氣候變化和人類活動在沙漠化過程中相對作用的定量研究——以鄂爾多斯高原為例.pdf

1、沙漠化是荒漠化的主要類型，它作為極其重要的環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)問題困擾著當(dāng)今世界，威脅著人類的生存和發(fā)展。中國是世界上受沙漠化影響最為嚴(yán)重的國家之一，沙漠化引起的土壤質(zhì)量下降、土地資源減少以及沙塵暴等問題嚴(yán)重制約了社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展以及和諧社會的構(gòu)建。近年來，盡管我國的沙漠化防治工作取得了一定的成效，但是整體上其形勢依然嚴(yán)峻。
　　 沙漠化過程的驅(qū)動力作用研究是沙漠化研究的基礎(chǔ)。氣候變化和人類活動是導(dǎo)致土地沙漠化的兩個主要驅(qū)動力，在

2、不同尺度下開展氣候變化和人類活動在土地沙漠化過程中相對作用的定量評價(jià)，對于沙漠化治理和沙漠化的理論研究具有重要意義。氣候變化和人類活動在沙漠化過程中相對作用的定量研究，是準(zhǔn)確評價(jià)沙漠化動態(tài)過程、研究沙漠化對全球氣候變化響應(yīng)以及制定沙漠化防治對策與戰(zhàn)略的基礎(chǔ)。探索有效方法開展氣候變化和人類活動在沙漠化過程中相對作用的定量研究，突破目前的研究瓶頸，不僅能夠豐富沙漠化科學(xué)研究的理論基礎(chǔ)、澄清目前沙漠化研究中的一些誤區(qū)，而且能為區(qū)域和國家尺度上

3、沙漠化防治對策與戰(zhàn)略的制定提供理論依據(jù)。本研究以鄂爾多斯高原為典型研究區(qū)，在系統(tǒng)分析近30年來鄂爾多斯高原氣候變化和人類活動特征變化的基礎(chǔ)上，建立沙漠化的定量監(jiān)測以及沙漠化過程中氣候變化和人類活動相對作用的定量評價(jià)方法，最終對鄂爾多斯高原沙漠化過程中氣候變化和人類活動的相對作用進(jìn)行多尺度研究。論文以定量研究為主線，從方法論的角度對沙漠化過程中驅(qū)動力作用研究進(jìn)行突破，主要取得了以下的成果和結(jié)論：
　　 1、建立基于Landsat數(shù)

4、據(jù)的鄂爾多斯高原沙漠化定量監(jiān)測方法。從沙漠化引起的地表特征變化入手，選取NDVI、MSDI以及Albedo三個指標(biāo)分別代表沙漠化地表的植被豐度、景觀格局以及地表微氣候條件，來進(jìn)行沙漠化定量監(jiān)測。針對Landsat數(shù)據(jù)特點(diǎn)，在提出各個指標(biāo)的反演算法的基礎(chǔ)上，綜合考慮不同植被類型區(qū)以及遙感影像獲取的時間，建立了基于決策樹模型的沙漠化定量監(jiān)測方法。根據(jù)精度檢驗(yàn)的結(jié)果，該方法監(jiān)測精度較高，可以準(zhǔn)確地用于鄂爾多斯高原沙漠化的監(jiān)測研究。
　　

5、 2、1980-2005年間，鄂爾多斯高原沙漠化變化趨勢呈一種逆轉(zhuǎn)與發(fā)展同時存在，但是逆轉(zhuǎn)整體大于發(fā)展的態(tài)勢。在1980-1990年間，逆轉(zhuǎn)的沙漠化土地在鄂爾多斯高原分布相對分散，而發(fā)展的沙漠化土地的空間分布相對較為集中，主要分布在杭錦旗東南部的溫帶落葉灌叢與荒漠草原的過渡區(qū)域、準(zhǔn)格爾旗西部的溫帶禾草草原區(qū)域、以及鄂托克前旗南部的溫帶落葉灌叢區(qū)。在1990-2000年間，沙漠化逆轉(zhuǎn)的土地面積略高于沙漠化發(fā)展的土地面積，明顯逆轉(zhuǎn)的沙漠化

6、土地集中分布在伊金霍洛旗西北部的溫帶落葉灌叢與溫帶禾草草原的過渡區(qū)以及鄂托克前旗西部的溫帶落葉灌叢區(qū)；而沙漠化發(fā)展的土地主要集中在達(dá)拉特旗、杭錦旗、準(zhǔn)格爾旗、烏審旗以及東勝。在2000-2005年，該時段年均沙漠化的逆轉(zhuǎn)面積最大，逆轉(zhuǎn)的沙漠化土地主要分布于鄂爾多斯高原東北部的準(zhǔn)格爾旗、達(dá)拉特旗和東勝這三個旗縣的大部分地區(qū)；而發(fā)展的沙漠化土地主要集中分布在伊金霍洛旗以及鄂托克前旗西北部的溫帶落葉灌叢與荒漠草原的過渡地帶。
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7、、氣候變化和人類活動在沙漠化過程中相對作用定量評價(jià)方法的建立。選擇凈初級生產(chǎn)力NPP為衡量沙漠化過程中氣候變化和人類活動相對作用的公共指標(biāo)，利用潛在NPP以及潛在NPP與實(shí)際NPP的差值來衡量氣候變化和人類活動在沙漠化過程中的相對作用，通過拆分復(fù)雜的沙漠化驅(qū)動力過程，根據(jù)沙漠化逆轉(zhuǎn)和發(fā)展與氣候變化和人類活動引起的NPP變化趨勢之間的可能情景，構(gòu)建沙漠化過程中氣候變化和人類活動的定量評價(jià)方法。在建立概念框架的基礎(chǔ)上，對評價(jià)過程中所需的數(shù)據(jù)

8、進(jìn)行量化，其中用CASA模型來模擬實(shí)際NPP，并在CASA模型的基礎(chǔ)上建立了潛在NPP的計(jì)算方法。通過對實(shí)際NPP以及定量評價(jià)結(jié)果的驗(yàn)證，表明本研究提出的定量評價(jià)方法可以用于沙漠化過程中氣候變化和人類活動相對作用的評價(jià)。
　　 4、不同時間尺度下，鄂爾多斯高原沙漠化過程中氣候變化和人類活動相對作用存在明顯的差異。1980-1990年時間尺度下，氣候變化是鄂爾多斯高原沙漠化逆轉(zhuǎn)的主要原因，以氣候變化為主導(dǎo)因素的逆轉(zhuǎn)的沙漠化土地面積

9、占總逆轉(zhuǎn)面積的89.45％;人類活動則是沙漠化發(fā)展的主要原因，以人類活動為主導(dǎo)因素的發(fā)展的沙漠化土地占總發(fā)展面積的83.93％。在1990-2000年時間尺度下，人類活動是沙漠化逆轉(zhuǎn)的主導(dǎo)因素，以人類活動為主導(dǎo)因素的逆轉(zhuǎn)的沙漠化土地面積占總逆轉(zhuǎn)面積的90.04％;而氣候變化則主導(dǎo)了該時期的沙漠化發(fā)展，以氣候變化為主導(dǎo)因素的發(fā)展的沙漠化土地面積占總發(fā)展面積的91.20％。在1980-2000年時間尺度下，人類活動是鄂爾多斯高原沙漠化逆轉(zhuǎn)的

10、主要原因，以人類活動為主導(dǎo)因素的逆轉(zhuǎn)的沙漠化土地面積占總逆轉(zhuǎn)面積的93.02％;而氣候變化則是導(dǎo)致沙漠化發(fā)展的主要因素，以氣候變化為主導(dǎo)因素的發(fā)展的沙漠化土地面積占總發(fā)展面積的85.77％.1980-2005年時間尺度下，氣候變化和人類活動共同導(dǎo)致了鄂爾多斯高原的沙漠化逆轉(zhuǎn)，其中氣候變化主導(dǎo)的沙漠化逆轉(zhuǎn)面積略大，占59.71％;而對于沙漠化發(fā)展，人類活動則是該時間尺度下的沙漠化發(fā)展的主導(dǎo)因素，以人類活動為主導(dǎo)因素的發(fā)展的沙漠化土地占總發(fā)