發(fā)布時間：2020-11-19 07:43

　　 隨著全球變暖,極端干旱事件的發(fā)生頻率不斷升高,嚴重威脅農業(yè)生產(chǎn)以及社會經(jīng)濟發(fā)展。極端干旱事件直接威脅植被的生長,導致植被生產(chǎn)力下降。在干旱期間,植被生長受到水分脅迫的影響,導致植被生理狀態(tài)發(fā)生變化。及時精確地監(jiān)測大范圍干旱事件對研究植被對氣候變化的響應具有非常重要的意義。遙感技術的快速發(fā)展使得在區(qū)域和全球尺度上監(jiān)測植被生長對于干旱的響應成為可能。傳統(tǒng)的遙感植被指數(shù)是植被綠度和能量吸收的量度,可以間接地指示植被的光合作用情況,因此被眾多研究廣泛應用于干旱的監(jiān)測中。但是基于綠度的植被指數(shù)不能準確地捕捉植被對不同水分脅迫的動態(tài)響應。遙感反演的日光誘導葉綠素熒光與植被的光合作用效率直接相關,可以更直接、準確地監(jiān)測干旱事件對植被的影響。本文利用日光誘導葉綠素熒光數(shù)據(jù)(SIF)、植被指數(shù)數(shù)據(jù)(VIs)、氣象數(shù)據(jù)、重力探測衛(wèi)星(GRACE)的水儲量數(shù)據(jù)、二氧化碳柱濃度數(shù)據(jù)(XC02)和干旱指數(shù)數(shù)據(jù)等監(jiān)測東南亞地區(qū)、美國中部和南部地區(qū)的干旱事件。本研究旨在為更好地研究極端氣候事件,科學地理解干旱對生態(tài)系統(tǒng)的影響提供研究手段和方法。主要的研究內容與結論如下:(1)利用VIs、SIF以及相關氣象數(shù)據(jù),研究了 2015/16年厄爾尼諾引起的極端干旱事件對東南亞農作物和常綠闊葉林區(qū)域的植被光合作用的影響。研究結果表明SIF對水分脅迫的敏感性高于傳統(tǒng)的植被指數(shù)。因此,在熱帶地區(qū),衛(wèi)星SIF數(shù)據(jù)可以用來監(jiān)測植被對水分脅迫的響應。SIF數(shù)據(jù)比植被指數(shù)EVI更能夠成為表征和監(jiān)測熱帶植被地區(qū)干旱的指標。此外,消除太陽輻射的影響后計算得到的熒光量子產(chǎn)額(SIFyield)對干旱的響應會變得更加明顯。植被綠度和葉綠素含量的變化可能無法快速反映干旱條件下植被狀況的信息,但SIFyield對水分脅迫有快速響應。因此,SIFyield是用來監(jiān)測干旱期間植被功能變化情況的適宜指標。(2)利用SIF數(shù)據(jù)和XC02數(shù)據(jù),研究發(fā)現(xiàn)2015年和2016年東南亞的二氧化碳排放增多,并且XCO2與SIF具有顯著的負相關性。衛(wèi)星SIF數(shù)據(jù)可以間接地反映區(qū)域CO2的變化,特別是當植被遭受水分脅迫時。水分脅迫通常會造成植被的氣孔關閉,從而降低植被光合作用減慢并減少大氣CO2的吸收。因此,利用衛(wèi)星觀測的SIF數(shù)據(jù),我們可以更好地了解C02潛在的動態(tài)過程。(3)SIFyield是用來監(jiān)測干旱期間植被功能變化情況的適宜指標。因此,本文將SIFyield、溫度條件指數(shù)(TCI)和土壤水分條件指數(shù)(SMCI)線性組合,提出了一個新的遙感干旱指數(shù)——植被熒光干旱脅迫指數(shù)(SSTI),并進一步評估SSTI指數(shù)在美國大平原地區(qū)的監(jiān)測干旱的表現(xiàn),計算SSTI與基于氣象觀測站數(shù)據(jù)計算的干旱指數(shù)的相關性,并在空間分布上與其他遙感指數(shù)進行對比。結果表明,相比于其他指數(shù),SSTI指數(shù)可以較好地反應干旱范圍以及嚴重程度。
【學位單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S423;S127
【部分圖文】：

圖１．１總體技術路線圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｈｉｓ?ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ??

名龍犬豸碩士學位論文??１．４論文組織框架??根據(jù)本文的總體技術路線和研究目標，分為五章進行研究和討論（圖１．２）。??第一章是引言部分。介紹本研宄的背景和意義，并歸納國內外研宄進展，闡??述本論文的研宄目標、總體的技術路線和研宄內容。??第二章是介紹論文使用的研宄區(qū)域和數(shù)據(jù)集概況。介紹論文的研究區(qū)東南亞??地區(qū)、美國中部與南部地區(qū)，并對研宄涉及的數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)處理方法進行了詳細??介紹。??第三章是ＳＩＦ數(shù)據(jù)對東南亞干旱的監(jiān)測。介紹在厄爾尼諾引發(fā)的干旱中ＳＩＦ??對干旱事件的響應；并且研宄了干旱對區(qū)域碳循環(huán)的影響以及ＳＩＦ與Ｃ０２的聯(lián)??系。??第四章是以美國兩次干旱事件為例，利用ＳＩＦ構建植被干旱脅迫指數(shù)。介紹??在兩次干旱事件中，ＳＩＦ監(jiān)測到的植被的生理狀態(tài)變化；基于ＳＩＦ構建干旱指數(shù)??并驗證其準確性。??第五章是結論與展望。該章節(jié)總結了本文的研究內容、主要結論以及創(chuàng)新點，??并提出下一步需要研宂和改進的問題。??１２??

Ｆｉｇ．?２．１?Ｌａｎｄ?ｃｏｖｅｒ?ｍａｐ?ｏｆ?Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ?Ａｓｉａ??東南亞位于東經(jīng)９２°?Ｅ和１４０°?Ｅ之間，緯度１０°?Ｓ和２４°?Ｎ之間。根據(jù)??植被覆蓋類型，本文主要關注兩個子區(qū)域（圖２．１中框出）：農作物（ｃｒｏｐｌａｎｄ）覆蓋??密度較高的西北區(qū)域（８－１８°?Ｎ，?９８－１１０°?Ｅ），和常綠闊葉林覆蓋密度（Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎ??Ｂｒｏａｄｌｅａｆ?Ｆｏｒｅｓｔｓ，?ＥＢＦ）較高的南部地區(qū)（５?°?Ｓ－５?°?Ｎ，?１０７－１１８°?Ｅ）。受?２０１５／１６?厄??爾尼諾現(xiàn)象的影響，兩個子區(qū)域呈現(xiàn)了不同程度的干旱狀況。詳細介紹可見第??３章節(jié)。??１６??
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本文編號：2889911