基于树木年轮的呼图壁河流域草地NDVI重建.doc

基于树木年轮的呼图壁河流域草地NDVI重建 高卫东1,3 袁玉江2,3 张瑞波2,3 姜巍1 （1.济南大学资源与环境学院 山东 济南 250002 2.中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所 新疆 乌鲁木齐 830002 3.中国气象局树木年轮理化研究重点开放实验室 新疆 乌鲁木齐830002） 摘要：本文利用天山北坡中部呼图壁河流域6个标准化年表，结合NOAA/AVHRR-NDVI资料提取研究区1981-2001年生长季草地各月最大NDVI值，分析发现：当年生长季草地最大NDVI与树木年轮指数有较好的相关关系，夏末、秋初草地最大NDVI与树轮指数的相关性较好将呼图壁河流域草地9月最大NDVI与相关较好的3个标准化年表序列进行多元回归分析，9月草地最大NDVI值重建方程的相关系数达到0.86，重建值对实测值的方差解释量分别为73.0％，达到0.000012的显著性水平。 全球气候变化对陆地生态系统的影响及其陆地生态系统的响应是全球变化研究的重要内容。近年来研究者发现随着几十年来地球观测技术的迅速发展，遥感数据可以为植被监测和地表覆被变化研究提供更好的手段。NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)是根据植被反射波段特性计算得到的归一化植被指数，是描述植被绿度及生长状况的指数[]，它提供了监测地表植被覆盖的有效方法。经过长期的遥感研究，至今人们至少已经总结出40余种植被指数，这些植被指数是近年来基于遥感技术的发展和应用的深入及产生的表现形式。尽管许多新的植被指数考虑了土壤、大气等多种因素并得到了发展，但是，由于NDVI可以消除大部分与仪器定标、太阳高度角、地形、云阴影和大气有关辐照度的变化，增强了对植被的响应能力。因此，NDVI是目前应用较广泛的植被指数，并且被广泛地用于植被-大气相互作用诊断研究领域。 高分辨率的树木年轮资料在过去全球变化的研究中起着非常重要的作用，树木年轮资料具有定年精确、连续性强、分辨率高和易于取样等特点，长期以来受到高度重视。尤其是近十多年来，随着气候变化和环境变迁研究的迫切需要，计算技术和分析手段的不断加强，在全球变化和环境研究方面，树木年轮分析已在世界范围内成为重要的技术途径。它不仅可以制成年轮年代表，用作判定年代，而且更多的是依据年轮状况作为环境变动的“记录器”，探讨各种环境因子过去逐年，甚至季节的变化。树木年轮宽度数据提供了有关树木生长对气候变化的响应，评估森林NPP和验证来自其它NPP模型得出的结论。如果树木年轮资料能够可靠地预测植被NDVI变化的，它就可能成为重建植被变化新的代用指标。已有研究发现在其它研究区域年轮指数与NDVI值有很好的相关关系，在西伯利亚阿拉斯加研究发现，树木年轮宽度与最大晚材密度与森林NDVI均呈正相关。在西伯利亚，树轮宽度变化趋势与森林生长季NDVI变化趋势有很好的空间相关关系。Kaufmann等发现在北美中高纬度地区和亚欧大陆也树木年轮与6、7月份森林的NDVI变化呈相关关系。等人研究发现，美国堪萨斯州东部橡树的树轮宽度与同生长季整个区域的NDVI值有非常好的相关关系。在中国，利用树轮车表重建和预测天山北坡牧草产量梁尔源、邵雪梅研究发现在内蒙古东部和青藏高原东北部生长季草地NDVI与树木年轮宽度有重要的相关关系。何吉成等在德令哈的研究也发现了生长季草地NDVI与树木年轮指数的密切关系。在国内针对树木年轮与NDVI关系的研究较少，针对新疆树木年轮的研究也多集中在气候重建、同位素分析，本文将利用新疆丰富的树木年轮资料，结合遥感资料研究树木年轮指数与生长季草地NDVI之间的关系。 呼图壁河流域地处86°05′~87°08′E，43°07′~45°20′N，流域南北长258km，东西平均宽40km，总面积为10255km2。。28.45×104hm2，占土地面积32.17%(表1)。 2.树轮采集及年表研制 树木年轮资料为位于天山北坡中部的呼图壁河流域共6个采点，采样点均位于天山山区的原始森林（图1、表2），采样树木分布于森林带的下线林缘区，采样树木为立地条件较差的和石崖上的树株，采样树木对气候条件的变化反应敏感；采样树种为雪岭云杉(Picea Schrenkiana Fisch.et Mey.)，采样年份除玛纳斯河流域为2003年。 树木年轮年表的研制均遵循以下过程：1）按照样本的基本处理程序，对树轮样本进行干燥、固定、打磨、交叉定年，用精度为0.001mm的轮宽测量仪和MeasureJ2X程序进行轮宽测量；2）用国际年轮库的COFECHA定年质量控制程序进行交叉定年的检验确保每一生长年轮具有准确的日历年龄；3）采用ARSTAN年表研制程序完成树轮宽度年表的建立。 将研究区域所有标准化年表取SSS0.85截齐进行互相关