【摘要】：干旱是影響社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)的重要氣象災(zāi)害,了解干旱變化特征對于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和植被建設(shè)具有重要意義。黃土高原是典型的生態(tài)脆弱區(qū)域,植被建設(shè)是區(qū)域生態(tài)恢復(fù)的重要舉措,而植被生長與干旱變化之間存在著復(fù)雜的響應(yīng)機(jī)制,不同環(huán)境中干旱對植被生長的影響不同,同時植被變化也會影響區(qū)域氣候,進(jìn)而對干旱變化產(chǎn)生反饋作用。本研究基于黃土高原83個地面氣象站的降水、氣溫、日照、風(fēng)速等數(shù)據(jù),計算了黃土高原2000—2016年的標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散發(fā)指數(shù)(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)分析干旱的時空變化特征;并使用(Rotational empirical orthogonalmatrix,REOF)分析黃土高原的干旱特征分區(qū);使用SPEI結(jié)合對應(yīng)時段的歸一化植被指數(shù)(Normal Difference Vegetation Index,NDVI),分析不同情況下植被生長對干旱變化的響應(yīng)規(guī)律;同時評估了黃土高原植被的干旱脆弱性。主要研究結(jié)果有:1.研究時段內(nèi)黃土高原整體呈濕潤化趨勢,SPEI呈增加趨勢的面積達(dá)76.79%,其中顯著增加的面積約為10.53%,集中分布在六盤山和白于山區(qū)。秋季和冬季SPEI變化趨勢的空間分布與年變化趨勢空間分布一致性好。年均SPEI和各季節(jié)SPEI均為增加趨勢,其中年均SPEI的趨勢率為0.18/10a,各個季節(jié)中,夏季SPEI趨勢率高達(dá)0.27/10a,表明黃土高原夏季濕潤化趨勢最為明顯。黃土高原的干旱事件主要為輕度干旱和中度干旱,且兩者的年發(fā)生頻次均呈降低趨勢,趨勢率分別為-0.35次/10a和-0.18/10a。2.使用旋轉(zhuǎn)經(jīng)驗可將黃土高原分為東南區(qū)、東北區(qū)、西北區(qū)和西南區(qū)。東南區(qū)春夏兩季為濕潤化趨勢,秋冬兩季為干旱化趨勢,其余分區(qū)四季均為濕潤化。各分區(qū)SPEI變化具有較好的一致性,東南區(qū)和東北區(qū)、西南區(qū),以及東北區(qū)和西北區(qū)不同季節(jié)的SPEI變化均為顯著正相關(guān)。各分區(qū)間氣象要素和下墊面差異顯著,其中降水量差異最大,高程次之,土地利用差異最小。3.生長季內(nèi),NDVI與SPEI均為正相關(guān),相關(guān)性的年內(nèi)變化為先增加后減小,4月份相關(guān)性最差,7月份最好,6—9月份的相關(guān)性均通過顯著性檢驗。不同土地利用類型下的NDVI與SPEI呈顯著正相關(guān)的面積比例在草灌類型下最大(62.54%),耕地次之(52.97%),而在森林類型下呈顯著正相關(guān)的面積比例最小(25.62%)。不同地貌下,NDVI與SPEI在丘陵和低山地區(qū)的相關(guān)性最好,而在低位平原和高山的相關(guān)性較差。NDVI與SPEI的相關(guān)性與高程、濕潤度以及溫度的變化存在非線性響應(yīng)關(guān)系,NDVI與SPEI顯著正相關(guān)的區(qū)域面積比例隨海拔的升高先增加后減小,最大值出現(xiàn)在在1500—2000 m范圍內(nèi);隨著濕潤度的降低,NDVI與SPEI顯著正相關(guān)的面積比例先呈增加趨勢,在濕潤度0.2—0.4范圍達(dá)到最大(70.26%),在濕潤度小于0.2的地區(qū)降低到36.13%;NDVI與SPEI顯著正相關(guān)的面積在年積溫低于2000 d·℃地區(qū)僅為17.92%,而在2000—3000d·℃地區(qū)達(dá)60.50%,年積溫繼續(xù)升高相關(guān)性有所下降。4.基于植被生長對干旱的響應(yīng)規(guī)律,通過地理探測器結(jié)合層次分析法,對黃土高原植被干旱脆弱性進(jìn)行評價發(fā)現(xiàn):各因子對植被的干旱脆弱性影響排序為:濕潤度地貌土地利用類型高程年積溫。在黃土高原,植被干旱脆弱性評價結(jié)果主要為中脆弱性(30.13%)和高脆弱性(36.62%),整體空間分布特征為東南低,西北高。植被干旱脆弱性的決定因子主要為濕潤度和地貌,所占的面積比例分別為69.97%和24.02%。2005—2015年間,黃土高原植被干旱脆弱性整體為降低趨勢,發(fā)生變化的面積共計26.67萬km~2,其中脆弱性升高的面積為7.64萬km~2,降低的面積為18.96萬km~2。
【圖文】：

第二章 資料與方法第二章 資料與方法究區(qū)概況黃土高原位于黃河流域中上游，東起太行山，西至賀蘭山與日月山，南起北抵陰山（東經(jīng) 100°54′—114°33′；北緯 33°43′—41°16′），總面積約 62.5 公里，囊括山西、陜西、甘肅、寧夏的大部分地區(qū)和內(nèi)蒙古、河南、青海地區(qū)[134]。在研究區(qū)內(nèi)共有 84 個國家氣象基準(zhǔn)站（圖 2-1）。

圖 2-2 2000—2015 年耕地與建設(shè)用地空間變化Fig.2-2 Distribution of cropland and built-up land on Loess Plateau during 2000-2015圖 2-2 為 2000—2015 年耕地與建設(shè)用地空間變化。研究時段內(nèi)，黃土高原耕地面積共減少了 0.53 萬 km2，其中耕地轉(zhuǎn)換為其他類型的面積為 0.80 萬km2，主要為耕地轉(zhuǎn)換成建設(shè)用地和草灌；其他類型轉(zhuǎn)換為耕地的面積為 0.27萬 km2，主要為草灌和未利用地轉(zhuǎn)換為耕地。在空間分布上，黃土高原東南部耕地持續(xù)減少，尤其是在關(guān)中平原、陜北以及陜西北部，而在黃土高原西北部，，耕地面積呈增加趨勢。建設(shè)用地面積共增加了 0.53 萬 km2，其中建設(shè)用地轉(zhuǎn)換為其他類型的面積為 0.01 萬 km2；其他類型轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地的面積為 0.54萬 km2，主要為耕地和草灌轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地�？臻g分布上，各地的建設(shè)用地面積均為增加趨勢，其中關(guān)中平原、寧夏平原以及內(nèi)蒙古的呼和浩特市以及包頭市增加最為明顯。2.2.3 黃土高原高程與地貌數(shù)據(jù)地形資料采用 NASA 發(fā)布的數(shù)字高程數(shù)據(jù)（DigitalElevationModel，DEM）
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q948

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本文編號：2709331