重庆岩溶地区气候变化对植被的影响
浅谈关于岩溶区地质工程勘察技术
浅谈关于岩溶区地质工程勘察技术【摘要】本文主要对岩溶区地质勘察技术进行论述，从形岩溶区成因和性质进行分析，并结合笔者多年来的工作经验提出相关勘察技术方法。
【关键词】岩溶区地质勘察技术随着工业不断地发展，地球污染也日益严重，所以我们很多的地理专家学者要研究地质方面，来了解气候变化对农作物的影响，岩溶区又称喀斯特地貌，岩溶区地貌是典型的地貌特征，它拥有着地址特殊性，气候特殊性，农作物果实的特殊性。
这三种特殊性就值得我们去研究，但是也是由于这些特殊性，很多传统的地质勘察方法都不适用该地区。
要想更好地了解和勘察岩溶区地质，就要有更好的勘查技术。
所以本文针对岩溶区地貌地质勘察技术进行以下探讨，希望能给予相关专业读者借鉴。
1 岩溶区成因和特殊性及分布1.1 岩溶区地貌成因要想研究岩溶区岩溶区地貌的勘测技术，就必须知道岩溶区是怎么形成的，岩溶区是经过很多年的风化，由于该地区底下水源丰富，地下水沿着可溶性岩石的层面、节理或断层进行溶蚀和侵蚀而形成的地下孔道，造成石头塌陷反复产生这种地质机械力作用和风化、水的侵蚀等化学作用产生的，所以岩溶区地貌会呈现出多种地貌，因为未塌陷之前是一种地貌，即将塌陷又是一种地貌，塌陷的形成溶洞又是一种地貌。
由此可见大自然造物者是伟大的，创造了这种地貌。
1.2 岩溶区性质岩溶区地貌不仅地表不同，就连产生果实、谷物也不同，地表区别主要是岩石组成不同，地表形态类型属正地形的主要有峰林、孤峰、残丘、岩溶区丘陵和石芽。
由于岩溶区地貌影响气候，所以果实，谷物也不同。
这就是岩溶区的特殊性。
2 岩溶区地质勘察目的和勘测技术2.1 岩溶区地质勘察目的首先我们要了解什么地质勘察，地质勘察是用科学的放法，通过科学仪器或者机械手段得到地质层的一些资料，然后经过专家、学者的分析的一个过程，根目的是要了解持力层的地基承载力，确定基础类型等等。
是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床，为查明矿产的质和量，以及开采利用的技术条件，提供矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料，对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进行调查研究工作。
岩溶地质存在的问题及对工程建设的影响
岩溶地质存在的问题及对工程建设的影响岩溶是一种具有特殊的物质、能量、结构和功能的生态系统，其具有生态敏感度高、环境容量低、抗干扰能力弱，稳定性差的特征。
工程建设过程中一定要重视这些特征，不然将会引发区域石漠化现象以及由于施工引起的地陷等现象。
岩溶对工程建设带来了许多不利的影响，为了避免岩溶所导致工程建设的经济损失，在工程建设中应注意采取有效的保护措施。
在本文中介绍了岩溶地质发育的条件特征，论述了岩溶地质对工程建设的影响，并对岩溶地区的工程建设提出相关建议。
标签：岩溶地质；工程建设；影响引言岩溶也称喀斯特，它是一种可溶性岩石，碳酸盐类岩石（如石灰岩、石膏等）是典型的例子。
它是受含有二氧化碳的流水溶蚀，有时并加以沉积作用而形成的地貌。
它的形状往往比较奇特，像洞穴、石芽、石沟、石林、溶洞、地下河，甚至峭壁等地貌。
此种地貌，在我国分布极为广泛，广西、云南和贵州是典型的分布地区。
喀斯特按出露条件可划分为：裸型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特。
按气候带可分为：热带喀斯特、亚热带喀斯特、温带喀斯特、寒带喀斯特、干旱区喀斯特。
按岩性可分为：石灰岩喀斯特、白云岩喀斯特、石膏喀斯特、盐喀斯特。
此外，还有按海拔高度、发育程度、水文特征、形成时期等不同的划分等。
岩溶的发育和形成给建筑物、场地和地基的工程地质条件造成一定难度。
因此，在岩溶地区进行各种工程时必须对岩溶进行地质研究，预测并解决因岩溶而引起的各种工程地质问题。
2 岩溶发育条件与特征2.1 岩溶发育条件岩溶发育的基本条件是具有可溶物质、流动性、具溶蚀能力的水流以及可供水流运动的通道。
针对碳酸盐岩岩体来说，水流通道、运动的水流、水流中二氧化碳的含量是影响岩溶发育的主要因素，当然也受到大气、土壤、地球深部及地质构造条件和气候因素的影响。
首先，地质构造使碳酸盐岩岩体产生破裂、形变，提供水流运动的地理位置和通道；其次，是大气降水和气温的演变过程，提供水源和水流运动的梯度场等；再次，各种来源的CO2，溶入水之后变为碳酸，发生岩溶作用；再次，运动的水流加速岩溶过程，并使碳酸盐岩岩体产生“碳、水、钙”物质循环；最后，各种因素和作用综合集成，形成碳酸盐岩岩体岩溶的发育。
气候变化对喀斯特地貌演化的影响
气候变化对喀斯特地貌演化的影响喀斯特地貌是地球上独特而美丽的自然景观之一，它以其独特的溶蚀特征和复杂的地下洞穴系统闻名于世。
然而，随着全球气候的变化，喀斯特地貌面临着前所未有的挑战。
本文将探讨气候变化对喀斯特地貌演化的影响，深入了解其可能的后果和我们应该如何应对。
首先，我们需要明确气候变化对地球的整体影响。
气候变化是指地球气候系统长时间尺度上发生的变化，主要表现为温度上升、降水模式变化、极端天气事件增多等。
这些变化对地球上的所有地貌类型都会产生影响，喀斯特地貌也不例外。
气候变化将导致雨季和旱季的时长、强度以及频率发生变化，这对喀斯特地区的溶蚀和水文循环有着直接的影响。
在喀斯特地貌的形成过程中，水是关键因素之一。
溶蚀作用通过地下水体对溶解性岩石的作用，使洞穴和岩溶地貌得以形成。
然而，气候变化可能导致喀斯特地区的降水量和降水模式发生变化，进而影响到地下水的补给。
气候变暖可能导致降水的增加，而不适当的降水分配则会使地下水补给不足。
这将影响溶蚀作用的发生和进程，从而对喀斯特地貌的形成和演化产生深远的影响。
此外，气候变暖还可能导致海平面上升，这对喀斯特地貌的发展也将带来挑战。
喀斯特地区的绝大部分被刻画为地下溶蚀发育的景观，而地下洞穴系统则是其中最重要的组成部分。
然而，海平面上升将导致地下水位上升，进而增加地下洞穴系统的涌水风险。
洞穴内的水位上升可能导致溶蚀进程加速，增加地下洞穴崩塌的风险，对地下洞穴生态系统造成严重破坏。
因此，喀斯特地区的洞穴景观和生态系统将面临可预见的变化和破坏。
然而，面对气候变化对喀斯特地貌的影响，我们也有许多可行的对策。
首先，保护和恢复生态系统是至关重要的。
喀斯特地貌往往拥有独特而丰富的生物多样性，通过保护和恢复当地植被，我们可以减少侵蚀的风险，稳定地下水位，并保持喀斯特地貌的完整性。
其次，我们需要建立科学的管理和规划机制，合理利用水资源。
合理的水资源管理可以确保喀斯特地区的地下水补给充足，维持溶蚀作用的发生和进程。
土地利用和覆被变化对岩溶区土壤CO_2浓度的影响
域 为单 元 ， 择代 表 不 同气候 条 件 和岩 溶类 型 的山西 选 汾 阳马跑 一郭庄 神泉 流域 、 南湘 西 大龙 洞地 下河 流 湖
域、 广西 桂江 流域 ， 开展 不 同土 地 利 用 和覆 被 变 化 对 土壤 Ｃ 浓 度 的影 响研 究 ， Ｏｚ 为深 入 研 究 和 评 价 我 国 不 同岩溶 区土地 利用 方 式 和 覆 被 条 件 对 土 壤 Ｃ 的 Ｏ。 影 响 提供 基础 数据 。
林 地 的 改 善 ， 壤 的扰 动 性 变 小 ， ０ｚ 度 差 趋 于 减 少 ， 幅 趋 于 稳 定 。各 个 流 域 土 Ｃ 浓 变 相 同 覆被 类 型 ， 落结 构 和 优 势 种 变化 越 小 ， 壤 ＣＯ 浓 度 变 幅 越 小 。 群 土 ：
关 键 词 ： 地 利 用 ； 被 变化 ； 溶 区 ； 壤 Ｃ 土 覆 岩 土 Ｏ２ 中 图 分 类 号 ： １２ ６ Ｓ ５ ． 文献标识码 ： Ａ
地 利用 和覆 被 变化 对 土壤 Ｃ 浓 度 的影 响 研究 比较 Ｏ： 少 ， 岩 溶 区则 更 少 ［ 。 梁 福 源 ｒ］ 研 究 了 云南 在 ７ ］ 等 路 南石 林 不 同植 被 对 土 壤 Ｃ 的影 响 ， 建 华 等［ Ｏ： 曹 ｎ
用 培养 箱模 拟监 测 了不 同植 被 条 件 下 土 壤 Ｃ 浓 度 ０
武 、 陶系 灰岩 。马跑 神 泉 域 属 于 岩 溶 水 系统 ， 域 奥 泉
面积 约 ４ ０ｋ ， 庄 泉域 位 于马跑 神 泉 岩溶 水 系 统 ０ ｍ。 郭 的 南侧 ， 积约 ３ ０ ｋ ， 内碳 酸 盐 岩 分 布 以 覆 盖 面 ０ ｍ。 区
型 为 主 。两 泉域 同属 温带 半 湿 润气 候 区 ， 候 温 和 ， 气 多 年平 均降 雨 量约 ５ １ ８ ｌ ． ０ｍｍ， 际变 化 较 大 ， 节 年 季
地貌学04 岩溶地貌
白云岩(CaMg(CO3)2)
2. 岩石的透水性
—
地
岩石透水性影响着水向地下的渗流，并关系到地下喀斯特作用的 进行。岩石孔隙度和裂隙度对岩石透水性影响最大，而裂隙度大小与
貌 岩石的构造、纯度和厚度等有关。
学
3. 水的溶蚀力
岩 水的溶蚀力随深度增加而降低。
（二）落水洞（sinkhole）与竖井（shaft）
—
地
落水洞是岩溶区地表水流向地下河或地下溶洞的通道，它是由
貌 垂直方向流水对裂隙不断进行溶蚀并伴随塌陷而成。
学
落水洞大小不等，形状也各不相同。按其垂直断面形态特征，可
分为裂隙状落水洞、竖井状落水洞和漏斗状落水洞等；按其分布方向
岩 有垂直的、倾斜的和弯曲的。（深几十至几百米，宽一般小于10 m）
貌 河水面下降)，厚度可达几百-几千米，反之，构造沉降区，厚度小。
学
该带内水的运动以垂直下渗为主，故喀斯特地貌以垂直形态的溶
岩 洞为主，多漏斗、落水洞等个体小深度大的地貌。
溶 地
2. 季节变动带（过渡带）
貌 位于丰水期潜水面与枯水期潜水面之间。它在雨季或融冰化雪时，
潜水面上升，地下水作水平运动；在旱季作垂直运动。故该带内喀斯
的CO2减少时，该反应式往
左进行，CaCO3重新沉淀。
（一）岩溶作用的基本条件
—
地 1. 岩石的可溶性
貌 主要取决于岩石成分和结构：
学
岩石的溶解度随石灰岩质含量的增加而增加，随铝质、铁质、硅
质含量增加而降低。一般情况下，颗粒径小，溶解度就大。
岩 易溶的卤盐岩:岩盐(NaCl)，钾岩 溶 (KCl)，镁岩(MgCl2) 地 中等溶解的硫酸盐岩:石膏(CaSO4 貌 2H2O), 芒硝(Na2SO4 10H2O)
重庆地区石笋记录中Mg／Ca比值及古气候意义
第２ ７卷
第 ２期
中 国 岩 溶
ＣＡ ＲＳ０ Ｌ０Ｇ Ｉ ＣＡ ＳＩ ＣＡ ＮＩ
Ｖｏ ｜ ７ ＮＯ ２ Ｉ２ ．
２０ ０ ８年 ６月
Ｊ ｎ ２ ０ ｕ．０８
文 章 编 号 ：０ １ ４ １ （０ ８ ０ － ０ ４ － ０ １ ０ — ８ ０ ２０ ）２ １５ ６
重庆地 区石笋记录 中 Ｍｇ Ｃ ／ ａ比值 及古气候意义
李 清 王 建 力 ， ， 李红 春ｈ ， 明 阳 王 勇 ， 叶 ， 李廷 勇 何 ， 潇
（ ． 南大 学地 理 科 学学 院 ， 庆 ４ ０ １ ；２ 西 南 大 学 地 球 化 学 与 同位 素 实验 室 ， 庆 ４ ０ １ ） １西 重 ０７５ ． 重 ０ ７５
的变化 。本 文结 合 碳 、 同位素 的研 究 以及 一些 已知 氧 的重大 气候 事件 的 确定 ， 初步 探 讨重 庆地 区石笋 记录 中 Ｍｇ Ｃ ／ ａ比值 对 古 气 候变 化是 如 何 响应 的 ， 而也 从
应用 这种 单 一指 标就 十分 危 险［ ， 此应 用 石笋 记 录 ２因 ］ 中的多种 指 标来 进行古 气候 重 建势 在必 行 。近 年 来 ，
响 小等 优 点 ［ ， 来 越 受到 人 们 的 重 视 ， 在 过 去 全 １越 ］ 其
较 长时 间尺度 的 Ｍｇ Ｃ ／ ａ值变 化单纯 用 温度来 解释 则 有一定 困难 ； Ｋａｈｅ ｎＲ．ｏ ｎｏ Ｅ等 对 中国和 尚 而 ｔｌｅ Ｊ ｈ ｓ ｎ４ ］ 洞 高分 辨率 的石 笋研 究推 测 其 主要 反 映 季节 性 降水 的变 化 ； 新 中［ 等通 过 研 究 现 代滴 水 中 Ｍｇ Ｃ 王 ５ ／ ａ比 值变 化 ， 认 为 洞穴 沉 积 物 中 Ｍｇ Ｃ 也 ／ ａ比值 可 以反 映 外界 干湿条 件 的变 化 。 李彬 ［ 对桂林 地 区的石 笋研 究 ２ ］ 认为 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 当大 气环 流 系统 未发 生 显著变 化 和岩溶 水文地
滇东岩溶石山地区石漠化特征及成因
参考内容二
广西壮族自治区，位于中国南部，拥有丰富的自然资源和独特的地理风貌。 然而，随着工业化和城市化进程的加速，广西壮族自治区的生态环境面临严峻的 挑战。特别是岩溶地区的石漠化问题，已成为制约当地发展的重要瓶颈。本次演 示旨在探讨广西壮族自治区岩溶地区石漠化现状及其综合治理规划，以期实现生 态与经济的双赢。
五、结论
滇东岩溶石山地区的石漠化问题是一个复杂的生态问题，需要综合考虑地质、 气候、人类活动等多种因素。本次演示通过对石漠化特征和成因的探讨，为制定 有效的治理措施提供了理论支持。然而，石漠化问题的治理是一个长期而艰巨的 任务，需要政府、企业和当地居民共同努力，才能实现滇东岩溶石山地区的生态 恢复和可持续发展。
针对广西壮族自治区岩溶地区石漠化问题，政府和企业界已经采取了一系列 治理措施。首先，政府出台了相关政策法规，严格限制对岩溶地区的过度开发， 加大对违法行为的惩处力度。其次，通过实施工程措施，加强了对石漠化地区的 治理。例如，开展了小流域综合治理、土地整理、水土保持等工作，改善了农业 生产条件，提高了土地资源的利用率。
总之，广西壮族自治区岩溶地区石漠化综合治理工作具有重大的生态和经济 意义。通过政府、企业和农民的共同努力，我们已经取得了显著的治理成果。然 而，面对未来的挑战，我们仍需不断加强探索与创新，努力实现生态与经济的双 赢。希望更多的人能够和参与到这项事业中来，共同为建设美丽广西、推动地区 可持续发展贡献力量。
广西壮族自治区地处中亚热带季风气候区，气候温暖湿润，有利于岩溶地貌 的形成。然而，长期以来，由于过度开采、过度放牧、过度开垦等原因，导致岩 溶地区石漠化问题日益严重。石漠化不仅破坏了地表植被，减少了土地资源，还 造成了严重的自然灾害，给当地人民的生产生活带来了极大的困扰。因此，岩溶 地区石漠化的综合治理已成为当务之急。
岩溶地貌演化与环境变化
岩溶地貌演化与环境变化岩溶地貌，作为地球表面上的一种特殊地貌类型，是由于溶蚀作用形成的。
它来源于地下水的侵蚀和溶解作用，对岩石表面形成了独特的地貌形态。
这种独特的地貌形态在不同的环境条件下会发生多种变化。
本文将探讨岩溶地貌在环境变化中所经历的演化过程。
岩溶地貌演化始于地质变革，但是真正显现出来的还是在环境发生重大改变的情况下。
例如，在镜泊湖之前，苏北平原地区原本是一个复杂的岩溶地貌区。
但是随着湖泊的形成，平原地区的地质环境发生了重大的变化。
湖泊水位的抬升，导致局部地区的地下水位上升，而与之相关的地下水溶蚀作用也变得更加活跃起来。
这种环境变化使得苏北平原地区的地表形态发生了巨大的改变，从而形成了镜泊湖周边的江河溯源谷和孔洞地貌。
岩溶地貌的演化除了受到地下水的影响外，地表水也是一个重要的因素。
雨水的流动和冲刷作用也会对岩溶地貌的形成和变化起到重要的作用。
例如，钟乳石洞就是雨水打击岩石表面溶蚀形成的，佐佐木幸矛洞窟的形成也是由于雨水的侵蚀和溶解作用。
而在雨水稀缺的干旱地区，岩溶地貌的形成则相对较少。
例如，在雅丹地区，尽管存在丰富的岩石材料，但由于干旱的气候条件，雨水的冲刷作用相对较小，导致这个地区岩溶地貌的发育程度普遍较弱。
除了水文因素，生物因素也对岩溶地貌的演化有着重要的影响。
植物的生长和根系的渗透力可以加速岩溶地貌的形成。
树木的根系可以通过力学作用破坏岩石，使得岩石表面形成不规则的凹凸。
而植物的落叶又会带来腐蚀物质，使得岩石表面的溶解作用得以加强。
此外，大量的植物根系还可以稳定土壤，减少水土流失的程度，有助于保持岩溶地貌的稳定性。
然而，环境变化也可能导致岩溶地貌的退化和破坏。
例如，近年来由于全球气候变暖，冰川退缩现象十分明显。
冰川融化的水流和冲刷作用会导致岩溶地貌的破坏，造成地表的塌陷。
此外，人类活动也对岩溶地貌产生了不可逆转的影响。
城市化和工业化进程中的过度开采和环境污染，使得岩溶地貌变得脆弱和不稳定。
全球气候变化对土壤碳循环的影响
--戴健鹏
全球碳循环
全球碳循环
全球碳循环模式示意图
自然界碳循环的基本过程如下：大气中的二氧化 碳（CO2）被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过 生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的 形式返回大气中。
土壤碳与气候变化
大气二氧化碳浓度的增加导致全球变暖，同时，气候变化在两 个方面影响土壤碳蓄积过程：一是温度，降水变化影响植物生产速 率和凋落速率。二是气候变化影响微生物活性，从而改变土壤有机 碳的分解速率。
5土壤碳循环与人类圈
a.土壤碳循环研究是确定陆地生态系统对全球变化响应时间、 方式及规模的有效方法 ,是认识农、林生态系统生产潜力的重 要手段。 b.人类活动引起的碳循环紊乱导致大气中CO2浓度的日趋升高, 也引起了世界各国对潜在的全球变暖的关注,也许更严重的是 引起我们对全球变暖和CO2从陆地碳库特别是土壤中进一步释 放出来之间的可能的正反馈效应的担忧。 c.日益加强的土地利用加速了土壤的碳呼吸,动植物残体和有机 质分解增强, 土壤贮存的碳大幅度减少, 通过水土、 大气输出 而成为重要的碳源。
6土壤碳循环在全球碳循环中的地位和意义 a.土壤有机碳储量大。研究者估算陆地土壤碳储量约为12002500Pg，是大气碳库2倍，陆地生物量2-3倍。 b.土壤碳库活跃度大。有学者研究认为土壤有机碳库变化 0.1%将导致大气圈二氧化碳浓度1mg/L（毫克/升）的变化， 全球土壤有机碳10%转化为二氧化碳，其数量将超过30年来 人类二氧化碳总量排放。 c.土壤固碳潜力大。研究表明，土壤存在巨大碳容量和天然 固碳作用是减缓碳释放可选择的最为经济有效途径之一。可 以说，土壤碳库是地球系统处于活跃状态的最大碳汇，也是 温室气体的主要碳源。
由于土壤有机碳贮量的巨大库
2022届高考自然地理一轮复习课件 ——喀斯特地貌
考点四 人类活动与喀斯特地貌
喀斯特地貌
岩溶地貌中有丰富的沉积矿床，世界上 50%的石油储藏在多孔的岩溶系统中。
但对于农业生产来说，岩溶地貌并不是 福音。石灰岩溶解后能提供形成土壤的物质 特别少，成土过程极为缓慢，每形成1厘米 的土层需要8000年。
因此，大部分岩溶地区，土层不到10厘米， 生产力很低。 一旦人类活动加剧植被破坏，土壤经过雨水 冲刷，山就全秃了，土地变成石头的荒漠， 也被叫作石漠化。
(1)分析建厂初期,“老干妈”加工厂选址贵州并主要用当地辣 椒的原因。 (2)分析贵州辣椒品质优但产量少的原因。 (3)请为贵州辣椒产业提出合理化建议。
(3)加快土地流转,实现规模生产,降低生产成本;加大 科技投入,改善生长条件,提高产量和品质;加强与辣椒 下游产业的联系与合作,延长产业链,进行深加工,提高 产品附加值;发展与辣椒相关的旅游、文化等产业,实 现经营多元化;保护和改善生态环境,发展绿色农业。
本课结束
27
(1)分析盐溶溶洞内盐钟乳形成的自然条件。(2)分析该 处“盐溶喀斯特”地貌长期以来没有被人们发现的主要 原因。
（2）物质条件：长期从溶洞壁或顶部渗出的高浓度卤水(矿化
度大的水或含有大量盐分的水)；溶洞内气候条件：空气干热。
经典习题
“盐溶喀斯特”是喀斯特地貌的一种特殊类型,在我国,盐溶喀斯特地貌主要发育在盐岩 地层中。盐岩是由蒸发海水或湖泊作用沉淀而成的一种沉积岩,主要成分是石盐(NaCl、 KCl),通常也混有其他类型的沉积岩。2019年5月,地质学家在距离拜城县城西北23千米处 的山区,发现了一处全国罕见的盐溶喀斯特地貌,形态为盐岩天坑和盐溶溶洞,盐岩天坑南 北长约150米,东西宽约60米,深约50米,内部分布着近一百座尖锐挺拔的盐石林、石柱。距 离天坑约1千米的一处峭壁上有一个盐溶溶洞,溶洞面积大约500平方米,分布有盐钟乳、盐 柱、盐峰林等形态。新疆拜城县地处天山中段南麓、塔里木盆地北部,科学家曾经在塔里 木盆地发现古海洋生物化石。
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收稿日期:2006-07-06;修订日期:2006-11-13。基金项目:重庆市科委项目(6759)和石河子大学“263”青年骨干教师资助项目(SF02016)共同资助。作者简介:王玲,女,1974年生,讲师,主要从事3S技术在资源环境领域的应用研究,E2mail:rain-ling@163.com。
重庆岩溶地区气候变化对植被的影响王玲1 刘海隆2(11石河子大学师范学院地理系,石河子832003; 21中国科学院新疆生态与地理研究所,乌鲁木齐810001) 摘 要:岩溶生态系统是一种脆弱的生态系统,植被类型与盖度成为岩溶环境中最重要、最敏感的自然要素。介绍了以重庆岩溶地区为对象,利用气象和NDVI数据,采用相关分析等方法探讨了植被对气候变化的响应。结果表明:(1)在多年平均水平上,气候对重庆岩溶植被生态系统起着比降水大的作用;在植被生长的年际变化方面,气温和降水对植被生长起着大致相反的趋势。(2)年际变化方面,气温和降水对植被生态系统的生长起着大致相反的作用。一般来说,气温与NDVI之间的关系为正相关。(3)植被指数的动态变化受气候波动的影响较大,近20a来,总体呈增加的趋势。可为岩溶生态系统恢复和重建提供科学依据。关键词:气候变化;归一化植被指数NDVI;岩溶区;重庆
1 引言当前,因人类活动所导致的全球变暖已成为科学界的重大环境问题。由于陆地生态系统不但是人类赖以生存的物质和环境主体,而且是全球碳循环的重要碳库之一。因此,陆地生态系统如何响应和影响全球变化成为当前全球变化研究的核心问题之一[1]。植被与气候变化的关系一直是其中研究的焦点之一。植被在生态系统中扮演着重要的角色。绿色植物是食物链营养级的基盘。植物具有能量固定、转化、贮存和调节区域环境的功能,是维持生态系统平衡的杠杆。相对无机环境而言;它是有生命物质,而对于动物和人类而言,它又作为一个环境要素。可见,植被具有双重作用。植被退化势必导致整个生态系统的瓦解和崩溃,它是生态系统退化的重要标志。植被覆盖度是指示植被退化程度的重要指标,植被覆盖的变化是一切生态系统脆弱性的基础。植被覆盖变化主要是地球内部作用(土壤母质、土壤类型等)以及外部作用(气温、降水等)的综合作用的结果[2]。近几十年来,特别是近20a来,随着对地观测系统技术的不断成熟,利用遥感数据进行植被监测和土地覆盖变化方面的研究日益增多。其中,具有时间分辨率高、价格低廉的AVHRR数据在全球及区域大尺度植被覆盖变化研究中显示出其他数据所无法替代的作用[3]。其中由气象卫星NOAA/AVHRR数据得到的归一化植被指数NDVI(Normalizeddif2ferencevegetationindex)被广泛应用于植被覆盖的定量研究。植被指数是根据植被反射波段的特性计算出来的反映地表植被生长情况、覆盖情况、生物量情况和植被种类情况的间接指标。计算公式:NDVI=(ρch2-ρch1)/(ρch2+ρch1)(1)其中,ρch1和ρch2分别为第1波段和2波段的反射率。第1波段ch2(0158—0168um)是可见光波段,处于叶绿素的吸收带;第2波段ch2(0175—1110cm)是近红外波段,处于绿色植物的光谱反射区。因此,NDVI是植物生长状态及植被空间分布密度的最佳指示因子,与植被覆盖分布密度呈线性相关[4]。利用NDVI值有2个突出的优点:一是太阳高度角的差别被大大地减少了,这一点对进行大空间尺度的植被研究是非常重要的[5];二是最大NDVI值的选择将极大地减少远离星下点的像元点被选中的机会[6]。无论是天然植被还是人工植被,其生长过程都要受到各种气候因子如气温、降水的影响,而植被覆盖的变化也包含了与各种气候变化和人为扰动有关的信息。应用NOAA/AVHRR数据集来研究宏观区域植被和气候的关系在国外已有大量研究[7-9],
但在时间尺度上很少超过10a。我国学者用长时间序列(12a)的卫星资料在该方面进行了研究[10],研
究的区域主要集中在我国东部的季风区,研究表明了东亚季风是我国东部生态系统变化的驱动力,并对我国东部季风区植被生长对气候年际波动的响应在纬向上的差异进行了研究;还有学者对我国主要植被类型10a的NDVI变化规律进行了研究[5],但
该工作未深入研究NDVI的变化规律和气候波动的关系。
第23卷第1期2007年2月
气象与环境学报
JOURNALOFMETEOROLOGYANDENVIRONMENT
Vol123No11
February2007重庆岩溶地区属于亚热带湿润季风气候,具有气候温和、四季分明、日照偏少的特征:多年平均温度为17℃左右,区内降水比较丰富;多年平均降水量在1100mm以上,但降雨在时间分布上差异较大,且多暴雨。在季风的驱动力下,重庆植被的各种变化颇具有区域代表性和典型性。区内森林植被有阔叶林、针叶林、针阔混交林、竹林和灌丛、草丛等类型,其中亚热带常绿阔叶林是主要植被类型。但植被不发育,具有喜钙性、旱生性、石生性的特点,生长缓慢、绝对生长量低,适生树种少,群落结构简单,顺向演替难,逆向演替易,群落的自调控力弱,仅城口县森林资源较丰富。本文应用时间相对较长的卫星资料和重庆岩溶地区19个气象站(简称测站)的资料来研究岩溶地区植被与气候变化之间的关系。2 研究方法211 数据来源研究所利用的卫星数据为PathfinderNOAA/AVHRR多年数据集,来自美国地球资源观测系统(EarthResourcesObservationSystem,EROS)数据中心,为“准10a”合成的陆地表面NDVI数据集,空间分辨率为8km,时间段为1982年1月—1999年12月共18a资料。该数据集已经经过大气校正、云检测和质量控制以便于用户使用,数据的生成过程见文献[11]。计算出的NDVI值为-110～110,但Pathfinder产品将其乘100后再加100,其值为0—200。气象观测数据是从重庆市气象局获得的重庆岩溶地区19个测站的逐月平均温度、降水数据集,时间跨度为18a(1982年1月—1999年12月),用其研究重庆岩溶区植被与气候变化的关系。212 数据分析(1)对“准10d”时间分辨率的NDVI进行月最大值合成,从而消除来自白云和大气的部分干扰[12-14],并将NDVI值还原到-011～011之间。同时经过GIS处理从全球数据中取出重庆部分,建立了研究所用的重庆归一化植被指数(NDVI)数据集。由于1994年10—12月的数据缺失,因此利用1993年和1995年的对应月份的平均值来替代,并利用其他月份的值进行校正。(2)根据19个气象站的经纬度坐标找到对应点
的NDVI值,形成了基于台站的多年NDVI数据集。(3)相关分析。分别计算台站18a平均的年和
月NDVI与相应的气温和降水之间的相关系数,来研究植被生态系统与气候多年平均状态的关系。将台站每月的温度和降水及NDVI分别按4个季节、年进行合成,然后分别对每年4个季节、全年合成的NDVI与同期的温度、降水求相关来研究植被生态系统与气候年际变化关系。(4)为研究18a来我国植被生长状况对气候变
化的响应以及这种变化速率在空间上的差异,对每一像元对应的年平均NDVI值与年份进行回归分析,得到Pearson相关系数r,用来表示植被生长状况的变化趋势。设定:相关系数r为负值的区域,其植被指数呈减少趋势;r值为正值地区,则植被指数呈增加趋势;如果r值通过0105的显著性水平(P
<0105),则认为指数减小或增加趋势显著。为了阐明20世纪80年代和90年代我国植被指数变化趋势的差异,分别对1982—1990年和1991—1999年的2个年份段进行了分析。
3 结果与分析311 植被与气候在多年平均水平上的关系31111 多年平均水平从19个台站多年平均的NDVI与气候的相关图来看(图1),气温是影响重庆岩溶地区植被生长状况的重要因子,并且气温与NDVI呈负相关,总的趋势:多年平均气温越高,NDVI值就越小。这实际上
图1 重庆岩溶地区19个测站多年平均NDVI与气温和降水的相关变化体现了重庆岩溶地区植被覆盖的空间分布。因为在多年平均气温低的地方,多为低海拔的丘陵区,耕种面积较大,植被受到人为的影响较大,所以覆盖度较低;而在多年平均气温低的地方,海拔较高,植被保护得较好,覆盖度相对较高。
31112 多年平均季相变化水平 利用19个测站12个月多年平均的NDVI分别与对应月的多年平均气温和降水求相关。结果表
7第1期王玲等:重庆岩溶地区气候变化对植被的影响 明,所有站点的NDVI在年内变化与气温和降水呈显著正相关,且相关系数都在0101水平显著。从图2的相关系数看,NDVI和气温的相关系数要大于图2 重庆岩溶地区19个测站多年月平均NDVI与多年月平均气温和降水的相关系数NDVI和降水的相关系数,说明在重庆岩溶地区气温在植被生态系统季相变化中起着比降水大的作用。这主要是因为NDVI和气温的相关系数主要受四季分配类型的影响。重庆岩溶地区属于亚热带季风气候,冬冷夏热四季分明,年降水相对比较充沛,且在年内的分配相对较均匀,所以在年内季相变化中NDVI和气温的相关系数要比NDVI和降水的相关系数大。312 植被和气候年际变化的关系31211 植被和气候年际变化的关系在季节上的表现植被生态学研究表明,气候的季节变化是形成植被季节变化特征的关键控制因素之一。从重庆岩溶地区四季的平均NDVI与平均气温和降水的相关系数图(图3)上可发现,不同季节、不同区域的ND2VI在年际变化上对气候变化的响应。春季重庆岩溶地区大部分区域NDVI与气温成正相关(图3a),且相关显著;局部区域的NDVI与气温呈负相关,表明该区域气温的升高会抑制植被的生长,可能常有干旱现象。重庆岩溶地区大部分地区的NDVI与降水也呈正相关(图3f),但相关并不显著:一方面可能由于重庆春季多夜雨,对植物的生长有利;另一方面表明有效降水仍然不足,但不明显。春季,重庆岩溶地区气温对植被的影响要大于降水。 夏季是植物生长最旺盛的季节。从图3b和图3g可见,夏季岩溶地区大部分地方NDVI和降水为负相关,与气温成正相关。这是由于重庆岩溶地区夏季降水占了全年的4218%,对植物而言已相对充足,甚至过多造成涝害。同时,过多的降水伴随云量的增加,入射辐射量的减少,而土壤湿度的增加导致地面潜热蒸发相对增大,这些会使气温降低,植物的光合作用能力降低,对植物的生长产生不利的影响。秋季重庆岩溶地区植被NDVI与气温为正相关,大部分地区植被与降水呈负相关(图3c,3h),相关不显著。因为秋季是落叶植物叶子枯落的季节,
过多的降水会导致气温降低,使植物落叶增多。冬季气温对于重庆岩溶地区常绿植被的生长具有重要的生理意义。因此,重庆岩溶地区大部分区域NDVI与气温呈正相关(图3d),岩溶地区降水与NDVI为负相关(图3i),这说明重庆岩溶地区冬季热量资源不足,过多的降水往往导致气温的下降。从上述分析可知,不论在多年平均意义上,还是从年际变化来看,植被的生长变化与气温变化之间具有较强的响应关系。31212 植被与气候年际变化的关系在全年的表现将1982—1999年19个测站的各年降水量和平均气温与对应年的NDVI求相关系数,结果见图3e