【摘要】：荒漠化是全球陸地生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)所面臨的最為嚴(yán)峻的問題之一,它嚴(yán)重制約著干旱-半干旱區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。中國作為受荒漠化影響最嚴(yán)重的國家之一,國土面積的三分之一受到荒漠化影響。為了更好地對我國北方荒漠化動態(tài)過程進(jìn)行空間監(jiān)測,深入了解荒漠化發(fā)展的驅(qū)動機(jī)制,本研究基于多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)建立荒漠化遙感監(jiān)測評估模型,從區(qū)域尺度到全國尺度對中國北方荒漠化進(jìn)行了動態(tài)監(jiān)測與定量評估。論文的研究形成了一套從荒漠化時(shí)空動態(tài)變化監(jiān)測到驅(qū)動力定量評估的方法,可以為荒漠化防治的決策提供重要的科學(xué)數(shù)據(jù)和強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)基于Thornthwaite公式法計(jì)算濕潤指數(shù)進(jìn)行的荒漠化氣候區(qū)劃依賴于于我國地面氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù),沒有考慮到具體的植被覆蓋以及地形地貌等特征。本文采用長時(shí)間序列歸一化植被指數(shù)Normalized Difference Vegetation Index(NDVI)以及高程數(shù)據(jù)反演新的濕潤指數(shù)。根據(jù)計(jì)算的濕潤指數(shù)進(jìn)行荒漠化氣候區(qū)劃,改進(jìn)了現(xiàn)有氣候區(qū)劃的一些缺陷。結(jié)果表明,中國北方荒漠化潛在發(fā)生區(qū)域面積為364.3萬km~2,約占我國陸地國土面積的37.8%。(2)參考前人荒漠化監(jiān)測指標(biāo)的研究,從荒漠化表象以及本質(zhì)兩方面考慮,選取修改型土壤調(diào)整植被指數(shù)Modified Soil-Adjusted Vegetation Index(MSAVI)、地表反照率Albedo和裸土指數(shù)Bare Soil Index(BSI)三個(gè)遙感監(jiān)測指標(biāo),利用Landsat和Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)數(shù)據(jù)分別從區(qū)域尺度和全國尺度計(jì)算荒漠化監(jiān)測指標(biāo),并對計(jì)算的荒漠化遙感監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行了分析。(3)以鄂爾多斯高原為典型區(qū),建立了基于Logistic回歸模型、決策樹模型和隨機(jī)森林模型的荒漠化遙感監(jiān)測模型。通過對比驗(yàn)證,得出決策樹模型精度最高�；贚andsat計(jì)算的監(jiān)測指標(biāo),用決策樹模型對鄂爾多斯高原2000、2006、2010、2015年的荒漠化現(xiàn)狀進(jìn)行監(jiān)測分析。結(jié)果顯示,在2000-2015年期間鄂爾多斯高原的荒漠化呈現(xiàn)恢復(fù)的趨勢。(4)利用Carnegie-Ames-Stanford Approach(CASA)模型計(jì)算鄂爾多斯高原長時(shí)間序列的Net Primary Productivity(NPP),在此基礎(chǔ)上利用Potential NPP(PNPP)、Human Appropriation NPP(HANPP)分別代表氣候變化和人類活動在生態(tài)環(huán)境變化中的定量作用,建立了荒漠化影響因素定量評估模型。對鄂爾多斯高原的研究表明,人類活動,尤其是中國北方實(shí)施的生態(tài)恢復(fù)工程是2000-2015年荒漠化恢復(fù)的主要原因。氣候變化,主要是降水和氣溫的波動在2006-2010年期間主導(dǎo)了荒漠化退化。在2000-2006年以及2010-2015年期間,氣候變化和人類活動在荒漠化退化過程中都扮演了重要的角色。(5)利用中分辨率的MODIS數(shù)據(jù)和決策樹模型,從全國尺度對2001-2015年中國北方荒漠化現(xiàn)狀和動態(tài)變化進(jìn)行了遙感監(jiān)測,并對荒漠化影響因素進(jìn)行了定量的評估。研究結(jié)果表明,在2001-2015年的時(shí)段內(nèi),中國北方荒漠化發(fā)展呈現(xiàn)明顯恢復(fù)的趨勢,荒漠化區(qū)域總面積從180.32萬km~2減少到166.81萬km~2,荒漠化強(qiáng)度指數(shù)從0.2107下降到0.1888。對荒漠化驅(qū)動因素的定量評估結(jié)果表明,在2001-2005年的期間內(nèi),氣候變化和人類活動在荒漠化發(fā)展過程中都扮演了重要的角色。在2005-2015年期間,氣候變化是導(dǎo)致中國北方荒漠化總體呈現(xiàn)恢復(fù)趨勢的主要因素。(6)從全國尺度上來講,降水和氣溫的波動是荒漠化發(fā)展的主要控制因素,主導(dǎo)著一定時(shí)段內(nèi)的恢復(fù)和退化。然而,在區(qū)域尺度上,人工造林、飛播造林、封山(沙)育林以及退耕還林、退牧還草等人類活動可以有效地促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境恢復(fù)和改善。為了控制我國北方荒漠化發(fā)展趨勢,促進(jìn)生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,各級政府應(yīng)該發(fā)揮在政策方面的引領(lǐng)作用,持續(xù)推進(jìn)和落實(shí)我國北方實(shí)施的退牧還草、退耕還林、三北防護(hù)林以及天然林保護(hù)工程等一系列生態(tài)修復(fù)和建設(shè)措施,實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
【圖文】：

隨著全球經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，人類對于能源和資源的需求與日俱增。伴隨而來的是人類對自然資源的大規(guī)模不合理開發(fā)與利用。這些忽略自然規(guī)律無休止的掠奪在給人類社會帶來物質(zhì)財(cái)富的同時(shí)深刻地改變著全球的生態(tài)環(huán)境。生態(tài)環(huán)境的急劇惡化及其帶來的一系列問題，例如全球森林和濕地退化、生物多樣性降低、荒漠化的蔓延等，嚴(yán)重影響了人們的生產(chǎn)生活以及人類社會的可持續(xù)發(fā)展（Gretchen et al, 1995; William et al, 1994）。據(jù)估計(jì)，全球陸地表面 1/4 和將近 10億人口受到荒漠化的影響。荒漠化土地的面積以每年 5-7 萬 km2的速度擴(kuò)展，由此帶來的直接經(jīng)濟(jì)損失估計(jì)每年為 423 億美元，其間接經(jīng)濟(jì)損失是直接經(jīng)濟(jì)損失的 2-3 倍（UNEP-United Nations Environment Programme, 1992）�；哪盎哪恋氐臄U(kuò)展造成生態(tài)環(huán)境的惡化，降低全球糧食產(chǎn)量，加深全球人道主義危機(jī)，甚至與全球政治穩(wěn)定以及恐怖主義的泛濫有關(guān)。正是由于荒漠化的巨大危害性，其作為一個(gè)重要的生態(tài)環(huán)境問題引起全球性的重視。

氣候類型 濕潤指數(shù)極干旱區(qū) MI<0.05干旱區(qū) 0.05<MI<0.20半干旱區(qū) 0.20<MI<0.50亞濕潤干旱區(qū) 0.50<MI<0.65濕潤區(qū) MI>0.65《聯(lián)合國防止荒漠化公約（UNCCD-United Nations Convention to CombatDesertification 1994）》將荒漠化定義為在干旱、半干旱以及亞濕潤干旱區(qū)，由于氣候變化和人類活動等在內(nèi)的各種因素的作用下土地的退化。上述定義中的氣候類型區(qū)劃采用 Thornthwaite（1948）濕潤指數(shù)（moistindex，MI）來確定（表 1.1）�；哪l(fā)生的范圍為 MI 介于 0.05 到 0.65 的地區(qū)，即干旱區(qū)、半干旱區(qū)和亞濕潤干旱區(qū)。在全球范圍和中國區(qū)域，荒漠化氣候分布分別如圖 1.1 和圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X87;X171

【參考文獻(xiàn)】

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1 胡昌苗;張微;馮崢;唐娉;;Landsat TM/ETM+與HJ-1A/B CCD數(shù)據(jù)自動相對輻射處理及精度驗(yàn)證[J];遙感學(xué)報(bào);2014年02期

2 白穆;劉慧平;朱壽東;馮徽徽;;多元變化檢測的相對輻射校正方法研究[J];測繪科學(xué);2012年04期

3 曾令建;繆啟龍;高慶先;高文康;向亮;;沙塵天氣對北京大氣環(huán)境質(zhì)量及太陽輻射的影響[J];環(huán)境科學(xué)研究;2011年04期

4 劉永進(jìn);喬德軍;鄭衛(wèi)華;;基于植被覆蓋度序列的變化矢量分析[J];測繪通報(bào);2008年11期

5 程相坤;蔡冬梅;王式功;;中國沙塵暴天氣研究進(jìn)展及主要科學(xué)問題[J];氣象與環(huán)境學(xué)報(bào);2007年06期

6 吳波;蘇志珠;陳仲新;;中國荒漠化潛在發(fā)生范圍的修訂[J];中國沙漠;2007年06期

7 劉愛霞;王長耀;王靜;邵曉梅;;基于MODIS和NOAA/AVHRR的荒漠化遙感監(jiān)測方法[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2007年10期

8 黃輝軍;劉紅年;蔣維楣;黃世鴻;張予燕;;南京市PM2.5物理化學(xué)特性及來源解析[J];氣候與環(huán)境研究;2006年06期

9 黃永梅;張明理;;鄂爾多斯高原植物群落多樣性時(shí)空變化特點(diǎn)[J];生物多樣性;2006年01期

10 宋陽,劉連友,嚴(yán)平,曹彤;中國北方5種下墊面對沙塵暴的影響研究[J];水土保持學(xué)報(bào);2005年06期

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本文編號：2649011