我国城市湖泊空间分布格局特征分析及影响因素探讨

城市湖泊作为城市与自然之间进行水气交换的蓝色空间,具有供水、防洪、休闲、气候调节以及改善城市生态环境等诸多生态服务功能。中国地域辽阔、城市众多,不同区域的城市湖泊受自然地理环境和社会经济发展等因素的影响而具有显著的空间差异特征。目前已有研究对我国省会城市和个别大型城市的湖泊空间分布及变化特征等开展研究,但全国范围内各行政等级单元内城市湖泊分布的空间格局及其影响因素仍缺乏综合分析。本研究基于中国城市湖泊数据集,从城市分布的地域单元、行政等级、城市规模3个方面对城市湖泊分布特征进行统计分析和比较,并结合自然和人类活动要素,初步探讨影响城市湖泊分布规模和丰度的主控因子。结果表明,2020年全国共有约11万个面积大于0.001km²城市湖泊(不包括太湖、滇池等大型湖泊),总面积约2112 km²,约占全国城市(遥感城市不透水层区域)面积的1.1%。城市湖泊的分布具有显著的集聚和分异特征,数量超过70%的城市湖泊分布在约20%的县(区)级行政单元,约21%的县(区)级行政单元基本没有(<10 m遥感影像分辨率下10个像元)城市湖泊分布。城市湖泊数...     

近45a内蒙古浑善达克沙地湖泊群的变化

浑善达克沙地处于季风边缘区,其气候特性和人类活动决定了该地区生态系统的脆弱和环境变化的敏感性.目前,该区湖泊生态环境问题十分严重,对研究区的水资源、草原景观以及当地居民生产生活造成了严重影响.选取1969年1∶50000地形图所指示的面积≥0.01 km~2的175个湖泊为研究对象,结合1973-2013年的17期Landsat MSS/TM/ETM/OLI卫星遥感影像数据,对1969-2013年间的湖泊群变化进行了系统的研究和初步探讨.结果表明:1969年湖泊群总面积为502.04 km~2,而2013年其面积为303.42 km~2,总体呈萎缩趋势.其中面积萎缩和干涸的湖泊分别为88和85个,而面积扩张的湖泊仅有2个(人工筑坝所致).近45 a间,1970s-1980s湖泊面积波动性减少,而在1990s初期则出现持续上升状态.在1995-2011年湖泊面积总体下降,到2013年则出现微弱的扩张现象.从湖泊变化空间分布格局来看,萎缩和干涸的湖泊集中在该沙地腹地.     

青海湖最近25年变化的遥感调查与研究

青海湖是我国最大的内陆水体,它及其流域的生态环境近来一直倍受广泛关注．其水位下降、湖水面积缩小、湖体分离等更是研究的热点问题．本文针对这些问题展开遥感调查与研究,收集了多时相、多种信息源的影像数据;分析了1975年至2000年25年以来湖泊的变迁及成因,湖岸变化及湖体分离状况;用遥感方法反推25年以来湖水位的变化;计算了1975、2000年两个年份的湖水面积,并遥感分析了湖水面积萎缩的原因．此外,对青海湖进行了实地调查与水深测量,建立了该湖泊水深反演模型．     

Hydrogeochemical and lake level changes in the Ethiopian Rift

The Ethiopian Rift is characterized by a chain of lakes varying in size, hydrological and hydrogeological settings. The rift lakes and feeder rivers are used for irrigation, soda extraction, commercial fish farming and recreation, and support a wide variety of endemic birds and wild animals. The level of some lakes shows dramatic changes in the last few decades. Lakes Abiyata and Beseka, both heavily impacted by human activities, show contrasting lake level trends: the level of Abiyata has dropped by about 5 m over three decades while Beseka has expanded from an area of 2.5–40 km² over the same span of time. Changes in lake levels are accompanied by dilution in ionic concentration of lake Beseka and increase in salinity of lake Abiyata. Although the principal hydrogeochemical process in the rift lakes is controlled by the input and output conditions and carbonate precipitation, anthropogenic factors such as water diversion for irrigation and soda ash extraction played important role. The recent changes appear to have grave environmental consequences on the fragile rift ecosystem, which demands an integrated basin-wide water management practice. This paper demonstrates the drastic changes of lake levels and associated changes in lake chemistry of the two studied lakes. It also gives the regional hydrogeochemical picture of the other rift lakes that do not show significant response due to climate change and human impact.     

2000-2010年东北地区湖泊动态变化及驱动力分析

以2000、2005和2010年的Landsat TM和ETM遥感影像为主要数据源,利用面向对象的分类方法,提取3期东北地区湖泊数据;在GIS技术的支持下,分析了过去10年东北地区湖泊的时空变化特征,并对导致湖泊面积变化的自然和人文驱动因素进行分析.结果表明:2000-2010年间,东北地区湖泊面积由12234.02 km²减少至11307.58 km²,其中,2005-2010年间湖泊萎缩剧烈程度大于2000-2005年;湖泊数量先增加后减少,10年间共减少了4092个;10年间天然湖泊面积大幅减少,人工湖泊面积略增加;研究区内西北方向湖泊萎缩程度小于东南方向,质心向西北偏移;湖泊变化受自然因素和人类活动的共同影响,人类活动叠加在自然因素之上,对湖泊变化产生了放大作用.     

近三百年来洪泽湖演变过程及其原因分析

洪泽湖是淮河水系中最重要的湖泊之一,是我国的第四大淡水湖,它在防洪、灌溉、航运、跨流域调水以及水资源与水环境保护等方面发挥着重要作用.过去300年来,由于黄淮关系的演变和人类活动的影响,洪泽湖水域面积发生剧烈变化.研究湖泊水域空间变化有助于认识流域环境变化与人类活动影响.本文利用18世纪初以来的古地图、历史文献资料及1981-2016年期间的7期遥感影像数据,采用遥感和地理信息系统技术相结合的方法,分析了近300年来洪泽湖水域时空演变过程及其原因.研究结果表明：过去300年来,洪泽湖面积总体呈减少趋势,年际缩减速率为0.17%,且湖域范围总体表现为由四周向中心缩小的趋势,其中西南湖域的形态变化最为显著.具体而言,清中期以前,黄河多次夺泗入淮,洪泽湖面积变化受黄淮关系、高家堰等水利枢纽的修建以及降水等因素影响.至清末,洪泽湖面积由3078.78 km²下降至2335.73 km²,共减少743.05 km²,其空间形态也发生了剧烈变化,该时期黄河改道、降水以及人口增长导致的湖滨围垦是影响洪泽湖演变的主要原因.建国以来（1949-2016年）,洪泽湖面积进一步缩小,由1757.60 km²下降至1488.43 km²,共减少了269.17 km²,其中1995-2000年间湖泊面积下降最为显著,共减少了281.43 km²,湖泊动态变化度达到2.78%,该时期自然因素对湖泊水域面积的影响减弱,而人口增长、围垦及水利工程的修建等人类活动逐渐成为影响洪泽湖演化的主导因素.     

帕隆藏布流域冰湖变化及危险性评估

冰湖作为区域气候变化的灵敏指示器和主要冰川灾害的启动器,认识其空间分布及变化特征对探讨冰湖对气候变化的响应规律及冰湖溃决危险性评估具有重要意义.基于1968-1980年地形图数据和1994-2016年Landsat TM/OLI遥感影像资料,综合利用RS、GIS技术和数理统计方法分析帕隆藏布流域面积≥ 0.01 km²冰湖时空分布及其动态变化,并对潜在危险性冰湖进行判别和评估.结果表明：2016年帕隆藏布流域共有冰湖351个,面积50.48 km²,且面积和数量分别以面积>1 km²和面积<0.1 km²的冰湖为主,这些冰湖主要分布于海拔2800~5400 m之间.近50年来帕隆藏布流域冰湖总体呈数量增多、面积增加态势;海拔<3000 m的冰湖相对稳定,而海拔>4500 m的冰湖数量和面积增加则相对迅速.近50年间帕隆藏布流域冰川面积减少591.34 km²,气候变暖导致的冰川末端退缩和冰川融水增加为冰湖形成和扩张提供了发育空间和物质来源.切毛措、光谢错等9个冰湖为潜在危险性冰湖,预计未来一段时间内帕隆藏布流域冰湖溃决可能处于活跃阶段,其形成和暴发也将更加频繁.     

Inventory and evolution of glacial lakes since the Little Ice Age: Lessons from the case of Switzerland

Retreating glaciers give way to new landscapes with lakes as an important element. In this study, we combined available data on lake outlines with historical orthoimagery and glacier outlines for six time periods since the end of the Little Ice Age (LIA; ~1850). We generated a glacial lake inventory for modern times (2016) and traced the evolution of glacial lakes that formed in the deglaciated area since the LIA. In this deglaciated area, a total of 1192 lakes formed over the period of almost 170 years, 987 of them still in existence in 2016. Their total water surface in 2016 was 6.22 ± 0.25 km². The largest lakes are > 0.4 km² (40 ha) in size, while the majority (> 90%) are smaller than 0.01 km². Annual increase rates in area and number peaked in 1946–1973, decreased towards the end of the 20th century, and reached a new high in the latest period 2006–2016. For a period of 43 years (1973–2016), we compared modelled overdeepenings from previous studies to actual lake genesis. For a better prioritization of formation probability, we included glacier-morphological criteria such as glacier width and visible crevassing. About 40% of the modelled overdeepened area actually got covered by lakes. The inclusion of morphological aspects clearly aided in defining a lake formation probability to be linked to each modelled overdeepening. Additional morphological variables, namely dam material and type, surface runoff, and freeboard, were compiled for a subset of larger and ice-contact lakes in 2016, constituting a basis for future hazard assessment.     

近30 a云贵高原湖泊表面水体面积变化遥感监测与时空分析

以云贵高原湖泊近30 a来的TM、ETM~+和OLI遥感影像为数据源,采用归一化水体指数(NDWI)、改进归一化水体指数(MNDWI)、新型水体指数(NWI)、增强型水体指数(EWI)和自动水体提取指数5种水体指数提取了1985—2015年云贵高原10个湖泊表面水体面积,并对各种算法进行精度对比分析.针对湖泊各自特点采用不同的水体指数提取其表面水体面积,并进行水体面积变化时空分析.结果表明:云贵高原湖泊表面水体面积总体呈现先增加后缩减趋势,1985—1995年湖泊表面水体面积增加了30.86 km~2,1995—2015年湖泊水体表面面积减少了48.12 km~2,其中,面积变化最大的是杞麓湖与异龙湖.对云贵高原湖泊表面水体面积变化与该区域的年降水量、蒸发量、平均气温、流域植被覆盖面积和人类活动时空进行相关分析,结果表明:1)高原湖泊对区域气候变化的响应具有明显的空间差异性,云贵高原湖泊的表面水体面积与气候相关性较显著,气温升高引起蒸发加速,降水量下降,湖面不断缩小,与逐年上升的气温呈负相关,与逐年波动上升的蒸发量呈负相关,与逐年减少的降水量呈正相关;2)云贵高原湖泊各流域的植被覆盖面积与湖泊面积变化相关性较弱;3)人类活动是影响湖泊面积变化的重要因素,大肆围湖造田、围湖养殖以及旅游开发等人类活动直接导致云贵高原湖泊面积的锐减,并对湖泊生态环境产生重要影响.     

1975-2013年西藏佩枯错湖面变化及分析

根据1975年地形图、1970s末至2013年19期Landsat（MSS、TM、ETM⁺）陆地资源卫星和20032009年ICESat卫星数据,以及近40年气象资料,对西藏佩枯错湖泊面积变化进行分析.结果表明,湖泊面积、湖泊高度变化波动较大,均呈减少和退缩趋势.19752013年间湖泊面积减少10.68 km²,减幅为3.79%.从空间动态变化来看,变化较明显的区域位于该湖的南岸和东北岸,南岸、东北岸湖岸线分别向北、向西南萎缩.20032009年湖面高度和湖泊面积均呈现出下降趋势,分别下降了0.17 m和4.4 km².19992013年之间对该流域湖泊有影响的冰川变化分析显示,冰川呈现出退缩、面积减少趋势.数据显示冰川面积总共减少了17.17 km²,减少率为7.91%.自1971年以来,流域气温总体呈上升趋势,2000年以后升温显著.佩枯错43 a来降水量年际变化波动较大,年降水量呈减少趋势,总的来说降水量每10 a减少6.99 mm.虽然佩枯错属于降水和冰雪融水补给湖泊,但该流域湖面增减与周围冰川变化的关系并不明显,与温度变化呈负相关,而与流域内降水量呈正相关.综合分析表明,佩枯错流域湖泊变化与冰川退缩关系不密切,降水量是湖泊变化的主要原因.     

典型草原露天煤矿区地下水-湖泊系统演化

由于气候干旱、大量疏排地下水导致草原露天煤矿区普遍存在着水文循环失调、土壤沙化、草地退化等环境地质问题.本研究以呼伦贝尔草原伊敏露天煤矿为研究对象,在对矿区地下水湖泊系统调查分析的基础上,结合水文、气象及遥感影像等数据,应用水均衡原理构建矿区地下水位湖泊面积响应机制的数学模型,并利用此模型预测分析矿区开发对伊敏盆地内湖泊面积的影响.结果表明:煤矿开采35年来,伊敏盆地湖群数量由开采前(1982年)的5个变为如今(2017年)的2个,湖泊总面积由原来的6.94 km 2萎缩到1.12 km 2;矿区地下水湖泊关系由自然状态下的地下水补给湖泊型向湖泊补给地下水型演化;本文建立的地下水湖泊耦合数学模型可较好地对湖泊面积进行预测,在气候因素波动不大、矿山开发稳定的状况下,该矿闭矿时(2045年)研究区湖泊面积将萎缩至0.56 km^2.     

中国湖泊数据库结构特点

中国湖泊数据库是将全国湖泊面积大于10km², 按其形态特征和各种属性数据, 按一定的标准和规范, 录入计算机存储和应用, 湖泊数据具有数据量大、类型多、以湖泊代号为关键字、交叉平行式的数据分类、动态变化快和具有空间分布等特点。湖泊数据库逻辑结构严谨, 由全国湖泊分布, 湖泊图形库与属性库, 湖泊专题数据, 模型英语等部分组成。程序结构在主控程序控制下分层次执行, 由图形、属性、专题和应用模型四大模块为第一层次。在它们控制下进入第二层次, 低层可顺利地返回高层, 形成操作简单, 使用方便的程序结构。     

Water and sediment geochemistry of an urban lake: Implications to weathering and anthropogenic activity

Lakes are sensitive ecosystems and respond quickly to any natural or anthropogenic contamination, particularly in urban areas due to poor planning and mismanagement in urban settlement, encroachment, and anthropogenic pollution. In the current study, water and sediment geochemistry are used along with available time series of geospatial data sets to assess: a) provenance and sources of pollution in the lake sediment and water, b) health risk using various sediment and water quality indices, and c) the key drivers of lake shrinkage. Chemical index of alteration (CIA) of lake sediment is higher (>85) with an atypical cluster of samples (CIA = 50–75) towards the south and west of the lake. Further, samples in this cluster show granodioritic provenance which is contrary to the overall mafic provenance of lake sediment. The unusual decrease in CIA in the southern and western side of the lake is attributed to anthropogenically induced fresh sediment in the lake. The results indicate that the sediment is highly polluted by cadmium (Cd) and moderately polluted by copper (Cu), molybdenum (Mo), lead (Pb), and boron (B). Higher Metal Index (MI) values for most of the water samples (>70%) and Hazard Index (HI) for chromium (Cr), nickel (Ni), and cadmium (Cd) towards west and south of the lake reflect the deterioration of water quality in the lake. Moreover, land use change detection attained from available time series of geospatial data sets indicate a drastic transformation of the open water area into other land use classes particularly human settlement, shrinking the lake open water area by 13 km² since 1859. The current study will help policy makers and managers to restore and conserve the lake.     

近40 a西藏那曲当惹雍错湖泊面积变化遥感分析

西藏著名圣湖之一的当惹雍错,是藏北高原腹地内陆封闭大湖,对湖泊面积变化的长时间序列研究较少,本文通过高分辨率陆地资源卫星Landsat TM/ETM+数据源,利用遥感和地理信息系统软件,通过人工目视解译方法对1977-2014年当惹雍错湖泊面积变化进行系统分析,并结合流域临近气象站资料,流域冰川等辅助数据对其湖泊面积变化原因进行综合分析.结果表明,1977-2014年当惹雍错湖泊平均面积为835.75 km~2,1977-2014年湖泊面积总体呈上升趋势,1970s湖泊平均面积为829.15 km~2,1980s和1990s湖泊平均面积分别为827.50和826.42 km~2,2000年之后湖泊面积明显增加,2000s湖泊平均面积与1970s相比,增幅为8.04 km~2.当惹雍错湖泊空间变化特点是,位于最大河流入口处达尔果藏布的湖泊东南部扩大明显,湖泊西南部小湖1于2014年9月开始明显扩大并与当惹雍错有相连趋势;流域冰川融水是当惹雍错主要补给源,近40 a当惹雍错湖泊面积变化是在气温升高的背景下,冰川、降水量和蒸发量三者共同变化作用的结果.     

1976-2015年柴达木盆地湖泊演变及其对气候变化和人类活动的响应

柴达木盆地众多的湖泊不仅对维持当地脆弱的生态环境具有极其重要的作用,而且中心盐湖也是重要的矿产资源.进入21世纪以来,受气候变化和人类活动的共同影响,盆地湖泊发生了一系列重大变化.为科学认识这一问题,选取了1976-2015年6期Landsat系列卫星影像,解译了该区域1 km²以上的湖泊水面,并分析了湖泊变化对气候和人类活动的响应.结果表明：柴达木盆地湖泊面积总体上存在扩张（1976-1990年）萎缩（1990-2000年）扩张（2000-2010年）萎缩（2010-2015年）4个阶段的变化过程,2010年湖泊面积最大,2015年湖泊又明显萎缩.就气候水文因素而言,湖泊面积变化主要受山区降水径流的影响.湖面变化与前3 a的降水径流关系最为密切.进入21世纪以来,气候变化与上游社会经济耗水、盐湖周边人为阻隔河湖连通、开采卤水、修建人工盐田、排放老卤等人类活动,对盆地中心湖泊的空间格局、面积都产生了显著影响,苦水沟、达布逊湖南部形成了新湖泊,鸦湖、团结湖面积显著扩大,东、西台吉乃尔湖逐渐萎缩、干涸,一里平湖由以前的干盐湖在2010年一跃成为盆地最大的湖泊.针对盐湖大规模开发产生的负面影响,提出了合理开发盐湖资源的建议.     

近40年洞庭湖区内湖水面面积变化及其驱动因素

选择1979-2016年间多时期、多类型、多光谱遥感数据,分析评价洞庭湖区内湖近40年的面积变化.结果表明,最近40年洞庭湖区内湖面积保持相对稳定,丰水期间呈上升趋势,枯水期间波动下降,2016年内湖总面积比1980s初减少3.94%.随着湖泊面积增加,湖泊水面面积变化的比例和幅度逐渐减小,大型湖泊（>10 km²）和中型湖泊（5~10 km²）面积相对稳定,小型内湖（<5 km²）面积变化尤为剧烈.内湖水面面积主要受降雨、蒸发等气候因素和生产生活取水、防洪排涝和退田还湖等人为活动调控.1980-2000年和2001-2015年两个时期,洞庭湖区多年平均降雨量呈现不同程度的下降趋势,多年平均蒸发量明显上升.三峡工程运行后,三口分流衰减,但水资源需求量不断增长,退田还湖和留蓄雨洪作为水资源使得丰水期间内湖水面面积增长,气候变化和水资源开发利用导致枯水期水面面积趋于减少.有必要加强洞庭湖区内湖的研究和保护,适当退田还湖提高湖泊率,优化三口水系格局,实施河湖水系连通工程,缓解洞庭湖区季节性水资源紧张问题.     

离散型湖泊水体提取方法精度对比分析

基于卫星遥感的陆地水体提取方法多种多样,并且应用广泛.对于水体分布支离破碎的枯水期湖泊,准确的水体提取方法尚不明晰,直接影响湖泊水域面积的提取精度.以鄱阳湖湖区为研究对象,利用ALOS遥感影像,以2.5 m高分辨率全色波段融合影像非监督分类(ISODATA)得到的水体面积为参考值,分别使用归一化水体指数(NDWI)法、NDWIISODATA法和基于近红外(NIR)的ISODATA法提取了10 m分辨率的水体分布,分析了不同方法提取结果之间的差异性及产生原因.结果表明:3种方法均可以较好地提取出水体,但利用ISODATA法提取的水体细部信息更为明显,面积值较NDWI法更大;相对于近红外单波段而言,基于NDWI图像的ISODATA法提取水体的精度更高.纵观3种方法,基于NDWI图像的ISODATA法提取的水体精度最高,基于近红外波段的ISODATA法提取结果次之,NDWI阈值法的提取效果最差.研究结果对于离散型湖泊水体提取方法及数据源的选择等具有重要的借鉴和参考意义.     

近40年青藏高原湖泊面积变化遥感分析

以MSS、TM和ETM遥感影像作为主要信息源,综合利用RS、GIS技术,提取青藏高原1970s、1990s、2000s及2010s 4个时段的湖泊面积信息,分别从区域位置、面积规模、海拔高度3方面分析其近40年来的变化趋势及变化特征,同时结合1972-2011年间青藏高原气候变化情况,初步探讨了影响青藏高原湖泊面积变化的主要原因.研究结果表明:(1)青藏高原面积大于10 km²的湖泊有417个,这些湖泊大多是面积为10~100 km²的小型湖泊,空间上集中分布在高原西部地区,海拔上集中在4500~5000 m范围内;(2)近40年青藏高原湖泊面积的变化趋势及差异性特征在整体上表现为湖泊呈加速扩张的趋势,其中2000s-2010s时段是湖泊扩张最显著的时期;在区域位置上,北部地区的湖泊变化最为剧烈;在面积规模上,小型湖泊扩张最为显著;在海拔高度上,低海拔地区湖泊扩张剧烈;(3)近40年青藏高原气候暖湿化程度明显,气候变化对湖泊面积变化影响显著;在气象要素中,降水量的变化是青藏高原湖泊面积变化的主要驱动因子.     

1990—2020年中国冰湖变化特征及影响因素

本文基于505 景 Landsat 卫星影像,通过自动化冰湖边界提取与人工目视解译相结合的方法调查了 2000 和 2020年中国境内冰湖的分布与变化,并结合 1990 年冰湖编目数据,分析中国冰湖变化特征及影响因素。 研究表明,19902020 年中国冰湖面积增加(180.1±0.1) km²,增加了 17.9%。 其中,冰川补给湖面积扩张最显著,为 22.9%,而非冰川补给湖的面积仅扩张 4.9%。 1990 2020 年冰湖面积在较高海拔带呈现增长快速的趋势,其中,在海拔 5500 m 以上冰湖面积扩张最大,达 30.5%。 在区域尺度,非冰川补给湖的变化主要受降水量和蒸发量变化的影响,其中蒸发量变化对非冰川补给湖更为显著;气温升高与冰川普遍退缩则是导致冰川补给湖普遍快速扩张的主要原因。     

人类活动对江汉湖群沼泽化的影响

从破坏植被加速湖泊淤积速度、围湖造田使湖泊日渐萎缩、江湖隔绝促进水生高等植物生长、垸湖沼同体而互相转化等方面论述了人类活动加速了江汉湖群湖泊沼泽化的进程,并提出缓解湖泊沼泽化的措施;人类活动既具有加速湖泊沼泽化进程的作用亦具有延缓甚至逆转沼泽化进程的双向作用。