路域植被叶绿素多光谱遥感定量反演研究

叶绿素是植被光合作用的主要物质,准确估算叶绿素含量对植被生长健康状况和生态环境研究具有重要意义。本文利用辐射传输机制的PRO4SAIL模型模拟植被冠层光谱,以TM影像为数据源,分析物理模型模拟反射率和遥感影像反射率与叶绿素含量之间的相关性,研究利用多光谱信息定量反演路域植被叶绿素含量的可行性。研究结果表明,植被光谱反射率与叶绿素含量之间有较强的相关性;利用PRO4SAIL模型模拟的冠层反射率反演叶绿素含量具有一定可行性。该研究成果为大面积路域植被冠层叶绿素含量遥感监测提供理论依据与参考。     

我国全新世泥炭α纤维素稳定碳同位素记录的对比与分析

泥炭是古气候研究的宝贵材料,α纤维素稳定碳同位素（δ¹³C_cell）是泥炭古气候研究的常用代用指标。我国已有数个地点报道了全新世泥炭全样或单种植物δ¹³C_cell记录,对这些记录的古气候解译存在明显冲突。结合相应的孢粉和植物残体证据,对这些记录进行综合对比,结果发现：高山草地植被带和内陆干旱区荒漠草原植被带当中的泥炭地,全新世期间的原地植物种属构成相对稳定且未发生显著变化,因此其δ¹³C_cell记录具有较为明显的长期变化趋势,其古气候解译也更为可靠;森林植被带和林草交互带当中的泥炭地,全新世期间的原地植物种属构成发生过显著变化（如木本植物入侵）,这可能是造成其全新世δ¹³C_cell记录长期趋势不明显或其古气候指示意义复杂难解的主要原因。这些结果显示了泥炭地的原地植物种属构成,对相应δ¹³C_cell记录的古气候解译的重要影响。同时也表明,无论是泥炭δ¹³C_cell研究地点的选择,还是泥炭δ¹³C_cell记录的古气候解译,都需重视其来源植物种属构成和变化。对于全新世泥炭δ¹³C_cell古气候研究,建议开展针对性的现代过程研究,尤其是优势泥炭植物种属的δ¹³C_cell在时间序列上的现代过程研究,以提供可靠的古气候解译基础。

     

浑善达克沙地遥感监测研究

基于对20世纪80年代、90年代和2002年3期陆地卫星影像的解译,通过统计计算和对比分析方法,研究了浑善达克沙地20多年来植被和土地覆盖的变化情况。结果表明,浑善达克沙地内部植被退化总趋势明显,东、西部各形成了一个植被重度受损区;由于沙地周边的湿地和灌木丛环、沙地内部湿地形成的网状结构对沙地的扩张有一定的抑制作用,同时人类活动的强度和作用时间还比较有限,而且现在的气候不像沙地形成时那样恶劣,虽然沙地内部植被发生退化,但沙地总体范围保持相对稳定;近年来沙地退化趋势受到一定的抑制,主要得益于生态建设工程的实施和禁牧封育等措施。另外,对沙地的保护与利用进行了探讨,提出了有参考价值的建议。     

末次间冰期127 ka时期植被反馈增强东亚夏季风降水的数值模拟研究

黄土和石笋等古气候代用资料表明在末次间冰期间,东亚夏季风增强、降水增多。本研究利用地球系统模式EC-Earth模拟了末次间冰期127 ka时期的气候,通过和工业革命前的气候模拟控制试验做比对,分析了127 ka时期由于地球轨道参数变化导致的东亚夏季风的空间变化特征。我们利用了两种EC-Earth的模式配置,即"大气-陆面-海洋-海冰"耦合模式和"大气-陆面-海洋-海冰-动态植被"耦合模式,分别估算轨道强迫和植被反馈对东亚夏季风降水变化的贡献。数值模拟结果表明,地球轨道强迫导致的海陆热力差异使得东亚夏季风系统显著增强并北移西伸,中国中部及华北地区降水增多而东部沿海地区降水减少。耦合了动态植被模式的试验结果表明,127 ka时期温暖湿润的气候致使东亚地区植被增多,植被的蒸腾作用使得地表的感热和潜热通量显著增大,从而增强了局地水循环,使降水进一步增多。植被的反馈作用在原本温暖湿润的华南地区对降水的影响并不显著,但是对相对干旱的我国中部和华北地区降水有显著影响。数值试验结果表明轨道强迫和植被反馈的共同作用能使内陆的四川盆地到华北一带夏季降水增加约40%,其中30%的增加是由于轨道强迫作用,约10%是由于植被反馈。这个研究也提醒我们,要得到更加合理的对过去或未来气候变化的模拟结果,有必要使用耦合动态植被的气候系统模式。

     

京津冀地区植被覆盖时空变化研究

针对京津冀地区突出的生态脆弱性问题,本文基于2000—2020年长时序京津冀地区植被覆盖度数据,采用线性趋势拟合、M-K检验、Hurst指数分析以及重心转移分析方法,对京津冀地区植被覆盖时空变化特征进行研究。结果表明,2000—2020年京津冀地区植被覆盖情况变化不大,未来会保持非显著性增长趋势;植被覆盖度在空间上重心分布存在不均衡性,整体呈现西移的趋势。     

基于植被护坡的河道坡岸稳定性分析

本文采用Geostudio中slope/w软件对有植被和无植被情况下的边坡进行数值分析。研究结果表明,同一根系深度下,边坡安全系数随坡角的增大而减小,而同一坡角下,边坡安全系数与根系深度同样成正比;同一根系深度下,根系角度对边坡的安全系数几乎没有影响,但安全系数随根系深度的增加而增加。最后,同一树倾角下,边坡安全系数随着树间距的增大而减小,但树倾角最大,树间距对边坡的安全系数影响越大。当树间距一定时,边坡安全系数随树倾角的减小而增加。研究成果可为相关工程提供参考。     

基于抛物型缓坡方程模拟近岸植被区波浪传播

植被对波浪传播运动有重要影响。考虑近岸波浪在植被区传播中的折射、绕射、破碎及植被引起的波能耗损效应,基于抛物型缓坡方程建立了模拟近岸植被区波浪传播的数学模型,对模型进行了数值模拟验证,采用数值模拟试验分析了植被对波浪传播的影响。数值模拟结果表明,波浪在近岸植被区传播时,随着植被密度和植被高度的增加,波浪传播中的波高衰减增大,波能耗损增加;不同周期波浪在植被区传播中的波高衰减过程也明显不同。     

青海表土花粉分布规律及其与植被的关系

对青海地区63个样点进行植被调查及表土样点分析结果显示:青海地区山地针叶林、针阔混交林、高山灌丛-灌丛草甸、温带草原、灌木-半灌木荒漠及高寒荒漠植被区均有相对独特的花粉组合特征。乔木类中桦呈超代表性,云杉、柏、杨属呈低代表性;灌木、草本中白刺、沙拐枣、柽柳呈低代表性,蒿、藜、麻黄呈超代表性,蔷薇科金露梅、银露梅在自身为优势种的落叶灌丛群落中呈低代表性,在针阔叶林、灌丛草甸过渡带中呈适中代表性。禾本科、莎草科、菊科、豆科、十字花科呈低代表性。A/C值在不同生态环境下的变化幅度较大,但数据组显示A/C值中位数值由半干旱向干旱植被区逐次降低,如草甸和草原为4.14,高山灌丛为2.93,荒漠草原为1.22,荒漠灌丛为0.13,荒漠戈壁为0.05。可见,A/C值能很好地反映环境干湿程度,是环境干旱程度的良好指标。     

戈壁风蚀面与植被覆盖面地表性质粗糙度长度的确定

以Monin-Obukhov相似性理论为基础, 利用量纲分析法分别推导出不同层结稳定度下确定戈壁风蚀面与植被覆盖面空气动力学参数的物理模型, 并利用该模型研究了粗糙度长度与粗糙元性质, 流经近地层流体特征以及大气层结稳定度之间的关系。得出以下结论: 戈壁风蚀面上空气动力学粗糙度长度与砾石粒径、高度、覆盖度、自由风速、摩擦速度以及大气层结稳定度有关; 植被覆盖面空气动力学粗糙度长度取决于植被类型、植被高度、覆盖度、零平面位移高度、自由风速、摩擦速度以及大气层结稳定度。     

东北地区五大连池湖相沉积物正构烷烃和单体碳同位素特征及其古植被意义

对中国东北地区小兴安岭与松嫩平原过渡带五大连池青石钻孔湖相沉积物进行了有机地球化学分析,检测出丰富的正构烷烃生物标志化合物.本文主要讨论了正构烷烃的分布及其单体碳同位素组成特征.正构烷烃具有前峰型和双峰型两种分布特征,表明其有机质为混合来源,包括低等菌藻类生物和陆生高等植物输入.正构烷烃的分布特征表明,自35.2ka B.P.以来,nC27/nC31和ACL指标共同记录了东北地区小兴安岭与松嫩平原过渡带的植被以草本为主.对C27、C29和C31长链正构烷烃进行了单体碳同位素测定,并利用二元模式估算了C3和C4植物相对生物量,结果表明,自35.2ka B.P.以来,研究区的植被以C3植物为主.期间在典型冷暖气候事件中,受温度变化的影响,C3/C4植物的相对生物量有明显的变化,在全新世大暖期(6.0ka B.P.),受温度升高影响,C3植物的生物量显著减少,C4植物的生物量则明显增加;而在两次典型冷气候事件(中全新世降温事件8.2ka B.P.和新仙女木事件12.9ka B.P.)时期,受温度降低影响,C3植物的生物量有增加的趋势,C4植物的生物量则相对呈减少的趋势;在末次冰盛期21.0ka B.P.时,受明显低温特征的影响,C3植物生物量高达80.0％,这可能是当时低温的气候特征抑制了C4植物的生长.研究结果对探索我国东北地区C3/C4植物分布格局,并为评估未来气候演化对该地区植被格局和农业生产的影响提供科学依据.