Land Cover Status in the Koshi River Basin,Central Himalayas

The Koshi River Basin is in the middle of the Himalayas, a tributary of the Ganges River and a very important cross-border watershed. Across the basin there are large changes in altitude, habitat complexity, ecosystem integrity, land cover diversity and regional difference and this area is sensitive to global climate change. Based on Landsat TM images, vegetation mapping, field investigations and 3S technology, we compiled high-precision land cover data for the Koshi River Basin and analyzed current land cover characteristics. We found that from source to downstream, land cover in the Koshi River Basin in 2010 was composed of water body (glacier), bare land, sparse vegetation, grassland, wetland, shrubland, forest, cropland, water body (river or lake) and built-up areas. Among them, grassland, forest, bare land and cropland are the main types, accounting for 25.83%, 21.19%, 19.31% and 15.09% of the basin’s area respectively. The composition and structure of the Koshi River Basin land cover types are different between southern and northern slopes. The north slope is dominated by grassland, bare land and glacier; forest, bare land and glacier are mainly found on northern slopes. Northern slopes contain nearly seven times more grassland than southern slopes; while 97.13% of forest is located on southern slopes. Grassland area on northern slope is 6.67 times than on southern slope. The vertical distribution of major land cover types has obvious zonal characteristics. Land cover types from low to high altitudes are cropland, forest, Shrubland and mixed cropland, grassland, sparse vegetation, bare land and water bodies. These results provide a scientific basis for the study of land use and cover change in a critical region and will inform ecosystem protection, sustainability and management in this and other alpine transboundary basins.     

Vertical differentiation of land cover in the central Himalayas

Characterized by obvious altitudinal variation, habitat complexity, and diversity in land cover, the Mt. Qomolangma region within the central Himalayas is one of the most sensitive areas to climate change in the world. At the same time, because the Mt. Qomolangma region possesses the most complete natural vertical spectrum in the world, it is also an ideal place to study the vertical structure of alpine land cover. In this study, land cover data for 2010 along with digital elevation model data were used to define three methods for dividing the northern and southern slopes in the Mt. Qomolangma region, i.e., the ridgeline method, the sample transect method, and the sector method. The altitudinal distributions of different land cover types were then investigated for both the northern and southern slopes of the Mt. Qomolangma region by using the above three division methods along with Arc GIS and MATLAB tools. The results indicate that the land cover in the study region was characterized by obviously vertical zonation with the south-six and north-four pattern of vertical spectrum that reflected both the natural vertical structure of vegetation and the effects of human activities. From low to high elevation, the main land cover types were forests, grasslands, sparse vegetation, bare land, and glacier/snow cover. The compositions and distributions of land cover types differed significantly between the northern and southern slopes; the southern slope exhibited more complex land cover distributions with wider elevation ranges than the northern slope. The area proportion of each land cover type also varied with elevation. Accordingly, the vertical distribution patterns of different land cover types on the southern and northern slopes could be divided into four categories, with glaciers/snow cover, sparse vegetation, and grasslands conforming to unimodal distributions. The distribution of bare land followed a unimodal pattern on the southern slope but a bimodal pattern on the northern slope. Finally, the use of different slope division methods produced similar vertical belt structures on the southern slope but different ones on the northern slope. Among the three division methods, the sector method was better to reflect the natural distribution pattern of land cover.     

喜马拉雅山脉中段土地覆被的垂直分异特征

喜马拉雅山脉中段的珠穆朗玛峰等地,海拔高差巨大、生境复杂多变、土地覆被类型多样且植被垂直带谱完整,是全球范围内研究土地覆被垂直变化的理想场所。本文基于30 m空间分辨率的土地覆被数据（2010年）和DEM数据,在ArcGIS和Matlab平台的支持下,提出并运用脊线法、样带法和扇区法3种山地南北坡划分方法,研究了喜马拉雅山土地覆被垂直分布与结构差异。结果表明：① 山地土地覆被分布具有明确的垂直地带性结构特征,喜马拉雅中部土地覆被垂直带谱为南六北四式,土地覆被垂直带谱中具有人类活动的特点。② 南北坡之间的土地覆被垂直带谱差异明显,南坡土地覆被类型完整多样,北坡相对简单;对同类型土地覆被而言,南坡较北坡分布高程低、幅度宽。③ 依据各类型分布面积比随海拔变化情况,土地覆被类型在南北坡上的垂直分布可分为4种模式：冰川雪被、稀疏植被和草地为单峰分布型,裸地为南单峰北双峰分布型。④ 3种划分方法中,南坡的土地覆被垂直带结构具有相似性,而北坡的土地覆被垂直带结构存在差异,扇区法较好地反映了土地覆被自然分布格局。     

基于山地垂直带谱的秦岭土地利用空间分异

为揭示秦岭山地垂直带与土地利用之间的相互关系,文章基于2000年夏季卫星遥感影象和1∶25万DEM数据,采用目视解译的方式提取出秦岭南北坡的土地利用类型。将垂直带与土地利用进行叠加分析得出:秦岭山地林地占44.83%,草地占35.93%,耕地占18.42%。土地利用在垂直带上地空间分异显著,由基带往上耕地的比例呈指数关系减少,林地呈正抛物线变化,草地则与林地相反。在秦岭南北坡同一垂直带土地利用上也有明显的变化,特别体现在栓皮栎林带、锐齿栎林以及冷杉林带上。     

基于遥感技术和GIS的小流域土地利用/覆被变化分析

根据贵州省平坝县克酬流域1973年MSS影像数据,1989、1995、2000年Landsat TM影像数据,利用RS和GIS信息获取技术、空间分析技术和数理统计方法,分析了该流域土地利用的数量变化和空间变化特征,明确了土地利用变化的主要类型和方向,并探讨了土地利用变化和地形因子的关系。结果显示,该流域土地利用以农田和灌草用地为主,1973~2000年林地和灌草地减少,农田、水域、村镇、交通用地增加,林地转化为灌草、灌草转化为农田及农田转化为村镇居民点和公路用地是研究区主要土地利用变化类型。研究区土地利用空间分布与海拔高程、坡度等地形因子有密切关系。1973~2000年农田、林地和灌草分布的海拔高程和坡度均呈增加趋势,这和上述土地利用类型间的转化规律相一致。     

利用TM影像分析天山北坡三工河流域地表反照率的时空变化

下垫面状况是影响地表反照率分布的主要因素之一。利用遥感方法获取地表反照率时空特征是研究地表下垫面状况的有效手段。天山北坡具有典型的山地－绿洲－荒漠景观和山盆地貌格局,这一独特且复杂多样的地表下垫面特征形成了特有的垂直分布的地表反照率。通过对三工河流域TM影像进行地形校正,基于6S(Second Simulation of Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型分析地表反照率的时空分布。结果表明:基于中空间分辨率遥感数据的地表反照率反演适合于地表起伏明显的天山北坡地表反照率的分析。由于受到地表覆被类型及地表干湿程度的影响,三工河流域地表反照率呈明显的垂直地带性分布。中山森林带和低山干草原带受地形起伏和阴阳坡作用,其地表反照率表现出有规律的上下波动。绿洲区随着地表覆被类型、作物结构和作物物候的变化,地表反照率波动较大。     

1992-2015年中亚五国土地覆盖与蒸散发变化

1991年苏联解体,中亚五国独立使得土地覆盖与蒸散发格局发生深刻变化。以中亚五国为研究区,采用欧空局气候变化项目（CCI）土地覆盖和全球陆地数据同化系统（GLDAS）蒸散发数据,分析1992-2015年土地覆盖与蒸散发时空变化特征,进一步研究耕地蒸散耗水特征。结果表明：① 中亚五国土地覆盖变化具有阶段性特征,耕地扩张引起土地覆盖格局变化。1992-2003年耕地快速增加（1.1万km ²/a）,林地和草地大幅减少。2003-2015年耕地增速趋缓（0.3万km ²/a）,林地和草地有一定恢复,裸地和水体持续减少,城镇用地持续增长。耕地共增加12.3万km ²,林地和草地分别减少4.0万km ²和2.3万km ²,且集中于哈萨克斯坦中北部。裸地减少3.5万km ²,集中于哈萨克斯坦西南部,水体减少3.1万km ²,集中在咸海湖泊。乌兹别克斯坦耕地减少、裸地增加,吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦和土库曼斯坦土地覆盖变化幅度较小;② 中亚五国蒸散发变化与土地覆盖格局基本一致。蒸散发总体呈增加态势（6 mm/a）,1992-2003年快速增加（11.3 mm/a）,2003-2015年缓慢上升（2.4 mm/a）。中亚五国年蒸散发达到276.8 mm,东南部的吉尔吉斯斯坦（347.3 mm）和塔吉克斯坦（302.9 mm）最高,中北部的哈萨克斯坦（297.9 mm）次之,西南部的乌兹别克斯坦（211.0 mm）和土库曼斯坦（150.0 mm）最低;③ 中亚五国蒸散耗水结构受耕地面积大小的影响。中亚五国耕地蒸散耗水的贡献由24.7%增至27.9%,土库曼斯坦耕地蒸散耗水仅占本国的11%,其他国家均超过25%。草地、林地和裸地的蒸散耗水贡献降低,但哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦仍以草地和林地蒸散耗水为主（≥ 50%）,土库曼斯坦（61.3%）和乌兹别克斯坦（46.4%）的裸地蒸散耗水占绝对优势。本文明确了中亚五国土地覆盖连续动态变化过程,细化各国土地覆盖与蒸散发特征及差异,增强对土地覆盖与蒸散发现状的认识,可为水土资源管理和生态环境保护提供数据参考。     

1995–2015年陕北黄土丘陵区土地利用变化的垂直分布格局测度（英文）

The mountainous and hilly region plays an important role in ecological safety and production in China. However, recent studies have poorly characterized the parallel structure of land use in the valleys of the mountainous and hilly region using topographic factors(e.g.elevation, slope, aspect). Here, the loess hilly region of northern Shaanxi Province is used as a representative case area to analyze the vertical distribution pattern of land-use conversion using the relative elevation concept and the HAND index. The differences in the vertical structure of land-use conversion between absolute elevation and relative elevation were compared. We found that the classifications of absolute and relative elevation had similar proportions of each relative elevation grade in each absolute elevation grade. Cropland,woodland, and grassland were distributed evenly in each grade of absolute/relative elevation,while water body, built-up land and unused land were more likely to spread in low grades of relative elevation than those of absolute elevation. The land-use conversion(i.e. loss of cropland and gain in woodland and built-up land) showed an apparently stepped distribution with relative elevation classification, suitable for revealing vertical distributions of land-use conversion in the loess hilly region. Cropland transformed to woodland was mainly distributed in high grade of relative elevation, decreasing with a decrease in grades, while built-up land transformed from cropland and grassland was mainly distributed in low grade of relative elevation, decreasing with increases in grades. The grade of relative elevation where cropland transformed to woodland descended with the implementation of the Grain for Green Project. Our results suggest that it is better to analyze the vertical distribution of land-use conversion with relative elevation classification in hilly regions.     

用EOS/MODIS资料反演积雪深度参量

利用EOS/MODIS可见光、近红外及短红外多通道资料以及新疆地区积雪深度气象台站实测资料等,在考虑积雪性质包括积雪粒子相态、积雪年龄等的差异以及积雪区的下垫面条件包括地表粗糙度、土地覆盖类型等的不同的情况下进行积雪分类,在此基础上,建立EOS/MODIS积雪深度反演模型,实现深度在30 cm以内的积雪深度反演的主要原理、思路及方法,并对模型的反演结果进行了验证。结果表明,利用该模型对30 cm以内的积雪进行深度反演计算,其精度能达到80%以上。     

2001-2013年川西高原旱情监测及其地形分异

利用2001-2013年EOS-MODIS归一化植被指数产品数据,应用距平植被指数法（AVI）对川西高原进行了干旱监测,并分析年平均干旱发生频率与海拔高度、坡度和坡向地形因子的关系,进一步结合研究区土地利用数据,分析了不同地形因子干旱频率差异的原因。研究表明：（1）受积雪覆盖的影响,川西地区干旱监测只在一定区域内适用,该适宜区为川西海拔4 300 m以下区域。（2）川西高原干旱发生频率同各地形因子都具有较强的相关性,其中,高程影响最为复杂,与不同高度带地表覆被类型的差异性有关;坡向影响非常明确,主要受稳定水汽来源输入的影响;坡度的影响具有较强的局域性,与不同坡度的保水蓄水能力及覆被类型有关。     

2000—2010年亚欧大陆中低纬度海岸带土地利用/覆盖变化及驱动力分析

土地利用/覆盖变化是全球变化研究的重要问题,而海岸带则是该领域研究的热点区域。以三套土地利用/覆盖数据（MCD12Q1、CCI-LC和GlobeLand30）为基础,采用基于一致性分析和模糊集合理论的数据融合方法,获取2000年和2010年亚欧大陆中低纬度海岸带土地利用/覆盖分类信息,进而分析土地利用/覆盖变化特征及驱动因素。结果表明：十年间亚欧大陆中低纬度海岸带土地利用/覆盖变化方式主要以耕地萎缩和林地扩张为主,其次是湿地扩张,再次是草地和裸地萎缩,最后是灌木地和人造地表扩张;土地利用/覆盖类型之间的相互转换面积较小,仅占研究区总面积的4.22%,其中分布面积占优势的变化类型为耕地–林地–草地相互转换、灌木地–裸地相互转换、林地转为湿地以及林地转为灌木地等。地形因素、气候分异等自然驱动力深刻影响着土地利用/覆盖变化的宏观格局,而人口压力增大、经济高速发展、政策的颁布与实施等人文驱动力则是推动十年间亚欧大陆中低纬度海岸带土地利用/覆盖变化的主要原因。     

1960-2010 年贵州省喀斯特山区陡坡土地利用变化

基于GIS 与RS技术, 以贵州省喀斯特山区坡度大于25°的区域为研究对象, 利用1960 年1:50000 地形图、1990 年Landsat TM遥感影像以及2010 年的环境减灾卫星(HJ-1A/1B)影像, 解译获取1960、1990、2010 年3 个时间点的土地利用数据, 并结合贵州省水文地质图、坡度图进行陡坡土地利用变化分析。结果表明:①1960-1990 年的30 年间, 有林地、灌木林、水体呈减少趋势, 其中灌木林减少的最多, 其次是有林地;而草地、建设用地、裸岩和耕地呈持续增长趋势, 其中草地增加的最多, 其次是耕地。②1990-2010 年的20 年间, 灌木林、裸岩、耕地呈减少趋势, 其中耕地减少的最多;而有林地、疏林地、草地、水体呈增长趋势, 其中疏林地增加的最多。③随坡度增加覆盖比例呈降低趋势的土地利用类型为有林地、疏林地、水体、建设用地和耕地;随坡度增加覆盖比例呈增加趋势的土地利用为灌木林、草地和裸岩。     

巴西土地利用/覆盖变化时空格局及驱动因素

土地利用/覆盖变化(LUCC)是全球变化研究的热点问题之一。本文采用人机交互方法基于2005 年基准年的Landsat TM/ETM遥感影像修正欧空局GlobalCover 2005 年土地利用数据,进而采用逆时相目视解译法从1980年基准年的Landsat MSS/TM遥感影像数据提取1980-2005 年土地利用/覆盖变化信息,分析其变化的时空格局及驱动因素。结果表明:1980-2005年的25年间,巴西土地利用/覆盖变化面积达79.43万km²,占土地总面积的9.33%。其中,单纯耕地像元面积增加了20.18 万km²;耕地/自然植被镶嵌混合像元区面积增加了10.70 万km²;林地面积减少了53.12 万km²;灌丛与草地净增加21.10 万km²;水体面积增加0.46 万km²;城乡建设用地面积增加7573.87 km²。由此导致热带和亚热带湿润阔叶林生态地理区、热带和亚热带干旱阔叶林生态地理区、热带及亚热带草原生态地理区、草原和沼泽湿地生态地理区、沙漠和旱生植物生态地理区以及红树林生态地理区内分别呈现不同的土地利用/覆盖变化特征。近25 年间,地形地貌、气候、植被等自然地理条件深刻影响着土地利用的宏观格局,而土地利用政策调控、经济及对外贸易发展、人口增加及空间迁移、道路修建等是导致巴西土地利用变化的主要原因。     

博格达峰地区冰川和积雪变化遥感监测及影响因素分析

20世纪以来，随着全球气候变暖加剧，冰川和积雪普遍退缩，严重影响到人类的生存和社会经济的可持续发展，这一问题在我国西北干旱区的博格达峰地区及其周边地区尤为突出。以博格达峰地区为例，利用1990—2016年Landsat 5与Landsat 8遥感影像，对比分析归一化积雪指数（NDSI）、归一化冰雪指数（NDSII）、归一化主成分雪指数（NDPCSI）和缨帽转换湿度指数（WET）在博格达峰地区监测冰川和积雪的能力，同时结合研究区周边气温、降水数据和研究区地形数据，探讨博格达峰地区冰川和积雪面积变化与区域地形、气候间的响应关系。结果表明：（1） WET相对于NDSII、NDSI和NDPCSI精度值更高，可以替代NDSI、NDSII监测博格达峰地区冰川和积雪面积。（2） 博格达峰地区冰川和积雪面积呈持续退缩的趋势。1990—2016年，冰川和积雪面积减少率约20.07%，且年退缩率不断增加。（3） 高程、坡度和坡向对冰川和积雪面积变化的影响较显著，山地阴影对其影响较弱，气温的升高是冰雪面积减少的主要因素。     

干旱区典型流域近30 a土地利用/覆被变化和景观破碎化分析——以玛纳斯河流域为例

 利用1976年、1989年、2005年三期遥感影像,运用GIS和FRAGSTATS景观分析软件对玛纳斯河流域近30 a的土地利用/覆被变化和景观破碎化进行了研究。结果表明：①玛纳斯河流域土地利用/覆被在过去30 a间发生了普遍的变化。耕地、建设用地不断增加,而草地、林地、水域、盐碱地不断减少。耕地主要是在草地上开垦出来的。②绿洲内部的耕地趋于集聚状态,破碎性降低,而绿洲边缘的耕地,破碎性增强。草地面积大减,破碎性增强,退化严重。沙地、水域破碎性也不断增强,林地、未利用土地的破碎化于1989年增强,2005年减缓。③驱动力分析表明,流域变化是自然和人类活动共同作用的结果,其中人口的快速增长、政策环境的变化和自然环境变化如干旱等是最主要的驱动因素。     

珠穆朗玛峰北坡东绒布冰川成冰作用的新认识

冰川成冰作用的研究对于选择冰芯钻取点具有重要的科学意义。前人对珠穆朗玛峰北坡冰川成冰作用的研究,由于缺少高海拔区域的实测资料而具有一定的局限性。文章通过1998年东绒布冰川垭口处(6 500 m a. s. l.)11 m冰芯和海拔6 450 m处20 m冰芯剖面的成冰作用过程研究,认识到由于水、热条件的逐年波动,冰川成冰作用也处于变化之中。珠穆朗玛峰北坡东绒布冰川高海拔区域,在一定的水、热条件下(如气温较低和降水量较大等),再冻结-重结晶作用依然占主导地位,该成冰作用至少在垭口部位是有分布的。而一般在气温较高或降水量较少等条件下,冰川的成冰作用则以冷渗浸-重结晶作用为主。     

土地覆被类型空间格局与地形因子的定量关联及其应用

以全国1∶25万土地覆被数据、全国公里网格DEM数据和县级行政区划数据为基础,首先,在国家尺度上宏观分析地形因子对土地覆被类型空间分布格局的影响,土地覆被类型空间分布宏观格局受海拔高度、坡度、地表起伏度的影响明显,而与坡向的关系并不显著;其次,以县级行政单元为统计分析样本,利用多元线性回归分析方法,在国家和区域两个尺度建立土地覆被类型面积占比与主要地形因子之间的定量模型,在6类土地覆被类型中,除草地以外,其他5类土地覆被类型的面积占比均与地形因子之间呈显著相关关系,显著性由高到低的排列顺序依次为森林、农田、荒漠、聚落和湿地水体;最后,以相关性最好的森林的空间分布为例,说明了将所建立的模型应用于栅格单元上某种土地覆被类型面积占比估算的可能性,虽然估算结果与实际情况存在差异,但总体趋势基本保持一致,特别是土地覆被类型面积占比大的区域。     

中国南方不同土地利用/覆被类型对气温升温的影响

基于我国南方六省国家气象台站历史气象资料、1:10万土地利用/覆被数据和NCEP再分析气温资料,通过比较气温变化在不同观测环境气象站之间的差异,分析中国南方三种主要土地利用/覆被类型对气温趋势的影响。结果显示:土地利用/覆被类型对气温趋势具有稳定的影响,建设用地的年均温、年均最高和最低气温的升温幅度均最高,耕地次之,林地最小。进一步利用再分析资料剔除区域大尺度气候背景影响后,建设用地的年均温升温趋势仍最大(0.105℃/10a),其次是耕地(0.056℃/10a),林地的升温趋势最小(-0.025℃/10a),且为负。这表明对于研究区气温的升温趋势,林地具有抑制作用,建设用地具有增强作用,且增强作用较耕地强。林地的各季节平均气温的变化幅度同样低于非林地。     

Explicating the mechanisms of land cover change in the New Eurasian Continental Bridge Economic Corridor region in the 21st century

Land cover change has presented clear spatial differences in the New Eurasian Continental Bridge Economic Corridor (NECBEC) region in the 21st century.A spatiotemporal dynamic probability model and a driving force analysis model of land cover change were developed to analyze explicitly the dynamics and driving forces of land cover change in the NECBEC region.The results show that the areas of grassland,cropland and built-up land increased by 114.57 million ha,8.41 million ha and 3.96 million ha,and the areas of woodland,other land,and water bodies and wetlands decreased by 74.09 million ha,6.26 million ha,and 46.59 million ha in the NECBEC region between 2001 and 2017,respectively.Woodland and other land were mainly transformed to grassland,and grassland was mainly transformed to woodland and cropland.Built-up land had the largest annual rate of increase and 50％ of this originated from cropland.Moreover,since the Belt and Road Initiative (BRI) commenced in 2013,there has been a greater change in the dynamics of land cover change,and the gaps in the socio-economic development level have gradually decreased.The index of so-cio-economic development was the highest in western Europe,and the lowest in northern Central Asia.The impacts of socio-economic development on cropland and built-up land were greater than those for other land cover types.In general,in the context of rapid so-cio-economic development,the rate of land cover change in the NECBEC has clearly shown an accelerating trend since 2001,especially after the launch of the BRI in 2013.     

Snow Accumulation on a Small High‐Arctic Glacier Svenbreen: Variability and Topographic Controls

One of the main controls on the net mass change of land‐terminating Arctic glaciers is the magnitude and distribution of snow accumulation. In Dickson Land, region of Svalbard with the greatest distance to the sea, the issue has not been receiving much scientific attention for decades. In this paper, new snow accumulation data are presented from Svenbreen in Dickson Land from end‐of‐winter surveys. The measured winter balance was 0.42 ± 0.15 m w.e. in 2010, 0.50 ± 0.10 m w.e. in 2011 and 0.62 ± 0.10 cm w.e. in 2012. Snow depth and water equivalent have been analysed in the background of altitude, slope and aspect extracted from the digital elevation model of the glacier. On steep northern slopes (>15°) accumulation was the highest, whereas it was decreased on southern slopes with moderate inclination (9–12°). Elevation, which on many glaciers proved to be highly correlated with snow depth, explained only 17–34% of snow depth variability due to complex interplay between local climate and geometry of a small valley.