近40年来山西省湿地景观格局变化分析

在遥感和GIS技术的支持下,应用1975-2014年四个时间段的卫星遥感数据,在1:5万目视解译的基础上,通过选取斑块数量、斑块面积、斑块平均面积、多样性、优势度和破碎度等具有典型生态意义的景观格局指数,较系统地分析了山西省湿地景观空间格局的变化特征。结果表明:40年间山西省湿地总面积减少了431.16km~2,年均减少10.78km~2,同时湿地退化速率明显加快,其中2007-2014年湿地年均减少面积是1975-2000年的3倍;40年来湿地景观多样性下降,优势度增加,破碎度指数先增加后持续减少,2000年以来湿地空间分布格局趋于集中;河流湿地是山西省湿地景观的主导类型,1975-2000年,河流湿地面积减少、斑块数量增加,呈破碎化发展,而2000-2007年,大量的小湿地斑块出现了消亡现象,河流湿地破碎化程度降低;随着人类活动干扰强度的增强,人工湿地所占面积比例逐渐提升,优势度指数增大,表明人类活动对山西省湿地景观格局变化的影响程度较大。     

40年来叶尔羌河流域景观变化过程分析

应用RS和GIS技术,与景观指数分析软件相结合,以叶尔羌河为例,从时间和空间变化两个方面研究景观格局的变化规律。并从水资源和生态环境效应方面,考虑其景观格局变化的发展趋势。结果表明:(1)在发展态势上,从20世纪60年代到2000年,景观格局的多样性和均匀性都呈下降趋势,流域整体景观的异质性下降,其类型边界趋于复杂化,自然条件在景观格局的变化中仍为主要控制因素。整个流域的景观类型向非均衡化方向发展;(2)从发展格局上,其上游山地景观区和中游人工绿洲景观区的发展比较成熟,景观格局趋于稳定,但其下游受水源限制,林草出现退化,荒漠化和盐碱化程度加大;(3)从水资源和和生态效应分析,水资源在未来五十年内能满足人类社会发展和流域各种生态需水增长需求。目前叶尔羌河流域为绿色生态区,其景观格局与生态系统是相适应的,其发展趋势较好。在水源充足,注重中游节水,适当调整下游水资源配置的条件下,整个流域的景观格局与自然生态系统和人类生态系统将向着可持续协调统一的方向发展。     

近35年黑河中游临泽县荒漠化时空分异及景观格局变化

以黑河中游临泽县近35年Landsat遥感影像为数据源,基于3S技术、土地利用变化模型和景观格局研究方法,开展研究区荒漠化时空演变及景观格局动态研究.结果表明:研究区荒漠化土地面积总体减小,轻度荒漠化土地面积减少的幅度、空间位移和景观格局变化最大,中度和重度荒漠化土地面积及景观格局相对波动且逐渐向绿洲内部移动,极重度荒漠化土地移动距离最小且主体和景观格局相对稳定;在绿洲开发受限,荒漠化以重度和极重度为主的背景下,应以防治土地沙漠化和盐碱化扩张为主,合理调控绿洲开发活动,实现黑河中游绿洲的可持续发展.     

黑河中游净初级生产力的人类占用时空分异

净初级生产力的人类占用(HANPP)是评估人类通过土地利用活动对生态系统影响的重要手段。采用遥感影像数据和社会经济统计数据,通过Thornthwaite Memorial模型、改进的CASA模型和全局空间自相关等方法,对黑河中游HANPP时空分异规律进行了研究。结果显示:(1)2001—2013年,在粮食产量逐年递增的情况下,黑河中游HANPP有明显的波动,与降水量的年际波动直接相关;HANPP率一直维持在较高的水平(38%~71%);(2)HANPP空间格局变化显著,从民乐、山丹的南部较高的地区转移到了张掖市区的远郊和山丹中部,HANPP的空间格局直接受制于实际净初级生产力的空间格局;(3)HANPP存在一定的空间正自相关关系,2001—2013年HANPP整体相关性几乎没有变化。该研究对作为生态脆弱区的黑河中游在未来权衡经济发展和生态保护具有借鉴意义。     

开都河流域下游绿洲景观格局变化分析

以开都河下游绿洲为研究区,利用1990年、2000年、2011年三个不同时期遥感影像数据,运用RS与GIS技术,采用景观格局指数,分析开都河下游绿洲近30a的景观格局动态变化特征。研究结果表明:研究区景观多样性指数由1.41下降到1.39,优势度指数由0.13下降到0.03,景观破碎度指数由0.0034下降到0.0023,数值变化虽然不大,但均呈下降趋势,特别是破碎度指数只有0.0034、0.0024、0.0023,均接近于0,表明研究区景观破碎化程度相对较低,景观结构较为简单,异质性较低。从1990年以来,研究区的景观格局一直向破碎化与退化方向发展,其原因主要与土地利用类型的变化有关;虽然景观格局破碎化与退化的速度较慢,但是干旱荒漠地带绿洲生态系统的变化必须引起重视。     

中国干旱半干旱地区湿地研究进展

西北干旱半干旱地区湿地在我国湿地中占有较大比重,它在调节气候、涵养水分、碳氮循环以及生物多样性保护等方面均有不可替代的作用,深入探其研究现状对该地区生态保护和环境管理意义重大。从湿地形成演变、类型和分布,植物群落,景观格局变化的生态效应及驱动力研究,碳氮循环以及退化与恢复5个方面评述了西北干旱半干旱地区湿地研究进展,指出了现有研究的不足。在此基础上,对西北干旱半干旱地区湿地未来研究方向进行了分析,提出了加强植物群落的动态研究;定量研究湿地景观格局动态变化,加强湿地动态过程对驱动力的响应机制研究;加强碳氮循环研究;加强湿地退化与修复的理论与技术体系研究4方面的建议。     

西北内陆干旱区湿地景观格局变化——以新疆准噶尔内流区为例

应用"3S"技术,通过选取景观多样性指数、优势度指数、破碎度指数、斑块形状指数等空间格局指数对准噶尔内流区1975年至2009年近三十四年间湿地景观格局变化进行研究。结果表明:近三十四年来湿地面积总体小幅度增大,其中,1975年至2000年,湿地面积小幅度增大,2000年至2009年,湿地面积小幅度减小。湿地景观多样性增大,优势度减弱,破碎度先增大而后减小,斑块形状趋于复杂,各湿地景观类型间的差异减小,湿地景观结构趋于稳定。各湿地类型中,河流湿地面积先增大而后减小;湖泊湿地面积先增大后减小;沼泽湿地变化幅度较小;人工湿地面积持续减小。准噶尔内流区湿地景观格局的变化与流域内的水资源循环相关性较强,人类活动尽管对其产生了较大干扰,但并未改变湿地整体景观格局,因而,有利的气候条件与合理的人类活动是西北内陆干旱区湿地景观稳定与发展的决定因素。     

1990-2010年新疆额尔齐斯河流域湿地景观动态变化

利用1990 年、2000 年、2010 年3期TM遥感影像,运用GIS 和FRAGSTATS景观分析软件,从景观和斑块尺度上分析了1990-2010年新疆额尔齐斯河流域湿地景观格局变化的整体特征和空间异质性。结果表明：从1990-2010年各类湿地型景观斑块数持续增加,斑块形状趋于不规则化,整体景观趋于破碎化。湿地总面积呈增加趋势,这主要与20世纪80年代以来该流域降水量的增加有关。湿地空间分布上的破碎化主要是人类活动影响的结果。总之,湿地斑块破碎化严重、空间异质性增强,受人类活动的影响随着时间的推移越来越大。     

基于景观格局的新疆生态脆弱性综合评价研究

以新疆土地资源为研究对象,选取分维倒数、破碎度两个景观格局指数以及沙漠化敏感性、盐渍化敏感性和土壤侵蚀敏感性3个生态系统敏感性指数构建景观类型脆弱度和区域生态脆弱度模型,利用连续覆盖全区的格网进行空间系统采样,生成生态脆弱度空间分布图,从景观格局与生态系统敏感性相结合并利用GIS技术对新疆的生态环境进行综合定量的分析和评价.结果表明:(1) 未利用地和农用地的景观脆弱度指数较高,草地、林地其次,建设用地和水域最小;(2) 相关分析显示,破碎度、盐渍化敏感性、沙漠化敏感性和土壤侵蚀敏感性与景观类型脆弱性间存在着显著的正相关关系,能较好反映区域生态环境问题; (3) 区域生态脆弱度的空间格局与研究区实际吻合良好,表现为水平方向上环两大盆地分布,离沙漠腹地距离越近脆弱度越高;垂直方向上生态脆弱度具有随海拔增高坡度变大而增大的趋势; (4) 结合研究区实际可知,气候、地形地貌、土壤结构、水资源等自然因素为新疆的生态环境提供背景基础,而人类活动则是重要的调控因素.     

喀什地区景观格局时空演变及驱动力分析

基于遥感和GIS技术,利用喀什地区1990、2000、2008年3个时期土地利用数据,结合统计年鉴,对研究区景观格局动态变化及驱动力进行了定量分析.得出:1990～2008年喀什地区单一景观类型格局发生了显著变化,耕地和城乡工矿用地面积持续增加,草地和未利用土地面积减少,分离度和破碎度因人为和自然干扰各景观类型的变化有...     

近年来祁连山中段冰川变化

基于遥感和实测的方法,对近50 a来祁连山中段,包括黑河流域和北大河流域的冰川变化特征进行了分析。研究表明：1956-2003年,祁连山中段所研究的910条冰川面积共缩小了21.7%。其中,黑河流域冰川面积缩小了29.6%,北大河流域冰川面积缩小了18.7%。小冰川面积变化较大冰川要大,其对气候变化的敏感性较强。由于祁连山中段东西跨度较大,气候和地形等因素的不同,直接造成了冰川变化的区域差异。近期野外考察发现,位于黑河上游的葫芦沟流域,1956-2010年冰川面积缩小了30.1%,近7 a冰川面积缩小的比率达到前期的近5倍,且其中的十一冰川由于消融严重,已经完全分离成2条独立的冰川。雪冰融水径流是该流域中重要的水源,在稳定河川径流、调节其年际变化和年内分配方面发挥着重要作用。     

基于改进RVA法的黑河上游水文情势变化分析

客观地评价水文情势变化是进行河流生态修复和流域水资源综合管理的基础。改进RVA法将径流典型年份的变化纳入整体改变度的计算过程中,相对更全面地评价径流水文情势的变化。近几十年来黑河流域气候条件的发生显著变化,黑河上游河流水文情势的变化情况仍需进一步研究。以黑河上游为研究区域,应用M-K检验识别径流的突变年份,采用改进RVA法计算分析黑河上游河流水文情势变化。结果表明,黑河上游径流的突变年份为2002年,2002年前后分别以平水年和丰水年为主;采用RVA法计算的整体改变度为54.68%,而改进的RAV方法计算的整体改变度为74.62%,说明RVA法低估了黑河上游水文情势整体改变度;黑河上游径流水文情势变化主要包括:相比于1960—2002年,2003—2015年后各月平均流量均呈不同程度增加,但最小1日、3日、7日和最大7日流量减小,其余极端流量指标呈不同程度增加,高、低流量发生次数及历时变化微弱,流量平均增加率、减小率以及逆转次数均增加;采用改进的RVA法计算的黑河上游水文情势的整体改变度为74.62%,属于高度改变。气候变化是导致黑河上游水文情势高度改变的主要原因。     

Five decades of glacier changes in the Hulugou Basin of central Qilian Mountains,Northwest China

The Heihe River Basin is the second largest inland river basin in the arid regions of Northwest China. Glaciers provide a large proportion of water resources for human production and living. Studies of glacier changes and their impact on water resources in the arid lands are of vital importance. A joint expedition was carried out in 2010 for investigating glaciers in the Hulugou Basin, which is located in the upper reaches of Heihe River. Therefore, glacier changes in the Hulugou Basin of central Qilian Mountains during the past 50 years were analyzed in this study by comparing topographic maps, satellite images, digital elevation models and field observation data from different periods. Results showed that the total area of the 6 glaciers in the Hulugou Basin decreased by 0.590±0.005 km2 during the period 1956–2011, corresponding to a loss of 40.7% over the total area in 1956. The average area reduction rate of the 6 glaciers is 0.011 km2/a. During the past five decades, the glacier shrinkage was accelerated. The changes in glacier ice surface elevation ranged from –15 to 3 m with an average thinning of 10±8 m or an annual decrease of 0.23±0.18 m(0.20±0.15 m/a water equivalent) for the period 1956–2000. The area of Shiyi Glacier in the Hulugou Basin decreased from 0.64 km2 in 1956 to 0.53 km2 in 2011 with a reduction rate of 17.2%. The Shiyi Glacier had been divided into two separated glaciers because of severe melting. Comparative analysis showed that glacier shrinkage in the Hulugou Basin is more serious than that in the other regions of Qilian Mountains.     

Understanding the impact of mountain landscapes on water balance in the upper Heihe River watershed in northwestern China

Estimating the impact of mountain landscape on hydrology or water balance is essential for the sustainable development strategies of water resources.Specifically,understanding how the change of each landscape influences hydrological components will greatly improve the predictability of hydrological responses to mountain landscape changes and thus can help the government make sounder decisions.In the paper,we used the VIC(Variable Infiltration Capacity)model to conduct hydrological modeling in the upper Heihe River watershed,along with a frozen-soil module and a glacier melting module to improve the simulation.The improved model performed satisfactorily.We concluded that there are differences in the runoff generation of mountain landscape both in space and time.About 50% of the total runoff at the catchment outlet were generated in mid-mountain zone(2,900-4,000 m asl),and water was mainly consumed in low mountain region(1,700-2,900 m asl)because of the higher requirements of trees and grasses.The runoff coefficient was 0.37 in the upper Heihe River watershed.Barren landscape produced the largest runoff yields(52.46% of the total runoff)in the upper Heihe River watershed,followed by grassland(34.15%),shrub(9.02%),glacier(3.57%),and forest(0.49%).In order to simulate the impact of landscape change on hydrological components,three landscape change scenarios were designed in the study.Scenario 1,2 and 3 were to convert all shady slope landscapes at 2,000-3,300 m,2,000-3,700 m,and 2,000-4,000 m asl respectively to forest lands,with forest coverage rate increased to 12.4%,28.5% and 42.0%,respectively.The runoff at the catchment outlet correspondingly declined by 3.5%,13.1% and 24.2% under the three scenarios.The forest landscape is very important in water conservation as it reduced the flood peak and increased the base flow.The mountains as "water towers" play important roles in water resources generation and the impact of mountain landscapes on hydrology is significant.     

黑河流域出山径流模拟

国际水文科学协会已提出针对干旱半干旱区的"无资料地区的水文预测"项目。水已成为制约西北干旱半干旱区社会经济发展和生活改善的主要因素。预测全球变化和人类活动下的水循环过程和水资源变化格局是重要的。文中以黑河上游为研究区,应用IHACRES模型模拟黑河上游降水-径流过程。结果表明:IHACRES模型可以较好地模拟研究区的日出山径流量;率定期确定性系数达0.766,验证期确定性系数为0.71;确定黑河上游地区的基流指数为0.539;黑河上游经莺落峡水文站向中游输送水量为14.9亿m3,其中地表径流与基流分别占46.1%和53.9%;模型模拟受流域面积大及降雪等因素影响,使模拟精度降低;最后指出IHACRES模型适合缺乏资料地区水文模拟的研究。     

张掖市甘州城区及外围地下水位上升原因分析

采用传统的水均衡方法及环境同位素分析、氟里昂测年等技术,结合地震、地面物探、气象水文及地下水流场分析手段,分析了甘州城区及其外围地下水位上升的原因。结果表明:实施"黑河流域节水灌溉综合治理工程"引起水资源利用分配格局的变化不是引起地下水位大面积上升的原因;水位上升区第四系深层承压水与祁连山基岩裂隙水具有相同的水文地球化学特征和环境同位素特征。其结论:张掖盆地中心地带基底存在与祁连山区相连的北西向深大断裂带一直存在少量,且稳定的地下水越流补给量;自2003年10月山丹、民乐发生大地震以后,使得祁连山山前及盆地内基底断裂活动加剧,同时断裂活动错断了第四系松散层内的隔水层,基底断裂带变为导水通道,加快了祁连山区基岩裂隙水沿着这个通道向上越流补给盆地第四系孔隙水的速度,增大了越流补给量,使盆地地下水补给量大于排泄量,造成地下水位大面积上升。     

Assessment of wetland fragmentation in the middle reaches of the Heihe River by the type change tracker model

The quantitative research of wetland landscape fragmentation in the middle reaches of the Heihe River is important for the wetland and oasis sustainable development in the Hexi Corridor. Based on the data of remote sensing and GIS, we constructed the type change tracker model with sliding window technique and spatially morphological rule. The suitable scale and optimum scale of the fragmentation model of wetland landscape in the middle reaches of the Heihe River were determined by the area frequency statistics method, Chi-square distribution normalized scale variance, fractal dimension and diversity index. By integrating type change tracker model and the optimum scale with GIS spatial analysis, the spatial distribution characteristics of wetland landscape fragmentation in different periods and the related spatial-temporal change process were clarified. The results showed that(1) the type change tracker model, which analyzes the spatial pattern of wetland fragmentation on the pixel level, is better than the traditional wetland fragmentation analysis on the landscape and patch levels;(2) The suitable scale for the wetland fragmentation ranged from 150 m×150 m to 450 m×450 m and the optimum scale was 250 m×250 m in the middle reaches of the Heihe River; and(3) In the past 35 years, the total wetland area decreased by 23.2% and the fragmentation of wetland markedly increased in the middle reaches of the Heihe River. The areas of core wetlands reduced by 12.8% and the areas of perforated, edge and patch wetlands increased by 0.8%, 3.1% and 8.9%, respectively. The process of wetland fragmentation in the research region showed the order of core wetland, perforated or edge wetland, patch wetland or non-wetland. The results of this study would provide a reference for the protection, utilization and restoration of limited wetland resources and for the sustainable development of the regional eco-environment in the Heihe River Basin.     

1960-2008年黑河流域地表干湿状况的时空变化分析

利用1960-2008年黑河流域16个气象站的逐日气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算最大可能蒸散量,进而计算该流域的湿润指数,对地表干湿状况的时空变化特征及其主要影响因素进行分析。结果表明：黑河流域及其上、中、下游地区的湿润指数总体呈上升趋势,地表湿润状况有所改善,且湿润指数的年际波动性较明显,变异系数分别为14.97%、13.63%、25.47%、37.72%。除下游地区外,夏季的湿润指数变化速率最快,冬季的变化速率最慢;春季,黑河流域地表以变干趋势为主,其他季节均以变湿趋势为主。影响黑河流域地表干湿状况的主要因素是降水量,其他气候因子的变化对地表干湿状况起增强或削弱作用。     

基于生态需水配置的额济纳绿洲恢复方案

在简要分析额济纳地区水分-绿洲驱动演变的基础上,分析了额济纳地区未来供水条件,并从生态系统的需水机理出发,提出了基于生态功能考虑的干旱区生态需水量计算方法。以《黑河流域近期治理规划》提出的分水指标和生态恢复水平为依据,综合考虑绿洲规模和生态功能之间的竞争关系,以生态需水为主要配制指标,提出了近期2010年额济纳绿洲的恢复方案。     

黑河流域叶面积指数的遥感反演

以黑河流域为研究区 ,探寻基于TM影像提取的植被指数 (VIs)与野外实测数据间叶面积指数 (LAI)的反演研究。结果表明 ,各植被指数与LAI均具有较高的相关性 ,整个研究区土壤调整植被指数 (SAVI)具有最高的LAI反演精度 ;把研究区分成绿洲区和山区 ,各种植被指数与LAI的相关系数和反演精度均有很大程度提高 ,同时得到绿洲区SAVI最适于反演LAI ,山区SR最适于反演LAI ,通过这种方式估算出黑河流域叶面积指数图。