京津唐地区典型土地利用类型变化对区域蒸散发的影响

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随着社会经济的发展,我国大部分地区城市发展非常迅速,城市面积扩张导致下垫面覆被情况发生了明显的变化。而土地利用/覆被变化通过改变下垫面的性质,使地表反照率、地表温度、植被覆盖度等发生变化,引起地表能量的重新分配,最终导致蒸散发的空间差异。本文探讨土地利用/覆被变化对地表蒸散发时空变化的影响,可为土地利用/覆被变化,尤其是城市扩张的生态环境效应研究提供科学依据。  本文选取京津唐地区作为研究区域,基于2000年、2005年和2010年三期Landsat TM数据土地利用图,分析5/10年来研究区土地利用/覆被变化的情况,并根据变化程度将研究区划分为背景区域和土地利用/覆被类型变化区域。根据MODIS影像数据和气象数据,借助ArcGIS软件和SEBS模型,计算了该区域2000年、2005年和2010年春、夏、秋、冬四季代表月份的平均日蒸散发量,并由此分析研究区平均日蒸散发量的时间和空间分布规律。根据背景区域确定由非土地利用/覆被变化因素引起的日蒸散发量变化;在此基础上,讨论仅由土地利用/覆被变化所引起的日蒸散发量的变化,并计算土地利用/覆被变化对日蒸散发量影响的贡献率,定量分析土地利用/覆被变化对日蒸散发量影响的大小。在计算日蒸散发量时,同时探讨SEBS模型对空气湿度、空气温度、日照时数和风速的敏感性。  根据2000年、2005年和2010年三期土地利用图,发现京津唐地区土地利用变化呈现城市扩张速度快,耕地和草地被大量占用,林地面积由于政策原因呈明显上升的趋势。采用SEBS模型计算了京津唐地区2000、2005和2010年春、夏、秋、冬四季的平均日蒸散发量,结果表明从2000年到2005年,平均日蒸散发量呈上升趋势,而从2005年到2010年,平均日蒸散发量呈下降趋势。年内分布特征是夏季的日蒸散发量最大,其次是春季,然后是秋季,冬季最小。  不同土地利用/覆被类型在春、夏和秋季的日蒸散发量分布规律一致,表现为水域>林地>草地>耕地>城市用地,而在冬季的日蒸散发量分布规律不一致:2000年为林地>草地>水域>城市用地>耕地,2005年为水域>林地>草地>耕地>城市用地,2010年为林地>水域>草地>城市用地>耕地。  从对背景区域的研究中得出,2000-2005年和2000-2010年,背景区域的日蒸散发量有所增加。说明,除土地利用/覆被变化以外的其他因素对日蒸散发量的影响为使其增加,而2005-2010年,背景区域的日蒸散发量有所减少,说明除土地利用/覆被变化以外的其他因素对日蒸散发量的影响为使其减少。日蒸散发量的变化由土地利用/覆被类型变化和其他因素共同引起,当单独考虑土地利用/覆被变化对日蒸散发量的影响时,各土地利用类型转化为城市用地后的日蒸散发量值有所减少,说明土地利用/覆被变化对日蒸散发量的影响为使其减少。其中水域转化为城市用地后,日蒸散发量减少最大,其次是林地。不同季节土地利用/覆被变化对蒸散发量的影响也有差别:在春季时,各土地利用类型转化为城市用地后其日蒸散发量减少最大,其次是夏季,冬季该变化最小。  不同季节土地利用/覆被变化对日蒸散发量影响的贡献率各不相同,其中春、秋两季大于冬、夏两季;从2005-2010年,土地利用/覆被变化对日蒸散发量的贡献率普遍较高,春、夏、秋和冬季的贡献率分别为86.43%,89.90%、72.94%和38.13%。  对SEBS模型对气象参数的敏感性分析的结果表明,日蒸散发量对空气温度的敏感性最高,其次是日照时数,最后是空气湿度。对于年际间的变化,从2000年到2010年,秋季和冬季日蒸散发量对于空气温度的敏感性呈上升的趋势,而春季和夏季对于空气温度的敏感性呈下降的趋势;对于不同季节其排序为夏季>春季>秋季>冬季,说明夏季时,温度的小幅度变化会对日蒸散发量有很大影响,而冬季时,温度的小幅度变化对日蒸散发量的影响不大;不同土地利用/覆被类型日蒸散发量对空气温度的敏感性的排序为城市用地>耕地>草地>林地>水域,表明城市区域空气温度的小幅度变化会造成日蒸散发量的较大变化,而水域上空的温度小幅度变化时对日蒸散发量影响不大。春、夏、秋和冬季的日蒸散发量对日照时数的敏感性排序为夏季>春季>秋季>冬季;2005年和2010年所有土地利用/覆被类型的日蒸散发量对日照时数的敏感性都高于2000年,说明随着时间的增加,日蒸散发量对日照时数越来越敏感。  
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