干旱区流域绿洲时空变化及其景观响应

基于1973年的MSS、1980年的航片以及1990年、1999年、2009年的Landsat TM/ETM+等多源遥感影像,结合实地调查进行解译分类和验证,利用GIS、Fragstats和相关统计方法,对北大河流域中下游地区绿洲时空变化和景观响应进行分析。研究表明：① 近40 a来,北大河流域绿洲呈阶段性变化,在整个研究时段绿洲变化表现为扩张与萎缩并存,且以扩张为主。绿洲面积从1973年1 705.55 km² 增长到2009年1 990.60 km²,增长幅度为16.71%。② 绿洲变化在空间和时间尺度上不平衡。绿洲空间变化剧烈区主要集中在流域下游金塔绿洲;绿洲扩张主要表现为绿洲内部“填充式”和边缘“侵吞式”;绿洲萎缩变化主要发生在绿洲-荒漠交错带的生态脆弱区,且区域空间变化不稳定;1973-1990年,绿洲以萎缩为主,1990-2009年绿洲以扩张为主,且在近10 a动态度达到最大值。③ 绿洲面积的增加,促使绿洲景观的不稳定性增强,集中表现为下游和绿洲边缘区绿洲斑块密度、斑块数目和最大斑块指数的不稳定性变化,绿洲破碎化增加,生态脆弱性降低,这不利于维持干旱区内陆河流域生态系统稳定性和可持续发展。     

流域气候变化和人类活动对内陆湖泊影响的分析

近几十年来干旱和半干旱地区的内陆湖泊发生了巨大的变化,有的出现了面积萎缩和水位下降,有的水位和面积保持稳定,有的消失;博斯腾湖是我国最大的内陆淡水湖,青海湖是我国最大的内陆咸水湖;因此,研究其流域气候变化和人类活动对湖泊的影响具有代表性,对更好保护内陆湖泊,合理利用湖泊水资源具有重要的意义。利用1958-2000年流域降水和温度的资料和灌溉引水量的资料,采用年代对比、距平百分率、滑动平均曲线方法分析了气候变化和人类活动对博斯腾湖和青海湖的影响。分析结果表明气候变化是湖泊水位变化的主要原因;人类活动对博斯腾湖水位变化有一定的影响,而对青海湖水位变化的影响微弱。     

近40a岱海湖面动态变化研究

文中以位于干旱-半干旱过渡区的岱海为研究对象,利用地形图和13期Landsat遥感影像,通过人工目视解译方法提取岱海水域面积和流域耕地面积,探讨其最近40a内时空变化过程及机制。结果表明:从1976年的149.55km~2萎缩到2015年的60.54km~2,缩减幅度达到59.52%。其中1995-2000年湖面萎缩最显著,缩减面积达到18.76km~2,2000-2006年湖面萎缩了5.01km~2,2010-2015年间又缩减了8.85km~2。从湖泊面积变化过程分析发现,其面积变化主要受人类活动以及气候暖干化等因素的共同影响。自1976-2015年间气温升幅明显,降水量和蒸发量呈减少趋势,入湖径流量减少明显。随流域人口迅速增长导致流域工农业总用水量快速增加,对湖泊面积变化形成巨大影响。     

玛纳斯河流域耕地时空变化及其生态环境效应

以干旱区典型流域-玛纳斯河流域为研究区,利用1976、1989、20005年三期遥感影像结合G IS软件,探查近30年玛纳斯河流域耕地时空变化及其生态环境效应。结果表明:该流域耕地资源在时间和空间上都发生了较大的变化。耕地总量在不断增加,由1976年3418.71km2增至2005年5907.62km2,且1989~2005年间耕地年均增长较1976~1989年更快。矩阵分析则表明了耕地的增加是依靠开垦草地与盐碱地。耕地的减少主要是由于建设占用耕地、耕地撂荒转变为盐碱地或沙地以及退耕还林。空间上流域耕地范围扩大,在绿洲区分布趋于连片,而绿洲边缘的耕地破碎性有所增强,耕地成为流域最主要的景观。由于耕地的不断扩大,致使流域生态环境发生了剧烈的变化,出现了如尾闾湖干涸、草场退化、土地退化、生物多样性降低等一系列的生态环境问题。     

亚洲中部干旱区湖泊的地域分异性研究

湖泊是干旱区气候与环境变化的敏感指示器,了解干旱区湖泊的空间分布和变化特征,有利于正确分析和评估气候变化和人类活动对干旱区水资源的影响。采用2010年的Landsat 遥感数据资料,对新疆、中亚五国及其毗邻高山地区的湖泊制图,并分析该区域内湖泊的数量、面积的时空分布特征。研究表明：① 2010年研究区域内大于0.01 km²以上的湖泊总数为30 952个,总面积为496 674.35 km²,其中哈萨克斯坦北部、阿尔泰山地区和昆仑山南麓是湖泊富集的地区。② 湖泊数量与湖泊面积呈幂指数关系,湖泊面积每升高一个10的量级,该量级内的湖泊数量下降4~6倍,湖泊面积增加1~2倍,与全球的湖泊分布相比,属于湖泊分布相对稀少的地区。③ 湖泊数量在纬度带的空间分布相对均一,大型湖泊集中分布在41°~44°、46°和48°~50°的纬度带上;低海拔地区的湖泊数量多,面积大,高海拔地区湖泊数量多,面积小;山区、河谷湿地和哈萨克斯坦北部草原湖泊数量多;荒漠区湖泊分布稀少。④近20 a来,高山地区湖泊与平原地区湖泊呈相反的变化模式,高山地区湖泊处于稳定或快速扩张态势,而平原地区的湖泊剧烈萎缩。     

近期长江源区湖泊扩张特征及其成因

选取长江源区1976—2010年5期遥感影像,解译面积大于1 km2以上的92个湖泊面积。结果表明:1976—1992年,长江源区大部分湖泊呈萎缩状态,扣除多尔改错扩张外,中小湖泊面积萎缩了3%;1992—2001年,湖泊面积由801.6 km2增加到844.5 km2;2007年和2010年,湖泊持续扩张,面积分别达到866.8 km2和927.5km2,2010年的湖泊面积较1976年增加了15.7%;2007—2010年湖泊扩张强度最大。同时,分析了研究区1959—2010年的气候水文变化,结果显示:年平均气温52 a呈显著上升趋势,年蒸发量在1959—1980年呈下降趋势,以后趋于稳定,年降水量、年径流量在1998—1999年间出现了突变上升。湖泊面积对气候、水文的响应关系表明,近期的湖泊扩张主要由降水引起。与青海湖、黄河源等地相比,长江源区气候、水文、湖泊面积发生转折的时间要提前7 a左右。     

基于RS和GIS的内蒙古达里诺尔湖1999-2010年动态监测

近10年来干旱和半干旱地区的内陆湖泊发生了巨大变化,有的稳定、有的萎缩,有的消失。文中以多时相LandSat TM/ETM+影像和早期1:5万地形图为数据源,选择内蒙古地区第二大湖泊达里诺尔为研究区域,从面积、变化率和空间分异特征等多个方面对该湖泊近12年的变化过程进行分析。结果表明:达里诺尔湖从1999年到2010年湖泊重心西移岸线的发育系数减小,面积由220.3389km2缩减到190.0944km2,面积缩减了30.2445km2,年平均变化率为-0.012479%;对邻近三个气象台站50年气象资料的分析表明,湖泊萎缩的主要因素是气温的升高,蒸发量的上升以及降水量的减少。     

石羊河流域径流量分布特征及对气候变化的响应——以西营河为例

利用1961-2009年石羊河流域西营河径流量和气象资料,分析了近49年来径流量变化趋势、年内分配特征及与气象因素的内在关系.结果表明:近49年来西营河径流量总体呈减少趋势,冬、夏季减幅大于秋、春季;90年代四季径流量衰减明显,特别是年、春、夏季径流出现明显突变;年径流量补给主要以汛期雨水补给为主,雨水补给比例在逐渐增加,冬季积雪融水对径流量的补给比例在减少;流域内降水量呈较小的增加趋势,但是夏季降水增幅不明显.气温呈明显升高趋势,特别是冬季气温趋势系数最大,受其影响蒸发量均呈增大趋势;径流量与6-9月降水量呈显著正相关,但与7、8月气温、蒸发呈显著负相关.分析了未来气温、降水变化在不同情形下对径流量的可能影响,表明气温对径流量的负效应占据着主导作用,汛期气温的升高且伴随着蒸发的增大使年总径流量减少,气候变暖总体不利于流域径流量的增加.     

近50年来霍林河流域径流量演变规律研究

霍林河是松嫩平原西部地区科尔沁、向海和查干泡湿地的重要补给水源,选取流域内3个代表站的径流实测资料,对50年来流域年径流量、雨季径流量、枯季径流量和基流径流量的演变规律进行分析。径流量年均序列的db3小波函数多分辨率分析表明,期间流域径流量总体呈下降趋势;“距平累积法”将径流量序列分为3个阶段,1965年以前径流量偏多阶段,1965~1985年的偏少阶段和1985年以后的偏多阶段;1985年以后流域径流量较强的增长趋势变化用Mann-Kendall非参数检验法检测达到突变水平,增长突变发生在1985~1990年;Morlet小波分析表明,不同类型径流量主要存在3个尺度的周期变化,预测在未来几年流域将逐渐进入较大尺度的枯水期之下的较小尺度的相对丰水期。     

巴丹吉林沙漠湖泊形成的机理分析

依据实际调查资料并结合前人研究成果,在探明区域水文地质条件的基础上,系统计算分析了沙漠区及外围盆地地下水的补给与排泄,发现沙漠区地下水补给量小于排泄量2.55×108 m3/a,不能解释内陆湖泊水量长久不衰的原因;而位于沙漠区西缘的黑河金塔-鼎新盆地地下水补给量大于排泄量2.66×108 m3/a,未见盆地内地下水位大幅度上升,多余的水量不知去向;与沙漠区衔接的其它盆地地下水资源匮乏且处于补排基本平衡的状态,根本无途径和多余的水量补给沙漠区.前人研究结果证实,横贯我国西北-东西的阿尔金大断裂的东延部分及其所形成的羽翼状断层带存在地表破碎带,且地势西高东低并具有良好的导水性,而这个地表破碎带通过了金塔-鼎新盆地和巴丹吉林沙漠,正好位于沙漠内陆湖泊群附近.而湖泊群一带存在大量钙华和钙质胶结层及湖水中3He/4He的比值,均表明湖泊水经过了深部地壳层的循环,加上黑河正义峡-哨马营段河水海拔高于湖泊群的佐证,认为黑河在金塔-鼎新盆地强烈渗漏所产生的地下水顺着阿尔金断裂自西向东源源不断地补给了巴丹吉林沙漠,经过目前还不为人知的深部循环方式,地下水在湖泊群地表破碎带向上运移形成上升泉,最终成为巴丹吉林内陆沙漠湖泊群水源的补给来源.     

Change of lake area in the southeastern part of China’s Badain Jaran Sand Sea and its implications for recharge sources

Understanding the relationship between the changes in lake water volume and climate change can provide valuable information to the recharge sources of lake water. This is particularly true in arid areas such as the Badain Jaran Sand Sea, an ecologically sensitive area, where the recharge sources of lakes are heatedly debated. In this study, we determined the areas of 50 lakes(representing 70% of the total permanent lakes in this sand sea) in 1967, 1975, 1990, 2000 and 2010 by analyzing remote-sensing images using image processing and Ar GIS software. In general, the total lake area decreased from 1967 to 1990, remained almost unchanged from 1990 to 2000, and increased from 2000 to 2010. Analysis of the relationship between these changes and the contemporaneous changes in annual mean temperature and annual precipitation in the surrounding areas suggests that temperature has significantly affected the lake area, but that the influence of precipitation was minor. These results tend to support the palaeo-water recharge hypothesis for lakes of the Badain Jaran Sand Sea, considering the fact that the distribution and area of lakes are closely related to precipitation and the size of mega-dunes, but the contemporaneous precipitation can hardly balance the lake water.     

基于MODIS数据的近期新疆主要湖泊水面变化分析

湖泊的水面积变化是气候变化和人类活动的指示器。利用2000-2011年的MODIS影像,提取新疆水面面积大于100 km²的11个湖泊信息,分析其变化特征。结果表明：11个湖泊总的水面积年变化大,其中最低值出现在2001年,约为4 585 km²,峰值在2003年,水面积为52 77 km²,湖面变幅大且频繁,而近几年湖泊面积总体呈增加趋势。从海拔和地域上分析,阿雅克库木湖等青藏高原型湖泊呈现持续扩张态势,山地湖泊如赛里木湖等湖泊面积基本保持稳定,而出山口绿洲湖泊如博斯腾湖水面积逐渐萎缩,尤其是平原湖泊艾比湖和玛纳斯湖等湖泊水面年变化幅度大,且极不稳定。新疆地区不同海拔和区域主要湖泊水面积变化存在明显的差异,体现了不同区域气候和人类活动的影响特征,但近期湖泊变化的总体趋势与气候变化一致,主要受气候变化的影响。      

亚洲中部干旱区的湖泊

采用系统论的观点,对亚洲中部的干旱区湖泊（包括咸海、巴尔喀什湖、博斯腾湖、艾比湖、玛纳斯湖、艾丁湖与罗布泊等）的水分循环与其他物质循环进行综合研究,其结果不仅丰富了生态循环的理论,而且深刻地揭示了干旱区湖泊与湿润区湖泊截然不同的特征;表现出水分循环的独特性、形态测量学的复杂性、风生湖流的奇特性与泥沙运行的规律性以及内陆湖水化学特征和别具一格的水生态循环系统等。干旱区湖泊作为陆地水圈的组成部分,他是一个完整的生态系统。他由湖泊中的生物和水两大亚系统组成,相互作用而又相互联系。尽管大陆性气候严酷和强烈,风生湖流强劲（有时还多亏他的作用）,蒸发量大,但内陆湖能生存数千年,即在现代时间尺度上是无IL尽的。     

西藏玛旁雍错流域湖泊面积变化及成因分析

利用1975年地形图、1990年、1999-2009年TM卫星遥感影像和近35 a(1975-2009年)气温、降水、积雪日数、蒸发量等气候资料,分析研究了位于西藏阿里地区南部普兰县境内玛旁雍错、拉昂错湖泊面积变化对气候变化的响应。结果表明：在过去35 a里玛旁雍错、拉昂错面积先减少后增加,总体呈减小趋势,到2009年玛旁雍错面积为415.44 km²,拉昂错面积为261.36 km²。与1975年相比2个湖泊面积分别减少了1.56 km²和11.01 km²;受气候变暖的影响,流域附近的冰川面积也在加速退缩。对1975-2009年普兰县气象资料统计分析可知,降水量减少是导致湖泊面积缩小的主要原因,蒸发量不显著的增加及雪冰消融也是近几年湖泊面积波动变化的原因之一。     

利用MODIS数据对2000～2009年新疆主要湖泊面积变化与气候响应的分析

湖泊变迁敏感地记录着气候与环境变化的信息,是全球变化直接的反映。新疆是我国湖泊面积最多的省区之一,湖泊大多为河流的尾闾湖,易受气候和人为干扰,面积变化大。文中利用MODIS数据,运用NDVI等模型,通过其波段组合并采用目视解译的方法对全疆主要湖泊2000～2009年湖泊面积统计,并通过全疆17个台站降水量、积温、湿润度...     

近20年博斯腾湖与岱海水位变化比较分析

岱海和博斯腾湖是分布在我国西部干旱半干旱地区的两个典型湖泊,在过去的几十年中受气候和人类活动影响,湖泊水位都发生了比较显著的变化,但在表现上却很不一样,尤其是80年代中期之后,水位一涨一落。本文从水盐平衡出发,通过对两处湖区气候、人类活动、湖泊水量和盐平衡的分析认为,岱海水位下降主要是流域上人类活动加剧的结果;而博斯腾湖水位上升则主要体现了水文对区域气候变化的响应,尤其是近年干旱区西部暖湿化作用下上游山区降水增加和冰川消融发挥了重要作用。     

新疆平原湖泊最优运行水位评价指标体系初探

上世纪中叶以来,在人类活动和气候变化的双重影响下,新疆大多数平原湖泊咸化、萎缩甚至干涸,湖泊生态环境严重恶化。近十年以来,在全球气候普遍变暖的情况下,新疆气候逐渐向暖湿转变[1],气温升高、降水增加,部分湖泊水域又呈扩大趋势,给湖泊水资源的可持续利用带来新的挑战。如何确定湖泊最优运行水位,是实现湖泊水资源可持续利用的首要问题。本文旨在通过总结与分析影响新疆平原湖泊水位的因素及湖泊水位变化对湖区生态环境和社会济发展的影响,来构建新疆平原湖泊最优运行水位的评价指标体系。     

Effects of climate change and human activity on lake shrinkage in Gonghe Basin of northeastern Tibetan Plateau during the past 60 years

Changes in the status of freshwater resources are a topic of major global,regional and local concern.This is especially so in the arid and semi-arid regions of China,where shortage of water resources plays a crucial role in limiting sustainable socioeconomic development,as well as in sustaining natural ecosystems.Recent climate change,as well as the effects of localized human activity,such as the use of water for irrigation agriculture,may have significant effects on the status of the water resources in the region.Here,we report the results of a study of changes in the areas of lakes in Gonghe Basin,northeastern Tibetan Plateau of China,over the last 60 years.The data were acquired from optical satellite images and demonstrate that the total water area of lakes in Gonghe Basin decreased significantly from the 1950 s to 1980 s.The cause is ascribed mainly to human activity including exploitation of farmland,against a background of increasing population;in addition,climatic data for the region demonstrate a minor drying trend during this period as the temperature increased slightly.After the construction of several reservoirs,significant amounts of water were redistributed to promote irrigation agriculture and we conclude that this caused a significant shrinkage of the natural lakes.However,both the area of farmland and the population size remained approximately constant after 1990.We conclude that the variation of the total area of lakes during the second period was mainly controlled by climatic factors(precipitation and temperature).As the regional temperature reached a new high,the area of some of the lakes decreased sharply before finally maintaining a relatively steady state.We emphasize that anthropogenic climate change and human activity have both significantly influenced the status of water resources in the arid and semi-arid regions of China.