本文關(guān)鍵詞： 干旱指數(shù) 植被指數(shù) 降水產(chǎn)流 植被耗水 都思兔河 海流兔河　出處：《中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：陸地植被生態(tài)系統(tǒng)如何同時(shí)受到氣候梯度和地下水的影響?這是生態(tài)水文地質(zhì)學(xué)研究的基本問(wèn)題之一。本文以鄂爾多斯高原這個(gè)干旱-半干旱氣候過(guò)渡地區(qū)為例,提出分布式生態(tài)水文指數(shù)的概念,對(duì)這一問(wèn)題開展了專門的研究。生態(tài)水文指數(shù)是指能夠反映陸地生態(tài)系統(tǒng)水分供給程度、物種生存狀況、水文功能和生態(tài)耗水強(qiáng)度等各方面特性的定量指標(biāo)。本論文建議的生態(tài)水文指數(shù)包括4種,即干旱指數(shù)、植被指數(shù)、降水產(chǎn)流指數(shù)和植被耗水指數(shù)。干旱指數(shù)(φ)反映氣候背景。植被指數(shù)包括增強(qiáng)型的歸一化植被指數(shù)(EVI)和葉面積指數(shù)(LAI),反映植被覆蓋特征。降水產(chǎn)流指數(shù)(C_r)是反映大氣降水在被陸面蒸散消耗之后剩余產(chǎn)流的能力,在干旱區(qū)反映的是地下水補(bǔ)給能力。植被耗水指數(shù)(Cw)反映的是植被生態(tài)區(qū)消耗水分的程度。這些指數(shù)都在遙感數(shù)據(jù)的像元尺度計(jì)算,分辨率為250 m~1 km。本論文以鄂爾多斯高原的都思兔河-無(wú)定河?xùn)|西向片區(qū)為重點(diǎn),以氣象數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)和地下水觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),加工生成了以上4種生態(tài)水文指數(shù)的分布式數(shù)據(jù)和地下水埋深(d)數(shù)據(jù)。其中,降水產(chǎn)流指數(shù)和植被耗水指數(shù)都以實(shí)際陸面蒸散為計(jì)算基礎(chǔ),采用1 km分辨率的MOD16陸面蒸散和MuSyQ陸面蒸散數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)流域尺度水平衡校正生成。統(tǒng)計(jì)分析表明生態(tài)水文指數(shù)和地下水埋深都不服從正態(tài)分布。在250 m空間分辨率基礎(chǔ)上,本論文詳細(xì)分析了植被指數(shù)EVI與干旱指數(shù)和地下水埋深的關(guān)系。隨著干旱指數(shù)和地下水埋深的增加,EVI總體上都存在減小趨勢(shì),但是單因素的相關(guān)分析不足以充分反映EVI的空間變化規(guī)律。本論文建立雙因素(φ-d)坐標(biāo)系,將雙因素空間劃分為網(wǎng)格區(qū)間統(tǒng)計(jì)EVI的特征值(p=50%和p=98%),繪制特征值變化曲線。這種雙因素空間分布圖揭示了干旱指數(shù)和地下水埋深對(duì)植被指數(shù)的聯(lián)合影響,發(fā)現(xiàn)植被指數(shù)對(duì)地下水比較敏感的埋深段是d7 m。半干旱氣候條件下,EVI隨d的增加呈減小趨勢(shì);但是當(dāng)φ6時(shí),EVI隨d的減小而降低,這是淺埋深地下水強(qiáng)烈蒸發(fā)誘發(fā)土壤鹽漬化造成的。在1 km分辨率基礎(chǔ)上,其它生態(tài)水文指數(shù)也存在復(fù)雜的相關(guān)性。地下水埋深為250 m分辨率的數(shù)據(jù)采用合理的尺度提升為1 km分辨率的有效地下水埋深(d_e)數(shù)據(jù),用于分析生態(tài)水文指數(shù)與多個(gè)因素的相關(guān)特征。隨著干旱指數(shù)的增加,基于MOD16數(shù)據(jù)的降水產(chǎn)流指數(shù)(C_r)和植被耗水指數(shù)(Cw)都呈現(xiàn)減小的趨勢(shì),但基于MuSyQ數(shù)據(jù)的C_r與干旱指數(shù)相關(guān)性并不顯著。另外,葉面積指數(shù)(LAI)對(duì)降水產(chǎn)流指數(shù)(C_r)和植被耗水指數(shù)(Cw)都有強(qiáng)烈的影響:隨著LAI的增加,C_r減小而Cw增大。為此,本論文又建立了LAI-d_e雙因素坐標(biāo)系來(lái)分析C_r和Cw對(duì)植被指數(shù)與地下水的聯(lián)合響應(yīng)。當(dāng)LAI較低時(shí),C_r和Cw的特征值(p=50%和p=90%)在某個(gè)地下水埋深段呈現(xiàn)極大值或極小值;當(dāng)LAI較大時(shí),C_r和Cw與地下水埋深的關(guān)系不顯著�；ハ嚓P(guān)的相關(guān)系數(shù)和協(xié)方差矩陣結(jié)果表明,C_r和Cw與LAI的相關(guān)性遠(yuǎn)大于它們與干旱指數(shù)的相關(guān)性,而地下水埋深對(duì)LAI與干旱指數(shù)的相關(guān)性以及降水產(chǎn)流指數(shù)與干旱指數(shù)的相關(guān)性有一定的影響。論文研究成果為鄂爾多斯高原植被生態(tài)格局及其控制因素提供了新的認(rèn)識(shí),并從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的角度初步揭示了植被指數(shù)對(duì)降水產(chǎn)流和地下水補(bǔ)給的影響。
[Abstract]:How to land vegetation is also affected by the climatic gradient and groundwater? This is one of the basic problems in the study of eco hydrological geology. In this paper, the Erdos plateau arid semiarid climate transition area as an example, the concept of distributed eco hydrological index, on this problem is studied. The eco hydrological index refers to reflect the land water supply ecological system, survival status of species, quantitative indicators of hydrological function and ecological water consumption intensity and other aspects of the characteristics of eco hydrological index. The thesis proposal includes 4 kinds, namely, drought index, vegetation index, rainfall runoff index and water consumption of vegetation index. The drought index (phi) reflect the climatic background. Including enhanced vegetation index normalized vegetation type index (EVI) and leaf area index (LAI), to reflect the characteristics of vegetation. Rainfall runoff index (C_r) is a reflection of atmospheric precipitation The ability of the remaining runoff after consumption of land surface evapotranspiration, reflected in the arid area is groundwater recharge capacity. Water consumption of vegetation index (Cw) reflects the vegetation ecological district water consumption level. These indices are calculated in pixel scale of remote sensing data, a resolution of 250 m~1 km. in the Erdos plateau dusitu the rabbit River Wuding River east area as the key to meteorological data, remote sensing data and groundwater data as the basis, produced more than 4 kinds of eco hydrological index distributed data and groundwater depth (d) data. The rainfall runoff index and vegetation water consumption index in the actual land surface evapotranspiration for the basis of calculation, using the MOD16 land surface evapotranspiration and MuSyQ land surface evapotranspiration data of 1 km resolution, the basin scale water balance correction generation. Statistical analysis showed that the eco hydrological index and groundwater depth are not subject to normal distribution. 250 m spatial resolution based on the detailed analysis of the relationship between vegetation index EVI and drought index and groundwater depth. With the increase of drought index and the groundwater depth decreases, there are EVI on the whole, but the single factor correlation analysis is not sufficient to reflect the spatial variation of EVI. The two factors (-d) coordinate system, the space is divided into two factors characteristic of the grid interval statistics the value of EVI (p=50% and p=98%), draw the characteristic curve. The spatial distribution map of the two factors reveals the drought index and groundwater depth combined effects on vegetation index, vegetation index was more sensitive to the groundwater depth section of the D7 M. is a semi arid climate condition, with the increase of D EVI decreased; but when the diameter of 6 EVI, and decreased with the decrease of D, which is the shallow groundwater evaporation induced by soil salinization caused by km in 1. Resolution on the basis of other eco hydrological index are complex. The relationship between groundwater depth of 250 m resolution data using a reasonable scale to enhance effective groundwater depth of 1 km resolution (d_e) data for the analysis of characteristics of ecological hydrology index and multiple factors. With the increase of drought index, MOD16 data based on the rainfall runoff index (C_r) and water consumption of vegetation index (Cw) were decreased, but C_r and the correlation between drought index based on MuSyQ data is not significant. In addition, the leaf area index (LAI) of rainfall runoff index (C_r) and water consumption of vegetation index (Cw) have a strong effect: with the increase of LAI, C_r and Cw decrease increases. Therefore, this paper established the LAI-d_e double coordinate system to analyze the factors combined with C_r and Cw response to vegetation index and groundwater. When LAI is low, the special value of C_r and Cw syndrome (p=50% and p=90%) in a The groundwater depth section shows the maximum or minimum value; when LAI is large, the relationship between C_r and Cw and the depth of groundwater is not significant. The correlation coefficient of correlation and covariance matrix. The results show that the correlation between C_r and Cw and LAI is far greater than their correlation with drought index, and the depth of groundwater and the drought index LAI the correlation between precipitation and runoff index and drought index correlation has certain effect. The research results provide new insights into the ecological pattern and control Erdos Plateau vegetation factors, and from the angle of statistical law preliminarily reveals the influence of vegetation index on rainfall runoff and groundwater recharge.

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：Q948;P641

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本文編號(hào)：1475508