常绿阔叶林
Evergreen broad鄄leaved forest
8 木本稀树草原
Woody savanna
14 农田 /自然植被混合
Cropland / Natural vegetation
3 落叶针叶林 Deciduous coniferious forest 9 稀树草原 Savanna 15 冰雪覆被 Snow and ice
4 落叶阔叶林 Deciduous broad鄄leaved forest 10 草原 Grassland 16 荒漠及荒漠草原 Desert and desert steppe
5 混交林 Mixed forest 11 永久湿地 Permanent wetland 254 未分类 Unclassified
39028 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 宋春桥等: 藏北高原地表覆盖时空动态及其对气候变化的响应摇 摇 摇 摇 摇
积. LSI值越趋近于 1,说明斑块形状越趋近圆,LSI
值越大,斑块形状越复杂.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 藏北高原地表覆盖类型动态
2001—2008 年间,藏北高原分布最广的地类为
草地、稀疏草地和荒漠,分别占研究区总面积的
45% 、20%和 25% ,呈东南鄄西北方向过渡分布;湖泊
和冰川雪盖也有大量分布,分别占全区总面积的
2郾 5%和 1郾 5% ;林地、农牧混合区、湿地只是零散分
布,面积比例极小. 由于遥感影像的空间分辨率为
500 m,居民地通常无法表现,只能反映那曲地区驻
地和少数几个县城所在地,仅 22 个像元,研究期间
居民地面积在该尺度上基本无变化.
由图 2 可以看出,2001—2008 年,研究区湖泊、
湿地与冰川雪被的面积变化最明显,并且表现出相
反的变化趋势:冰川雪被面积不断减少,从 2001 年
的 1郾 04伊104 km2 减少到 2008 年的 0郾 60伊104 km2,
主要原因在于念青唐拉山脉和唐古拉山脉的高山冰
雪消融,特别是嘉黎县境内的念青唐拉山脉东南部
的冰川萎缩最严重;湖泊面积不断增加,从 2001 年
的 1郾 22伊104 km2 扩大到 2008 年的1郾 32伊104 km2,面
积扩张的湖泊主要分布于藏北高原西部和北部地
区,如双湖区的多格错仁、尼玛县的当若雍错以及西
藏第二大湖色林错;增加的湿地主要分布在几大湖
泊周围,主要是湖泊扩张使周边草地和水域之间形
成的过渡区域.
草地、稀疏草地和荒漠的面积没有明显的变化
趋势,只表现为年际间的波动.随不同年份水热条件
和人类活动强度的不同,三者之间相互转化:2001—
2003 年,荒漠面积减少,稀疏草地和草地面积增加,
植被状况变好;2003—2006 年,荒漠面积增加,稀疏
草地和草地面积减少;2006—2008 年,荒漠面积缩
减,稀疏草地和草地面积扩张.藏北高原东南部地区
的林地面积从 2001 年的 6郾 09伊102 km2 增加到 2008
年的 16郾 07 伊 102 km2;农牧混合区面积在 2001—
2003 年明显减少,此后保持相对稳定.
2郾 2摇 藏北高原地表覆盖类型之间的动态转化
研究期间,藏北高原各地表覆盖类型面积变化
比较简单,但各类型之间的动态转换情况比较复杂.
由表 2 可以看出,研究区冰川雪盖、稀疏草地、农牧
混合区、湿地面积的变幅较大,表明这几种地表覆盖
的生态系统比较脆弱,易受外界条件(如全球变暖、
放牧、降水年际变化等)影响并发生类型间的转化.
2001—2008 年,94郾 7%的湖泊面积保持不变,
分别有近 1郾 0%的湖泊区域转为草地、稀疏草地和
荒漠,0郾 5%的草地(996郾 3 km2)、0郾 3% (367郾 0 km2)
的荒漠裸地和少部分稀疏草地被淹没成为湖泊;
53郾 0%的冰川雪被面积未发生变化,47郾 0%的冰雪
消融;由于裸露地表的水分条件良好,有利于植被生
图 2摇 藏北高原各地表覆盖类型面积的年际变化
Fig. 2摇 Annual variation of areas of different land cover types in northern Tibetan Plateau.
4902 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 2摇 2001—2008 年藏北高原各类型地表覆盖面积的转移矩阵
Table 2摇 Transfer matrix of area of different land cover types in northern Tibetan Plateau from 2001 to 2008 (km2)
2008 年地表
覆盖类型
Land cover
type in 2008
2001 年地表覆盖类型
Land cover type in 2001
1 2 3 4 5 6 7 8 9 合计 Total
1 11546郾 3 114郾 3 93郾 5 92郾 5 996郾 3 2郾 3 0郾 0 4郾 0 367郾 0 13216郾 0
2 8郾 8 5512郾 5 0郾 3 29郾 8 338郾 0 0郾 0 0郾 0 0郾 0 132郾 8 6022郾 0
3 222郾 3 73郾 5 283郾 0 141郾 5 666郾 5 1郾 8 0郾 0 0郾 3 218郾 5 1607郾 3
4 124郾 5 594郾 0 140郾 8 39323郾 0 26342郾 0 285郾 0 0郾 0 1郾 0 21512郾 5 88322郾 8
5 69郾 0 3210郾 3 72郾 0 48679郾 5 162320郾 3 1020郾 3 0郾 0 1郾 8 18084郾 3 233457郾 3
6 0郾 3 0郾 0 2郾 0 72郾 0 208郾 5 116郾 3 0郾 0 0郾 0 0郾 5 399郾 8
7 0郾 0 0郾 0 0郾 0 0郾 0 0郾 0 0郾 0 5郾 5 0郾 0 0郾 0 5郾 5
8 48郾 3 6郾 5 10郾 8 28郾 0 139郾 5 0郾 8 0郾 0 0郾 8 47郾 5 284郾 5
9 173郾 3 888郾 5 6郾 5 9336郾 5 10098郾 5 2郾 3 0郾 0 0郾 3 101235郾 3 121741郾 3
合计 Total 12192郾 5 10399郾 5 608郾 8 97702郾 8 201109郾 5 1429郾 0 5郾 5 8郾 0 141598郾 3 465053郾 9
1)湖泊 Lake; 2)冰川雪盖 Ice and snow; 3)林地 Forest; 4)稀疏草地 Sparse grassland; 5)草地 Grassland; 6)农牧混合区 Agri鄄pasture; 7)建筑用
地 Build鄄up; 8)湿地 Wetland; 9)荒漠 Desert.
长,30郾 9% 、5郾 7%和 8郾 5%的裸露地表分别转为草
地、稀疏草地和荒漠;林地面积表现为增长趋势,林
地增加部分主要由灌草转化而来,也有少部分的林
地退化为稀疏草地和草地;作为一种过渡型植被覆
盖类型,稀疏草地与草地和荒漠的相互转化面积较
大,49郾 8%的稀疏草地恢复为草地,9郾 6%的稀疏草
地退化为荒漠,同时,也有 13郾 1%的草地退化为稀
疏草地,15郾 2%的荒漠裸地恢复为稀疏草地;草地覆
盖处于相对稳定状态,13郾 1% 、5郾 0%的草地分别退
化为稀疏草地和荒漠;荒漠地区植被生长的自然条
件恶劣,71郾 5%的荒漠保持不变,15郾 2% 、12郾 8%的
荒漠恢复为稀疏草地和草地;农牧混合区的变化主
要表现为与草地和稀疏草地之间的转化,大部分农
牧混合区荒废为草地和稀疏草地,也有部分草地和
稀疏草地被开垦为农牧利用区,农牧混合区面积总
体减小;湿地面积迅速增加,主要原因在于湖泊扩张
导致其周围草地被部分水淹.
2郾 3摇 藏北高原景观结构的变化
2008 年研究区景观斑块数和斑块密度均小于
2001 年(表 3),表明藏北高原地表覆盖破碎度降
低,空间异质性减小. 研究期间,藏北高原斑块数和
斑块密度的变化主要源于冰川雪被、稀疏草地和荒
漠的变化(表4) . 2001—2008年,研究区的景观形
表 3摇 2001—2008 年藏北高原景观结构变化
Table 3摇 Change of landscape structure in northern Tibet鄄
an Plateau between 2001 and 2008
年份
Year
斑块数量
PN
斑块密度
PD
(ind·km-2)
形状指数
LSI
聚集度
指数
CONTAG
多样性
指数
SHDI
均匀度
指数
SHEI
2001 61443 14郾 27 1郾 21 57郾 26 1郾 26 0郾 57
2008 59603 13郾 84 1郾 20 59郾 43 1郾 20 0郾 55
状指数由 1郾 21 减少到 1郾 20,表明景观形状变化趋
于规则化、简单化;研究区景观聚集度指数呈增加趋
势,多样性指数和均匀度指数呈减小趋势,表明各地
表覆盖类型比例的差异有所增大.
2郾 4摇 藏北高原地表覆盖动态与气候变化的关系
2001—2008 年,研究区 7 个气象站点的年均气
温呈升高趋势 (图 3),升温幅度在 0郾 56 ~ 1郾 36
益·(10 a) -1 .东部的索县和比如的升温最显著(表
5),明显高于边多等[9]的研究结果[1961—2000 年
藏北地区的升温幅度为 0郾 28 益·(10 a) -1],与姚
檀栋等[4]、汤懋苍等[12]的研究结论基本一致. 气温
上升导致藏北高原的高山冰川迅速消融、面积萎缩,
高原西北部的临时性冰雪面积有所减少;雪水融化
后汇集到谷底或高原湖盆,湖面水位上涨,湖泊面积
扩张;同时,湖泊周围的草地被淹,面积减少;冰川融
水也时常引发洪涝、崩塌等灾害;湖泊周边被淹没
表 4摇 2001—2008 年藏北高原各土地类型的景观结构变化
Table 4 摇 Change of landscape structure of different land鄄
scape types in northern Tibetan Plateau between 2001 and
2008
景观类型
Landscape
type
斑块数
PN
2001 2008
斑块密度
PD (ind·km-2)
2001 2008
冰川雪被 Ice and snow 2347 990 0郾 55 0郾 23
湖泊 Lake 410 533 0郾 10 0郾 12
林地 Forest 852 2576 0郾 20 0郾 60
建筑用地 Build鄄up 1 1 0郾 00 0郾 00
湿地 Wetland 29 779 0郾 01 0郾 18
农牧混合区 Agri鄄pasture 1635 868 0郾 38 0郾 20
草地 Grassland 11010 13526 2郾 56 3郾 14
稀疏草地 Sparse grassland 30082 27589 6郾 99 6郾 41
荒漠 Desert 15077 12741 3郾 50 2郾 96
59028 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 宋春桥等: 藏北高原地表覆盖时空动态及其对气候变化的响应摇 摇 摇 摇 摇
图 3摇 研究区各气象站点年均气温和年降水量的年际变化
Fig. 3摇 Annual changes of annual average temperature and an鄄
nual precipitation of weather stations in the study area.
a)索县 Suoxian; b)比如 Biru; c)嘉黎 Jiali; d)那曲 Naqu; e)安多
Anduo; f)班戈 Bange; g)申扎 Shenzha.
的部分草地形成湿地,导致近年来高原湿地面积有
所增加.
摇 摇 藏北地区 7 个气象站点年降水量的变化趋势不
一致,东、中部地区的 5 个气象站点呈不显著的减少
趋势,西部地区的班戈、申扎的年降水量呈增加趋势
(图 3).说明藏北高原东部和中部地区呈暖干化趋
势,西部地区表现为暖湿化特征. 2001—2004 年,所
有站点的气温相对较低、降水丰富(2003 年除外),
表 5摇 2000—2008 年藏北地区各气象站点年均气温、年降水
量的年变化率
Table 5 摇 Annual change rate of annual average tempera鄄
ture and annual precipitation of weather stations in north鄄
ern Tibet from 2000 to 2008
气象站
Weather
station
年均气温
Annual average temperature
变化率
Change rate
(益·a-1)
R2
年降水量
Annual precipitation
变化率
Change rate
(mm·a-1)
R2
索县 Suoxian 0郾 13 0郾 40 -0郾 57 0郾 00
比如 Biru 0郾 14 0郾 47 -9郾 48 0郾 08
嘉黎 Jiali 0郾 06 0郾 14 -9郾 42 0郾 06
那曲 Naqu 0郾 09 0郾 33 -6郾 48 0郾 05
安多 Anduo 0郾 12 0郾 47 -3郾 52 0郾 02
班戈 Bange 0郾 11 0郾 36 9郾 36 0郾 11
申扎 Shenzha 0郾 09 0郾 38 10郾 09 0郾 21
为暖湿阶段;2006—2007 年,气温升高至峰值,降水
减少,为暖干阶段. 在暖湿阶段,研究区荒漠裸地面
积减少,稀疏草地和草地面积增加;在暖干阶段,荒
漠裸地面积增加,稀疏草地面积减少(图 2).
3摇 讨摇 摇 论
以往的地表覆盖类型变化研究所采用的遥感数
据大多基于中高分辨率的 Landsat TM / ETM、SPOT
或 CBERS等传感器,但由于研究区域宽泛、时间分
辨率有限、数据质量不高或传感器停用等因素,这类
数据不适于 2000 年以后的区域性地表覆盖遥感监
测. MODIS地表覆盖分类产品具有时间分辨率高、
空间分辨率适中、数据质量高且免费获取等优势,比
较适合区域性地表覆盖动态变化研究.
气候变暖导致藏北高原的高山冰川消融加剧、
冰川面积萎缩,雪水融化为冰川周围植被生长提供
了良好的水分条件,消失的冰川雪被转化为草地和
荒漠草地.冰川融水汇集到谷底和湖盆,湖泊水位上
涨使周边的草地被淹没,湖泊面积扩张,部分被淹的
地区形成湿地. 鲁安新等[10]研究发现,随着升温造
成蒸散的增强,青藏高原以降水等为湖水补给的湖
泊(如黄河源的一些湖泊)面积萎缩,而以念青唐拉
山等高山冰川融水为主要供给的湖泊(如纳木错
等)面积则不断增大. 叶庆华等[20]研究结果表明,
2000 年前玛旁雍错流域面积减少,2000 年后湖面面
积有所扩张,原因可能是自 20 世纪 80 年代中后期
开始青藏高原气候由暖干转为暖湿型[21] .
2000—2008 年,研究区植被覆盖状况没有明显
变好或恶化趋势,受水热条件的综合影响,表现为年
际波动:2001—2004 年为暖湿化阶段,荒漠面积减
少,稀疏草地和草地面积增加;2006—2007 年表现
为暖干化特征,荒漠面积增加,稀疏草地面积迅速减
小,草地面积相对稳定.与张佳华和郑凌云[22]、高清
竹等[8]基于两期 Landsat TM 影像对 10 年尺度的草
地覆盖动态变化进行研究相比,利用连续的地表覆
盖类型数据更能反映地表覆盖的动态变化过程.
2001—2008 年,研究区景观破碎度减小,异质
性降低,各种景观类型所占比例的相对差异有所增
大,原因可能在于稀疏草地这种过渡型植被类型面
积减少,并逐渐向荒漠和草地这两种主体覆被转化.
本研究尚存在几方面的问题:1)由于 MODIS 遥
感数据存档时间长度限制(近 10 年左右),无法在
长时间尺度上分析藏北地表覆盖动态变化;2)藏北
高原地域宽阔,但仅有 7 个气象台站,因此不能在区
6902 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
域尺度上讨论地表覆盖动态与气候变化的关系;3)
利用 MODIS传感器提供的 500 m 空间分辨率 MCD
数据研究地表覆盖类型的年际变化,相对于 Landsat
TM影像在空间尺度上的差异可能造成研究结论的
部分差异,如景观格局的变化等.今后将在已有工作
的基础上,结合其他年份的地表覆盖类型数据(如
全国 1995 年土地利用类型数据等),着力减少多源
数据空间尺度的差异,以在更长时间尺度上研究藏
北高原地表覆盖类型的变化.
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作者简介摇 宋春桥,男,1986 年生,硕士研究生. 主要从事生
态环境遥感以及遥感与 GIS 应用研究,发表论文 10 余篇.
E鄄mail: chunqiao_song@ 163. com
责任编辑摇 杨摇 弘
79028 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 宋春桥等: 藏北高原地表覆盖时空动态及其对气候变化的响应摇 摇 摇 摇 摇