基于辐射干燥度的黄土高原潜在植被研究

论文摘要

植被-环境关系是全球变化、陆地生态系统关系研究的关键,由于受人类几千年活动的影响,全球原始自然植被所剩极少,植被的破坏掩盖了植被与环境之间的关系。潜在自然植被（Potential Natural Vegetation,PNV）作为一种与所处立地达到一种平衡的演替终态,反映的是无人类干扰的情况下,立地所能发育形成的最稳定成熟的一种顶极植被类型,是一个地区现状植被的发展趋势。以潜在自然植被为研究对象进行的植被-环境分类与关系研究,能够真实地反映自然状态下植被与环境间的相互作用关系。因此,反映环境决定特点的潜在自然植被的重演是植被-环境分类与关系研究的起点,也是全球变化与陆地生态系统关系研究的关键。本研究正是在此背景之下,选用世界著名的布迪科（Budyko）分类系统来模拟黄土高原的潜在植被。主要进行了以下三个方面的工作:①探讨了太阳总辐射及净辐射的气候学计算方法,构建了适合于黄土高原区的太阳总辐射与净辐射的计算模型。②计算了黄土高原区的太阳总辐射及净辐射值,并对其空间分布特征进行了分析。③计算了黄土高原区的Budyko干燥度,模拟出了黄土高原区的潜在植被,并对模拟结果进行了验证。研究表明:⑴综合考虑计算效果和便于应用,黄土高原区太阳总辐射气候学计算的公式以Q = Q2 （ aS2+ bS + c）为佳;净辐射以（ R = b * Q- a）为最佳。⑵在建立黄土高原区的总辐射计算模型时发现,二次函数比一次和三次或更高次函数的模拟效果更好（R2值更大）,能更准确的描述黄土高原区日照时数（S）与太阳总辐射（Q）之间的函数关系。⑶选用最简单且有较高精度的回归法计算出的黄土高原区净辐射较好地反映了该区的热量梯度,而在此基础上计算出的布迪科（Budyko）干燥度,也而较好地反映了黄土高原的干湿梯度。⑷运用布迪科（Budyko）分类系统来模拟黄土高原区潜在植被分布情况,除面积较小的暖温潮湿落叶阔叶林类、寒温微干山地草原类、寒温湿润山地草甸类模拟结果不是很好外,其他面积比例较大的14类的面积重合率都达到60%以上,其中8类达到80%以上,总体上达到了较好的模拟效果,能够比较准确地反映以植被特征为代表的自然地带规律。⑸GIS不仅能够提供大空间范围、高空间分辨率地理数据的分析功能,而且还可以对DEM等资料进行处理,产生高程、坡度、坡向等最基本的地形参数,尤其是还可以生成多达十七个水文和生态模拟有用的其它地形参数,使得复杂条件的山区,大范围内植被分布的模拟成为可能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 引言
• 1.1 选题背景和意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 研究内容
• 1.3 研究思路与方法
• 1.3.1 技术路线
• 1.3.2 研究方法
• 1.4 研究区地理环境特征分析
• 1.4.1 中国黄土高原的范围
• 1.4.2 气候与植被
• 1.4.3 地貌
• 1.4.4 土壤
• 2. 文献综述及理论与方法基础
• 2.1 潜在植被研究进展
• 2.1.1 潜在植被概述
• 2.1.2 潜在自然植被研究的时空尺度
• 2.1.3 国内外研究现状
• 2.1.4 潜在植被预测模型
• 2.2 BUDYKO 的自然地带分类系统
• 2.3 太阳净辐射及其计算
• 2.3.1 方法讨论
• 2.3.2 本文采用的计算方法
• 2.4 太阳总辐射及其计算
• 2.4.1 气候学计算方法讨论
• 2.4.2 本文采用的计算方法
• 3. 计算结果及讨论
• 3.1 基础数据分析
• 3.1.1 太阳辐射数据分析
• 3.1.2 黄土高原植被数据分析
• 3.2 总辐射
• 3.2.1 计算方程的建立
• 3.2.2 总辐射的计算
• 3.2.3 特征分析
• 3.3 净辐射
• 3.3.1 方程的建立
• 3.3.2 净辐射的计算
• 3.3.3 特征分析
• 3.4 辐射干燥度
• 3.4.1 降水量的计算及特征分析
• 3.4.2 Budyko 辐射干燥度的计算及特征分析
• 3.5 黄土高原潜在植被
• 3.5.1 黄土高原潜在植被模拟
• 3.5.2 模拟结果验证
• 4. 结论
• 4.1 主要结论
• 4.2 进一步工作的展望
• 主要参考文献
• 致谢