基于遥感技术的中国北方沙质荒漠化防治建议

根据中国北方地区人类活动对地表组成物质的扰动特征,将中国北方沙质荒漠化土地治理区划分为绿洲周缘农业型沙质荒漠化、农牧交错带农牧型沙质荒漠化、草原牧业型沙质荒漠化三种类型;利用1975年M SS卫星图像数据和2000年ETM卫星图像数据为信息源,在M APG IS软件支持下,采用人机交互方法对沙质荒漠化土地类型进行信息提取,编制研究区1975年和2000年沙质荒漠化土地类型分布图,在根据沙质荒漠化土地类型的变化幅度确定沙质荒漠化土地变化类型的基础上,通过1975年和2000年沙质荒漠化土地类型分布图的叠加分析,查明了中国北方近25年来沙质荒漠化土地的时空演化规律,结合中国北方不同沙质荒漠化土地治理区的自然条件和人类活动特征,提出了中国北方沙质荒漠化土地治理建议。     

呼伦贝尔地区土地荒漠化动态变化

呼伦贝尔地区是中国重要的天然草原和畜牧基地, 随着该地区经济和社会的发展及人类对资源的不合理利用, 土地荒漠化现象加重。笔者应用RS和GIS技术, 以1970 年MSS、2000 年ETM和 2007年CBERS数据为数据源, 主要采用人工目视解译方法, 并辅助野外调查验证, 获得三期解译数据, 并利用空间分析、网格剖分方法, 对呼伦贝尔地区荒漠化的时空变化情况进行研究。结果表明: 近40年来, 该地区土地荒漠化总面积不断增加, 1970 年该地区土地荒漠化面积为7408.76 km2 , 2000年为7 539.52 km2 , 2007年增加到7 852.12 km2 , 共增加面积443.36 km2。1970-2000年间, 沙漠化减轻、盐碱化加重的面积为134.09 km2 , 沙漠化加重、盐碱化减轻的面积为53.35 km2 ; 2000- 2007年间, 沙漠化减轻、盐碱化加重的面积为41.71 km2 , 沙漠化加重、盐碱化减轻的面积为172.8 km2。     

"3S"技术在沙质荒漠化土地动态监测中的应用

通过建立以单位面积内风蚀地或流沙面积所占百分比、地表植被覆盖度和地表景观为指标的沙质荒漠化土地类型和以沙质荒漠化土地变化幅度为指标的沙质荒漠化土地变化类型分类系统，采用1975年MSS卫星图像数据和1987年、2000年TM卫星图像数据为遥感信息源和野外验证相结合提取沙质荒漠化土地类型的方法，在MAPGIS系统支持下，对位于鄂尔多斯高原和黄土高原接壤地带的1：25万《东胜市》、《榆林县》幅沙质荒漠化土地进行了1975年、1987年和2000年的动态变化分析，得出了1975年至1987年沙质荒漠化土地呈发展状态、1987年至2000年和1975年至2000年呈逆转状态的结果。     

近30年来黄河上游荒漠化时空演变及成因研究

黄河上游地区是中国土地荒漠化的重灾区之一,是中国荒漠化监测和治理工作的重点区域。本文采用MSS、TM、ETM、CBERS四期数据,基于RS和GIS技术,主要采用人工目视解译方法,辅助野外调查验证,得到四期解译数据。对三个阶段的数据进行空间分析,研究1975年到2007年黄河上游荒漠化的时空分布特征,探索演变成因,并结合该区域气温和降水数据,着重分析了其与荒漠化演变进程的关系。结果表明:1975—2007年,从整体变化趋势看,黄河上游地区土地荒漠化面积共增加了3 499.76 km2,其中沙质荒漠化面积增加3 407.62 km2,盐碱质荒漠化面积增加了92.14 km2。从三个阶段的变化趋势看,呈现先增加后减少的发展趋势,2000年之前是荒漠化的增加时期,2000年之后是荒漠化的减少时期。结合气温和降水量数据叠加分析得出,气候变化是黄河上游荒漠化发展的重要原因;地质背景是内因,人类活动起催化作用。     

西北干旱区近50年气候变化特征与趋势

20世纪后期全球增暖趋势越来越明显，受全球增暖的影响，西北地区的气候也将受到不同程度的影响。选取了西北干旱区1951-2000年的21个代表站点气温、降水量资料，采用趋势系数法对西北干旱区近50年气温和降水变化进行分析，找出各分区的变化趋势。结果表明：近50年西北干旱区气温呈上升趋势（0．22℃／10a），1986年后气温明显升高；柴达木盆地和新疆北部升温较大；各季都有增温趋势，贡献最大的是秋冬两季。降水变化有增加的趋势（3．2mm／10a），年降水量贡献最大的是夏季；各区降水都有增加，其中新疆北部降水增加最多。西北干旱区近50年气温升高趋势是南北高，中间低；降水量增加趋势从东南向西北呈现递增的格局。     

珠穆朗玛峰自然保护区湖泊动态及对区域气候变化的响应

利用Landsat卫星影像,采用面向对象分类方法提取珠穆朗玛峰自然保护区湖泊信息,分析了湖泊动态及对区域气候变化的响应关系。结果表明：（1）2015年保护区湖泊总面积为489.07 km²,构造湖、河成湖、冰川湖分别占总面积的77.3%、2.6%、20.1%。（2）1975-2015年,保护区内各类湖泊面积变化速率不同,冰川湖最大（1.05 km²·a^-1）,构造湖次之（-0.85 km²·a^-1）,河成湖最稳定（0.013 km²·a^-1）;保护区南坡冰川湖面积变化速率（0.53 km²·a^-1）略大于北坡（0.52 km²·a^-1）。（3）北坡构造湖、河成湖对区域气候的响应呈阶段性变化规律,1975-2000年珠峰地区气候呈暖湿化趋势,2000年构造湖、河成湖面积达到峰值,两类总计增加22.8 km²;2000-2015年转变为显著的暖干气候,构造湖、河成湖面积均呈减少趋势,总共减少57.16 km²。随着区域气候的变暖,冰川湖总面积不断扩大,近40年间冰川湖面积累计增加43.06 km²。（4）灰色关联度分析显示,年极端低温对构造湖面积变化影响最显著,年均气温对冰川湖起主导作用,年均相对湿度对河成湖影响最大。较其他气候因子而言,降水量对各类湖泊面积变化的影响均最小。     

基于CMIP6气候模式的新疆积雪深度时空格局研究

积雪深度的变化对地表水热平衡起着至关重要的作用。选用了国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）中目前情景比较齐全的五个全球气候模式,通过对比新疆地区1979—2014年积雪深度长时间序列数据集,评估了气候模式在新疆地区模拟积雪深度的模拟能力,接着预估了未来不同SSPs-RCPs情景下新疆地区在2021—2040年（近期）、2041—2060年（中期）、2081—2100年（末期）相对于基准期（1995—2014年）的积雪深度变化。气温和降水对积雪深度变化有着重要的影响,因此还分析了新疆地区到21世纪末期气温和降水的变化趋势。结果表明：订正后的气候模式模拟的积雪深度数据与观测数据的相关系数均达到0.8以上,其中1月至3月与观测数据的结果更为吻合。气候模式基本上能够反映积雪深度年内变化的基本特征,气候模式模拟的积雪深度空间分布和观测数据具有相似的特征。气温和降水在未来不同情景下均会波动上升,其中气温的增幅相对比较明显,达0.43 ℃·（10a）^-1,而降水的增幅为0.63 mm·（10a）^-1,新疆未来的气候总体上呈现出变暖变湿的趋势。新疆地区的平均积雪深度在未来不同时期相对基准期均呈增加的趋势。SSP1-1.9情景下,21世纪近期、中期和末期北部大部分地区的积雪深度将会有所增加;SSP1-2.6情景下,北部阿尔泰山地区的积雪深度在21世纪近期有所减小,但中期和末期将会有所增加;SSP2-4.5情景下,21世纪不同时期东部地区的积雪深度将会有所增加,北部和中部大部分地区在不同时期积雪深度将会变小;SSP3-7.0情景下,21世纪不同时期北部和西南地区的积雪深度将会普遍变小,东部地区的积雪深度将普遍增加;SSP4-3.4和SSP4-6.0情景下,21世纪不同时期西南昆仑山地区的积雪深度将会普遍变小,东部地区的积雪深度将普遍增加;SSP5-8.5情景下,北部阿尔泰山地区和东部地区的积雪深度将普遍增加。     

2000-2014年西藏雅鲁藏布江流域积雪时空变化分析及对气候的响应研究

利用2000-2014年MODIS逐日无云积雪产品对雅鲁藏布江流域积雪特征的空间分布及变化、积雪随高程变化的规律进行了分析,并采用被动微波数据SMMR （1979-1987年）和SSM/I （1988-2008年）以及中国地面降水和气温0.5°×0.5°日值格点数据集,研究了雅鲁藏布江流域关键积雪参数对气候要素的响应等。结果表明：流域下游积雪日较大且变化剧烈;流域整体上呈显著减少的趋势;积雪日随高程的上升而增加;流域内降水呈不显著的增加趋势,而气温呈显著的增加趋势,最高气温对积雪变化影响最大;气温对积雪终日的影响明显高于积雪初日;在积雪消融期降水的增多促进了积雪的消融。     

基于GIMMS NDVI的青藏高原植被指数时空变化及其气温降水响应

青藏高原植被生态系统脆弱， 是研究全球气候变化陆地植被生态系统响应的理想场所。以GIMMS NDVI、 气温和降水及植被类型数据为基础， 利用一元线性回归模型、 相关系数、 偏相关系数及t检验方法， 分析了青藏高原1982 - 2015年NDVI时空变化及其气温降水响应特征， 结果表明： 1982 - 2015年青藏高原NDVI时间变化过程总体表现为不显著的增加过程， 空间变化以显著增加为主， 占总面积的63.26%， 分布在高原北部、 西部和南部； 显著减少集中分布在高原中东部和东南部， 仅占总面积的3.45%。青藏高原主要植被类型NDVI平均值表现为： 阔叶林>针叶林>灌丛>草甸>高山植被>草原>荒漠， 其中草原、 高山植被和荒漠植被NDVI呈显著线性增加过程， 灌丛、 针叶林和阔叶林植被的NDVI呈不显著的减少过程。青藏高原NDVI与气温相关系数空间上呈南北向分布， 具有纬度地带性特征， 显著正相关分布在高原中北部， 显著负相关分布在高原中南部； NDVI与降水的相关系数呈东西向分布， 具有干湿度地带性特征， 显著正相关分布在高原中部， 显著负相关分布在高原东西两侧。研究认为1982 - 2015年青藏高原北部水热条件缺乏区域NDVI出现显著增加趋势， 而高原东南部水热条件充足地区NDVI呈现出显著减少趋势。深入开展植被类型NDVI气候响应的差异性研究， 有助于深入理解全球气候变化影响的区域差异及科学制定植被生态保护政策。     

通榆县2000-2014年沙质及盐碱质荒漠化监测

利用landsat7、landsat5和landsat8三期遥感影像,对通榆县2000-2014年沙质及盐碱质土地荒漠化变化进行监测。研究结果表明：①研究区荒漠化程度有减轻趋势,荒漠化等级与面积以及破碎程度虽个别有小幅度改变与上升,但整体呈现优化与下降趋势;②整体破碎度指数在2000-2007年由4.57 km2变为5.46 km2,2014年降为3.17 km2,说明研究区2014年荒漠化分布较为破碎零散,连通性较差,而2007年分布较为集中;③质心分布图表明通榆县研究年限内各类型荒漠化质心的位移轨迹呈现出先向东北平移再向南平移的趋势。     

三江平原湿地时空演变探究

借助遥感、GIS技术,利用1975年MSS、2000年TM和2015年ETM数据,采用人工目视解译方法,辅助野外调查验证,得到三江平原湿地空间分布数据,进而研究1975年至2015年三江平原湿地的分布特征,并结合研究区气温和降水量数据对湿地变化的影响因素进行分析。研究结果表明:2000年以前,湿地减少的面积为8 426.81 km~2,其中沼泽草甸湿地减少最为明显,人工湿地增加了6 939.87 km~2。2000年以后,沼泽湿地变化依然剧烈,面积减少了2 794.24 km~2。自然湿地破碎化程度加剧,人工湿地面积增加,受人类活动影响较大。     

陕北毛乌素沙地生态修复效果分析

应用“3S”技术与土壤化学方法,对毛乌素沙地榆林市境内区域的沙质荒漠化土地进行了近45年来变化研究与生态修复效果分析,研究结果表明:研究区土地的沙质荒漠化强度以轻度、中度为主,治理方式以人工修复为主;1975—2019年沙质荒漠化的分布面积与强度呈现先快速发展而后逆转的变化特征。其中,1975—2007年沙质荒漠化的发展与过度放牧、荒地开垦及矿产资源开发等人类活动及强度密切相关。2007—2019年的逆转与生态调控政策及治理工程的实施密切相关。人工修复地区的土壤养分含量优于自然修复地区,在同等背景的自然修复条件下,不同成因的沙质荒漠化土地土壤养分含量有一定区别。采用人工修复与自然修复相结合的方式,以人工修复促进植被自然修复能力,是研究区有效的生态修复方式。     

中国西北气候由暖干向暖湿转型的特征和趋势探讨

由于全球显著变暖和水循环加快,使得中国西北主要是新疆地区于1987年气候发生突然变化,随着温度上升,降水量、冰川消融量和径流量连续多年增加,内陆湖泊水位显著上升,洪水灾害也迅猛增加,同时,植被有所改善,沙尘暴日数锐减,从而改变了19世纪末期至20世纪70年代的变暖变干趋势.以降水量增加超过蒸发量增加所导致的径流量增长及湖泊水位上升作为气候向暖湿转型的主要标准,西北地区目前的气候变化可分为3个区域,即1)显著转型区;2)轻度转型区;3)未转型区.作者初步认为,西北气候向暖湿转型可能是世纪性的,预期西北东部在21世纪上半期也会向暖湿转变,但预测有较大的不确定性.     

Aeolian desertification and its causes in the Zoige Plateau of China’s Qinghai–Tibetan Plateau

Studies and efforts to control aeolian desertification in China have focused on the arid and semiarid lands in the north. However, the aeolian desertification that is occurring on the high-altitude Qinghai–Tibetan Plateau, which has a cold and humid climate, has received attention only in recent years. In this paper, we report the results of monitoring this aeolian desertification between 1975 and 2005 and of our analysis of its causes on the Zoige Plateau, which is located in the northeastern part of China’s Qinghai–Tibetan Plateau. Aeolian desertified lands expanded at a compound annual rate of 4.07% between 1975 and 2005. They expanded most rapidly between 1975 and 1990, at an annual rate of 7.73%. Factors responsible for this expansion include increasing temperature, decreasing precipitation, over-grazing, drainage of water systems, and land reclamation for agriculture. Increasing temperature, over-grazing, and the drainage of water systems were the key factors. The climatic variations between 1975 and 2005 were not sufficient by themselves to lead to aeolian desertification. Human disturbances such as over-grazing and drainage of water systems must thus have been primarily responsible for the observed changes, and human behavior must be adjusted to control the expansion of aeolian desertification and rehabilitate the desertified lands.     

2010—2018年中国北方沙质荒漠化变化分析

荒漠化目前已成为威胁全球生态环境的主要问题。我国北方地区风蚀作用强烈,是土地沙质荒漠化问题最为突出的地区。以沙漠、沙地分布较广的北方6省(区)为研究区,利用遥感技术获取2010—2018年研究区沙质荒漠化演化特征,并将气象、地质等因素进行综合分析,探讨毛乌素沙地、科尔沁沙地沙质荒漠化变化原因。遥感解译结果表明: 2018年北方地区沙质荒漠化土地共35.08万km²,其中重度沙质荒漠化面积11.92万km²,中度沙质荒漠化13.54万km²,轻度沙质荒漠化9.62万km²,主要分布于内蒙古自治区和新疆维吾尔自治区; 2010—2018年,北方地区沙质荒漠化土地面积减少0.73万km²,其中,新疆维吾尔自治区沙质荒漠化面积减少0.48万km²,内蒙古自治区减少0.19万km²,同时有2.78万km²沙质荒漠化土地程度减轻。以毛乌素沙地和科尔沁沙地为典型研究区,对比两沙地生态地质条件差异,总结了沙质荒漠化好转、加重的原因。研究认为,毛乌素沙地应降低人类活动干扰的影响,以自然恢复为主; 科尔沁沙地应加强地下水资源管理,优化植被结构,进一步推进退耕还林、退耕还草工作。研究成果为我国北方沙质荒漠化地区生态保护修复提供了科学参考。     

2000-2010年鄂尔多斯地区沙漠化动态及其气候变化和人类活动驱动影响的辨识

以2000-2010年近10 a来鄂尔多斯地区沙漠化过程为研究对象, 在利用MODIS数据对沙漠化动态进行监测的基础上, 综合分析沙漠化逆转和发展地区气候变化和人类活动引起的NPP变化趋势, 定量评估近10 a来鄂尔多斯地区沙漠化动态及其与气候变化和人类活动间的关系. 结果表明: 2000-2010年间, 尽管鄂尔多斯地区沙漠化面积没有明显变化, 但是沙漠化程度呈现整体逆转的态势, 其中逆转的沙漠化土地面积达47 057 km²(占鄂尔多斯地区土地总面积的54.2%), 比发展的沙漠化土地面积高出近3倍. 气候变化是近10 a来鄂尔多斯地区沙漠化逆转的主导因素, 主要归因于2006年来降雨量的增加以及近10 a来春季风速的减小, 围封禁牧、 退耕还林(草)等政策的实施及其与有利气候条件的耦合进一步加快了区域沙漠化的逆转. 人类活动是导致近10 a来鄂尔多斯地区沙漠化发展的主要因素, 主要归因于部分地区生态保护政策的落实不力以及区域资源开发引起的环境破坏, 完全由人类活动引起的沙漠化发展主要分布鄂尔多斯的北部地区.