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青藏高原被称为世界第三极,探索高原植被变化及其对气候变化的响应具有重要意义。本文利用2003-2010年MODIS地表温度(LST)和植被指数(NDVI)时间序列,结合草地类型、地表覆盖、气候区划、气象数据等辅助资料,探讨了青藏高原东北部植被～温度时空变化特征。主要研究内容与发现如下:
(1)提出了一种基于“海拔-温度”垂直梯度关系的LST重建算法,对青藏高原东北部2003-2010年的Terra/Aqua8day LST数据产品中的空值和低质量数据进行了重建。重建后的LST与气象站0cm地表温度观测数据T的比较结果表明,本方法能够有效地在高山高原区重建出空间完整的高质量LST数据集,LST与T一致性非常高,在月、年的尺度上没有显著差异,可以利用遥感反演地表温度(LST)代表地面观测地表温度(T)进行分析。
(2)综合线性趋势斜率和相关关系检验方法对研究区2000—2010年植被变化趋势进行监测的结果表明:植被改善区域多在海拔较高的高原和高山带中上部,包括柴达木盆地东缘和南缘高山带,青南高原中部以及横断山北部、祁连山北部,共和盆地、河湟谷地内的改善趋势也很显著；NDVI呈现退化趋势的地区分布在西部和南部海拔较低的河谷、盆地区域,包括那曲-安多和横断山西部河谷带。NDVI相对距平植被指数表明:2001年到2005年是稳定的转好期,而2005-2008年表现缓慢的退化趋势,2009和2010年植被生长显著好于常年。NDVI在11年的变异系数揭示区域植被的波动特征是:河湟谷地、共和盆地向西延伸至循化的狭长地带,柴达木盆地内外高山边缘的弧形条带,肃北和新疆南部,是植被变化波动性最强的区域；横断山东南部和祁连山东南段是植被活动最稳定的区域。植被长势越好、覆盖越高的类型越稳定。
(3)区域年平均LST和夏季温暖指数(SWI)的空间分布体现出显著的垂直地带性,LST随海拔升高而下降的梯度在4.5～5℃/km左右。SWI和年均LST在2003～2010年间的变化趋势表明,整个地区地表温度以增温趋势为主,青海省界限(北纬33°)以南的区域升温趋势显著,速率在0.05℃/a以上；呈降温趋势的地区面积少,分布在中部和北部的高山区。对各植被类型而言,森林、山地草甸、高寒草甸草原、沼泽和农用地的显著升温比例和速率最显著,降温最显著类型以温性草甸草原、荒漠草原为主。
(4)通过对全区NDVI多年均值和SWI多年均值构建的二维特征空间模式进行分析发现,高程是决定二者空间模式的关键因子,约等于树线高度的4000m高程线是划分全区NDVI-SWI显著负相关关系的一个高程界限。这种正负相关性的垂直界限随着水平基带的的温度、水分条件的不同而上下移动:从半干旱区、半湿润区到湿润区,负相关的海拔线和面积比例降低,正相关的海拔范围扩展,面积比例增大,植被生长从水分限制主导转为温度限制主导。在高原特殊的环境条件下,每个气候区域内正负相关关系都是共存的,只是在海拔范围和面积比例上有所不同。各个植被类型内,森林和荒漠草原类型内NDVI-SWI正相关性显著,而沼泽、低地草甸和温性荒漠三种温带植被的NDVI-SWI的负相关性显著。
(5)从时间角度看,植被对温度变化的响应可以从年内关系和年际关系两方面阐述。各植被覆盖类型的NDVI-LST的年内序列都是显著正相关,NDVI-LST回归直线的斜率按照荒漠-草原-高寒草甸-森林-山地草甸的顺序依次递增。从NDVI—SWI在2003-2010年的年际序列相关性来看,正相关和负相关共存。NDVI与SWI呈显著负相关的区域面积占21.91％,多分布在谷地、盆地,海拔低,SWI多年均值偏高的地区；NDVI-SWI正相关面积占14.81％,分布在SWI多年均值偏低的高山带中上部。虽然整体NDVI与SWI是呈显著的负相关关系.但是各植被类型内还是以正相关为主,以高寒荒漠的正相关性和高寒草甸草原的负相关性最为显著。在区域和短时间序列的尺度上,地表植被的大幅退化或改善会造成温暖指数SWI的显著升高或显著降低。