气候变化下的祁连山地区近40 年多年冻土分布变化模拟

冻土是一种对气候变化极为敏感的土体介质,故气候的变化过程能反映和模拟冻土的分布及变化趋势。基于高程-响应模型,运用高分辨率的高程数据（DEM）、经度数据（Longitude）、纬度数据（Latitude）、年平均气温数据（MAAT）和气温垂直递减率数据（VLRT）对祁连山地区近40 年的多年冻土分布状况进行了数值模拟。分析表明：① 该高程-响应模型模拟的冻土范围和变化趋势与相关研究所引入逻辑回归模型的模拟结果基本一致。② 该模型模拟的1970s、1980s、1990s,2000s 的祁连山地区冻土分布面积分别为9.75×10⁴ km²、9.35×10⁴ km²、8.85×10⁴ km²、7.66×10⁴ km²。在这40 年中,冻土的分布范围呈现出明显减少的趋势。③ 从1970s 到1980s、1980s 到1990s、1990s 到2000s 三个时间段内,冻土分布范围的退缩速率分别为4.1%、5.3%、13.4%,其呈现逐渐增速的趋势,1990s 到2000s 出现了跳跃式增长。本研究可为分析长时间序列祁连山地区的多年冻土变化提供科学参考依据。     

基于北京1号小卫星的全国沙漠与沙漠化土地监测研究

利用2006和2007年北京1号小卫星多光谱数据,对中国四大沙地和八大沙漠地区沙漠和沙漠化土地分布状况及其动态变化进行研究。结果表明:2007年研究区内沙漠和沙漠化土地总面积为69.18×10⁴km²,占研究区总面积的25.03%,其中重度区面积占14.88%,中度区占5.10%,轻度区占5.05%。2006~2007年研究区内共有440块图斑发生变化,总变化面积为876.41km²,沙漠化土地增加面积47.57km²,减少面积为373.39km²。沙漠化土地类型间的转换面积为455.45km²,主要以轻度和中度沙漠化土地之间相互转化最为明显。     

1959年来中国天山冰川资源时空变化

基于两期冰川编目数据与气象数据,对天山1959年来冰川资源的时空变化特征进行研究。研究发现：① 天山地区现有冰川7934条,面积7179.77 km²,冰储量756.48 km³。冰川数量以面积< 1 km²的冰川居多,面积以1~10 km²和≥ 20 km²的冰川为主,冰川集中分布在海拔3800~4800 m之间。② 在四级流域中,阿克苏河流域冰川面积最大为1721.75 km²,面积最小的是伊吾河流域,为56.03 km²。在各市（州）中,阿克苏地区冰川资源量最多,其面积和储量分别占天山总量的43.28%和68.85%;冰川资源量最少的市（州）是吐鲁番地区,面积和储量仅占天山总量的0.23%和0.07%。③ 1959年来,天山地区冰川面积减少了1619.82 km²（-18.41%）,储量亏损了104.78 km³（-12.16%）,其中数量以< 1 km²的冰川减少最多,面积减少以< 5 km²的冰川最为严重。④ 冰川变化呈现明显的区域差异,变化速度最快的是天山东段博格达北坡流域,变化最慢的是中部的渭干河流域。初步分析认为夏季气温显著上升带来的消融大于年内降水带来的积累是天山冰川退缩的主要原因。     

中国北方沙漠化土地时空演变分析

对2000年中国北方256×10⁴ km²区域内沙漠化土地的遥感监测结果表明:沙漠化土地总面积现已达到38.57×10⁴ km²,其中轻度和潜在沙漠化土地13.93×10⁴ km²,占沙漠化土地面积的36.1%;中度沙漠化土地9.977×10⁴ km²,占25.9%;重度沙漠化土地7.909×10⁴ km²,占20.5%;严重沙漠化土地面积6.756×10⁴ km²,占17.5%。与20世纪50年代后期到70年代中期和80年代后期的沙漠化土地发展状况相比,目前我国沙漠化土地演变趋势具以下特征:(1)沙漠化土地仍在蔓延,面积已由1987年的33.895×10⁴ km²增加到了2000年的38.569×10⁴ km²,13a中净增4.674×10⁴ km²;(2)沙漠化土地继续呈加速发展的趋势,年平均发展速率从20世纪50年代后期到70年代中期的1560 km²、70年代中期到80年代后期的2100 km²发展到90年代的3600 km²;(3)部分旱农区以及农牧交错地区沙漠化土地出现明显逆转,但荒漠草原地区沙漠化土地面积继续扩大,并且程度有所加剧。     

近年来的黄土高原耕地时空变化与口粮安全耕地数量分析

基于遥感调查数据集定量分析了1990—2015年中国黄土高原地区耕地的时空变化特征和口粮绝对安全最小耕地保障面积的数量变化。结果表明：黄土高原耕地面积从1990年的192 529.65 km²至2015年的182 688.50 km²，净减少了9 841.14 km²，幅度达5.11%，其中2000—2010年的减幅最大，净减少8 483.00 km²；较大的耕地动态变化图斑主要分布于中部和西部区域，细碎的变化图斑广泛分布；耕地地类转出面积（31 875.82 km²）大于转入面积（21 815.25 km²），耕地面积的增加主要由草地和林地转化而来，主要分布在灌溉农业区和东南部平原区，减少的耕地主要转化为草地和林地，主要分布在中部沟壑区的雨养农业区。此外，该时期耕地转化为建筑用地和交通用地等人工表面的面积逐渐增加，主要分布在东南部低海拔平原地区；黄土高原口粮绝对安全所需最小耕地保障面积呈明显减少特征（从1990年的70 913.37 km²下降到2015年的33 981.64 km²），占该区耕地总面积比例呈明显缩减态势（从1990年的36.83%缩减到2015年的18.60%），目前耕地总量的净减少未对口粮绝对安全的耕地保障数量造成大的影响。     

基于Landsat TM/ETM数据的锡林河流域土地覆盖变化

根据1987年、1991年、1997年和2000年4期Landsat TM/ETM影像的土地利用/土地覆盖分类结果,运用地理信息系统空间分析方法,分析了内蒙古锡林河流域1987~2000年间各土地利用类型及草甸草原、典型草原、荒漠草原的数量变化和空间变化特征。分析结果显示,锡林河流域土地利用/土地覆盖变化的主要特征为草甸草原、典型草原面积的大幅减少和荒漠草原、农田和沙漠化土地面积的大幅增加及城镇的扩张。其中面积增加最大的是荒漠草原,增加了2328 km²;相当于1987年荒漠草原面积的56 %。农田和城镇面积逐年增大,分别从1987年的114.3 km²和25.2 km²增加到2000年的332.1 km²和43.6 km²。面积减少最多的是羊草＋丛生禾草、羊草＋杂类草等优良高产温带典型草原类型,共减少2040 km²。草甸草原面积亦呈逐年减少的趋势,从1987年的1103 km²减少到2000年375 km²,面积减少了65.9 %。农田、沙化地及城镇等非草原土地利用类型面积增加了62.5 %。     

基于InVEST模型的陕北黄土高原水源涵养功能时空变化

以陕北黄土高原为研究区,基于InVEST水源涵养功能评价模块,定量评价退耕还林还草工程背景下土地利用/覆被变化对研究区水源涵养的影响,在此基础上开展水源涵养空间分区。结果表明：① 2000-2010年,陕北黄土高原草地、灌丛和林地的面积分别增加了3204 km²、285.3 km²和122.7 km²,城镇面积增加了450.4 km²;农田、荒漠、湿地的面积分别面积减少了3984.5 km²、72.7 km²和5.2 km²。② 2000-2010年,陕北黄土高原水源涵养量整体以减少为主,中部减少最为显著,减少量在25 m³/hm²~40 m³/hm²,局部区域在40 m³/hm²以上;其他大部分区域均有0~25 m³/hm²不等的减少。③ 陕北黄土高原水源涵养功能高度重要区和极重要区的总面积为32255.1 km²,所占比例为40.5%。④ 通过陕北黄土高原水源涵养功能评价和重要性分区为生态系统的科学管理提供参考。     

1977年以来黄河临河段河岸冲淤变化及河道萎缩速率

不同时段河道的侧向侵蚀/加积面积变化的定量研究可以揭示河道的变化特征。以黄河临河段213 km长的河段为研究对象,利用1977年以来19个时段基于遥感影像绘制的河道平面形态图的面积变化来估算其4个亚河段（S1、S2、S3和S4）在不同时段的河岸侧向侵蚀/加积面积以及全河段的河道平均萎缩速率。研究结果表明,黄河临河段左右河岸在37年间都表现为侧向净加积,其4个亚河段左岸的侧向累计加积面积分别为33.16 km²、49.59 km²、29.52 km²和30.85 km²,其中1995-2000年的加积面积分别占到其总加积面积的85.5%、51.2%、47.2%和104.6%;右岸的侧向累计加积面积分别为30.83 km²、8.74 km²、26.44 km²和18.76 km²,而1995-2000年的加积面积分别占到其总加积面积的57.2%、111.9%、65.7%和61.6%。该河段河道面积1977-2001年具有减小趋势,2001年之后河道表现为侧向侵蚀、加积的交替变化,1977-2014年间河道平均萎缩速率为6.16 km²/yr。该河段河道平面形态值最明显的变化也发生在1990s,与1995年相比,2000年的河道长度增加了5.8%,河道面积减少了39.4%,河道平均宽度减小了42.8%,弯曲系数增加了6.6%。黄河临河段河道形态剧烈变化及河道严重萎缩都发生在1990s,这主要是黄河上游刘家峡和龙羊峡水库联合运行导致汛期水沙量大量减小所致,4个亚河段的河岸冲淤变化还受到局部河岸物质结构、护岸工程及水动力差异的影响。随着2000年后河流综合管理措施的调整,黄河临河段河道的上述变化趋势明显弱化,河流健康程度有所好转。     

纳木错流域近30 年来湖泊 - 冰川变化对气候的响应

利用1970 航测地形图和1991、2000 年两期卫星影像数据, 人工建立数字高程模型 (DEM), 解译不同时期的湖泊、冰川边界, 在GIS 技术支持下采用图谱的方法, 定量分析了 湖泊、冰川的面积变化情况。结果表明, 自1970~2000 年期间, 纳木错湖面面积从1941.64 km² 增加到1979.79 km², 增加的速率为1.27 km²/a; 流域内冰川的面积从167.62 km² 减少到141.88 km², 退缩速率为0.86 km²/a。其中, 湖面面积在1991~2000 年的增加速率为1.76 km²/a, 明显大于其在1970~1991 年的1.03 km²/a; 而冰川面积在1991~2000 年的退缩速率为 0.97 km²/a, 明显大于其在1970~1991 年的0.80 km²/a。对比该流域前后两个时期的气温、降水和蒸发变化, 发现升温幅度的增加是冰川加速退缩的根本原因, 而湖面的加速扩张主要受冰川的加剧退缩及其引起的融水增加影响, 但与区域降水量略微增加和蒸发量显著减少也具有密切联系。区域降水增加和蒸发减少及其与湖面扩张之间的内在联系仍是一个需要深入探讨的问题。     

中亚地区土地沙漠化遥感监测——以土库曼斯坦为例

以土库曼斯坦国为例,以MODIS遥感影像为数据源,通过地表反照率和植被指数建立Albedo-NDVI特征空间,并对Albedo-NDVI特征空间含义进行扩展,建立沙漠化分级指数模型,提取2000-2012年间土地沙漠化动态信息,在此基础上研究沙漠化土地时空变化特征。研究表明：（1）13 a来,土库曼斯坦地区土地沙漠化面积总体呈减少趋势,沙漠化总面积减少了9 332.61 km²,但沙漠化程度加深,极重度沙漠化和重度沙漠化面积分别增加了2 173.27 km²和43 428.47 km²;（2）极重度沙漠化和重度沙漠化面积的增加主要由轻度沙漠化转化而来,非沙漠化土地在13 a间增加了9 332.61 km²,占非沙漠化土地的12.4%;（3）2000-2012年,13 a间各沙漠化土地类型的重心呈现由西北向东南迁移,再向北迁移的过程,平均向北迁移了89.55 km,其中轻度沙漠化重心迁移最为明显,为148.41 km。     

科尔沁沙地沙漠化风险评价

基于气象、土地利用类型与植被覆盖指数等数据,采用层次分析法与加权综合评分法评价了科尔沁沙地沙漠化风险。结果表明：1995、2000、2010年科尔沁沙地沙漠化风险指数平均值分别为0.420、0.428、0.437,16年来科尔沁沙地沙漠化处于高度风险水平。科尔沁沙地沙漠化风险等级在空间分布上表现为北部与西部沙漠化风险等级低,南部与东部为沙漠化高风险区。1995-2010年科尔沁沙地各旗县沙漠化风险等级存在差异,开鲁县的沙漠化风险由高度风险转变为极高度风险等级,扎鲁特旗的沙漠化风险由中度风险转变为低度风险等级,敖汉旗、巴林右旗、科尔沁区与科尔沁左翼中旗的沙漠化风险等级波动变化,其余旗县的沙漠化风险等级未变化。1995-2010年科尔沁沙地沙漠化中度,高度风险等级的面积分别减少了16 544.76、4 223.25 km²,低度,极高度风险等级的面积分别增加了16 544.76、4 223.25 km²。区域沙漠化风险的主要影响因素为年降水量、年均风速、植被覆盖指数、沙漠化土地面积与载畜量,植被覆盖指数增加有助于区域沙漠化风险的降低。     

喀斯特高原峡谷与高原盆地区石漠化及变化特征对比

以贵州典型喀斯特峡谷和高原盆地区为研究对象,以5期卫星遥感影像为数据源,综合运用“3S”技术,辅以其他参考图件获得研究区不同时段石漠化图,通过对研究区石漠化状况及工程治理后动态变化特征作对比分析,探讨不同地貌类型区石漠化及其变化特征的差异性。研究表明：石漠化发生与演变和地貌类型存在一定相关性,花江喀斯特峡谷区和清镇喀斯特高原盆地区石漠化发生率分别为67.4％和31.6％,花江喀斯特峡谷区石漠化面积、石漠化发生率、石漠化强度明显地高于清镇高原盆地区。2000―2010年,花江喀斯特高原峡谷区和清镇喀斯特高原盆地区石漠化面积分别减少2.79和5.04 km²,石漠化年变化率分别为-0.91%和-2.78%,清镇喀斯特高原盆地区石漠化减少更明显。在监测时段内,花江喀斯特高原峡谷区石漠化年变化率先增加后逐渐减少,而清镇喀斯特高原盆地区则一直保持较高的石漠化年变化率,这在一定程度上说明石漠化越严重,治理越难,治理成效越不明显。当前开展的石漠化治理专项工程应根据不同地貌类型差异合理布设治理工程,先易后难,重点做好轻、中度石漠化地区的石漠化治理工作。     

青海省龙羊峡库区沙漠化遥感监测

利用1987年和2000年美国陆地卫星TM数据资料,对青海省龙羊峡库区13 a来土地沙漠化面积、分布、发展等动态进行了监测,发现龙羊峡库区沙漠化总面积的净扩大量并不很大,只有15 220.6 hm²,沙漠化面积以平均每年1 170.8 hm²的速度递增,年递增率为0.55%,但沙漠化程度加大、等级增高的趋势明显。     

黄河流域沙漠化空间格局与成因

黄河流域地势西高东低,自西向东有青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和黄淮海平原4个地貌单元,总面积为79.6万km²。黄河流域是中国重要的生态屏障和重要经济带,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为国家战略。沙漠化是中国北方干旱、半干旱以及部分半湿润地区主要的土地退化形式,沙漠化对黄河流域,尤其是流域中、上游地区的影响较大。为了全面掌握黄河流域的沙漠化土地空间分布特征,本研究以Landsat遥感影像为数据源,通过地理信息系统（GIS）技术,获得了黄河流域2010年的沙漠化土地分布数据。结果表明：黄河流域内沙漠化土地面积为128 667 km²,占流域总面积的16.2%;黄河上游的沙漠化土地面积最大,然后依次是黄河中游、黄河源区、黄河下游,沙漠化土地面积分别为89 341、21 426、17 894、7 km²,分别占全流域沙漠化土地总面积的69.4%、16.7%、13.9%、0.01%。黄河流域的沙漠化土地绝大部分分布于内蒙古,其沙漠化土地面积为91 398 km²,占全流域沙漠化土地面积的71.0%;其次是青海,沙漠化土地面积为17 432 km²,占全流域沙漠化土地面积的13.5%;陕西和宁夏的沙漠化土地面积分别占全流域沙漠化土地面积的8.3%和6.5%。黄河流域的沙漠化空间格局主要是降水量与沙源空间耦合的结果,流域92.6%（119 114 km²）的沙漠化土地分布于干旱、半干旱地区。从20世纪70年代以来,黄河流域的沙漠化总体上经历了快速发展—发展放缓—明显逆转的过程,沙漠化大幅度的变化主要受人类活动影响所致,在过去几十年间风速持续减小对沙漠化逆转的积极作用也应引起重视。     

基于GIS与地理探测器的岩溶槽谷石漠化空间分布及驱动因素分析

岩溶区土地石漠化已成为中国西部继沙漠化和水土流失后的第三大生态问题,近年来岩溶槽谷区石漠化表现出增加趋势。通过获取槽谷区石漠化、岩性、坡度、海拔、降雨量、土地利用、人口密度和第一产业生产总值等数据,利用GIS空间分析功能和地理探测器模型,探讨了岩溶槽谷区石漠化空间分布特征及驱动因子。主要结论为：① 岩溶槽谷区总石漠化面积为21323.7 km ²,占研究区土地面积的8.3%,其中轻度、中度和重度石漠化面积分别是11894.8 km ²、8615.8 km ²和813.1 km ²,分别占石漠化面积的55.8%、40.4%和3.8%;② 从石漠化的空间分布来看,槽谷区石漠化主要发生在连续性灰岩中,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的22.1%、22.4%和1.9%;槽谷区石漠化主要发生在15°~25°的坡度范围,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的27.1%、18.2%和2.3%;从海拔来看,主要分布于400~800 m范围内,轻度、中度和重度石漠化面积分别为占槽谷区相应石漠化类型面积的24.9%、18.4%和0.2%;从土地利用类型来看,主要发生于山地旱地中;从人口密度来看,集中分布于100~200人/km ²中;从第一产业生产总值来看,集中分布于25亿~50亿元中;③ 地理探测器的因子探测器揭示了岩性（q = 0.58）、土地利用（q = 0.48）和坡度（q = 0.42）3个因子是槽谷区石漠化形成的主要驱动因子,交互式探测器进一步揭示了岩性与土地利用类型（q = 0.85）、坡度与土地利用类型的组合（q = 0.75）共同驱动槽谷区石漠化的形成。     

内蒙古高原东南部现代沙漠化过程

内蒙高原东南部现代沙漠化过程可分为四种:(1)、沙丘活化过程;(2)、草原灌丛沙漠化过程;(3)、风蚀砾质化过程;(4)、农田土壤风蚀过程。七十年代中期该地区有各类沙漠化土地2万多km², 八十年代中期发展到3.3万km², 年增长率为5.1%。研究区近十年降水量普遍减少, 变率增大, 雨量集中, 旱季加长。这种不利的气候趋势未见回转的迹象, 沙漠化会继续发展。公元2000年沙漠化土地将达到4.4万多平方公里。发展当地农业经济的总方针应是"巩固农业, 发展林、牧业"。完善防护体系, 改变种地不施肥的陋习, 建设稳产高产基本田, 防治土地沙漠化是巩固农业的关键。     

基于线性光谱混合模型(LSMM)的民勤绿洲荒漠化治理效果评价

民勤绿洲是干旱荒漠化的典型区域，生态系统脆弱，对该区域的荒漠化治理效果进行评价可以为其生态修复政策的制定和管理提供参考。采用线性光谱混合模型（LSMM），将Landsat影像中的土地覆盖信息进行有效分解，通过分解后光谱在直方图上的特征值，确定合适的阈值，对荒漠化土地进行分类，分析荒漠化土地类型的时空变化特征，对民勤绿洲1992—2017年荒漠化治理效果进行评价。结果表明：（1）1992—2005年民勤绿洲荒漠化加剧面积大于改善面积，两者相差175.47 km²，荒漠化加剧，治理效果不明显。（2）2005—2017年荒漠化改善面积大于加剧面积，两者相差174.18 km²，荒漠化改善，治理效果显著。（3）1992—2017年民勤绿洲荒漠化总体趋于改善，局部地区加剧。其中，坝区和泉山区的荒漠化改善面积大于加剧面积，两者分别相差47.63 km²和52.79 km²，荒漠化改善，治理效果显著；而湖区荒漠化加剧面积大于改善面积，两者相差36.83 km²，荒漠化加剧，治理效果不明显。     

1989-2014年共和盆地贵南县土地沙漠化动态

以6个时期的TM影像为数据源,监测分析了1989-2014年贵南县土地沙漠化时空演变。结果表明：25 a来贵南县土地沙漠化呈现整体逆转、局部发展的态势。就整体而言,1989-2014年沙漠化土地减少了32.0 km²,年均减少率0.91%;就不同类型沙漠化土地来说,极重度沙漠化土地增加28.2 km²,重度、中度、轻度、潜在沙漠化土地均减少,分别减少7.9、17.7、13.8、20.8 km²。贵南县土地沙漠化演化经历了1989-1999年缓慢逆转、1999-2004年快速逆转、2004-2014年缓慢发展3个阶段;虽然沙漠化整体呈现逆转,但极重度沙漠化土地一直增加,且最近10 a贵南县沙漠化土地增加、沙漠化发展增强,沙漠化治理形势依然严峻。