北方农牧交错带东段土地沙质荒漠化监测——以扎鲁特旗为例

以20世纪80年代末和2000年两期TM影像作信息源,经过合成、增强、几何纠正、镶嵌和人机交互判读并结合野外考察提取研究区两期沙质荒漠化土地数据,建立数据库,得到10 a内不同程度沙质荒漠化土地之间的转换面积,建立沙质荒漠化土地转移矩阵。结果表明:①土地沙质荒漠化严重,以轻度和中度为主,沙化率13.54%;②主要发生在南部平原地区,形成了两条沙带,中、北部基岩山地是沙质荒漠化大面积扩展的天然界线;③半农半牧区比纯农业和纯牧业区严重;④动态趋势是整体扩展（增长率为4.67%）,局部逆转（主要在南部）,程度加强;⑤沙质荒漠化扩展面积为9 967.54 hm2,其中中部﹥北部﹥南部;⑥管理失误、人口增长及由此引起的“三滥”等超强度利用土地行为是影响研究区土地沙质荒漠化的主要人文因子。⑦北方农牧交错带土地沙化态势仍很严重,控制人口密度,调整土地利用结构,改革土地利用制度,加强土地管理和生态环境建设势在必行。     

Land desertification and restoration in Middle East and North Africa (MENA) region

The Middle East and North Africa (MENA) region is characterized by high population growth, degraded and fragile nat-ural ecosystems, and a limited amount of arable lands. It is one of the most water-sc...     

基于RS和GIS长城沿线沙漠化动态研究

基于遥感影像,以长城沿线榆林地区为研究对象,在野外实地观测和验证的基础上利用RS和GIS平台对该地区沙漠化进行动态变化研究。结果表明:在1988—2002年沙漠化面积在逐步减少;按照沙漠化的类型分析,在1999年之前,逆转区的面积为1 221 682.0 hm2,发展区的面积为1 285 603.0 hm2,发展区的面积大于逆转区的面积;1999年之后,发展区的面积为680 374.6 hm2,逆转区的面积为1 488 989.0 hm2,逆转区的面积远大于发展区的面积;从沙漠化程度分析,轻度和潜在沙漠化的面积在大幅度地降低,但中度以上的沙漠化面积仍然在蠕动扩展,这一数据表明榆林地区沙漠化的形势仍然不容乐观,要居安思危。     

耦合自然-人文因素的沙漠化动态系统动力学模型

沙漠化土地是自然、人文因素共同作用下的地表复杂系统,建立耦合自然-人文因素的沙漠化动态模型对于理解沙漠化演变过程、预测发展趋势以及进行科学调控具有重要的意义。本文以鄂尔多斯为典型研究区,利用系统动力学的方法,针对气候变化、土壤水分、人口、经济、放牧、土地利用六大沙漠化驱动力建立其与植被NPP的影响与反馈,结合不同沙漠化等级对应的NPP阈值范围,构建耦合自然-人文因素的沙漠化动态系统动力学模型。模拟的植被NPP与基于MODIS影像反演的实际NPP的对比表明,模型总体较为可靠。对不同情景下研究区2011-2030年植被NPP及沙漠化动态模拟分析表明,降雨是控制研究区沙漠化动态的主要因素,但在未来人类活动不变的情况下降雨量增加50%仍不能改变现有的沙漠化状态; 禁牧休牧相对于退耕还林还草、植树种草等政策更有利于植被恢复,但总体成本较高; 单独政策均无法改变现有的沙漠化状态,而这些政策的取消则会在不同的时间内导致沙漠化朝重度和极重度方向发展。对于地方政府而言,则需要根据自身经济状况合理选择不同政策组合来确保沙漠化的持续改善。     

宁夏中部干旱带土地沙漠化评价

本文基于宁夏中部干旱带土地沙化现状,进行土地沙化敏感性和沙漠化控制重要性评价。宁夏中部干旱带土地沙化敏感性分为极敏感、高度敏感、中度敏感、轻度敏感和不敏感5级。极敏感区主要集中在与腾格里沙漠接壤的沙坡头区的北部边缘地带,高度敏感区主要分布在与毛乌素沙地接壤的盐池县、灵武市和红寺堡区的大部分地区,中度敏感区广泛分布于土地沙化极敏感区和高度敏感区的周边地区,轻度敏感区呈带状分布于中度敏感区的四周,不敏感区分布在中部干旱带最南端地区。宁夏中部干旱带土地沙漠化控制重要性分为极重要、重要、较重要和不重要4级。极重要地区位于腾格里沙漠南缘的沙坡头区,重要地区分布于毛乌素沙地西部的盐池县、灵武市和红寺堡区的大部分地区,较重要地区主要在海原、同心等县域,不重要地区面积较小,呈带状分布,位于宁夏中部干旱带的沿河地带和最南部。     

1960—2016年黄土高原干旱和热浪时空变化特征

基于1960—2016年黄土高原49个气象台站日最高气温和月降水数据,论文利用百分位高温阈值和标准化降水指标对黄土高原干旱和热浪时空变化特征进行了分析,识别并探讨了干旱和热浪同时发生事件的演变规律。结果表明：① 黄土高原热浪频次整体呈增加趋势,日高温热浪增加趋势最大,增速达到0.29次/a,1995年之后增加趋势更为明显,显著增加区域集中在山西东北部、青海省东部和甘肃中南部;② 1960—2016年黄土高原旱涝指数呈下降趋势,即表现为由涝转旱,20世纪90年代初为旱涝变化的转折点,年旱涝指数下降趋势显著区占整个研究区的62%,其中黄土高原沟壑区南部、陕北南部、山西南部、甘肃东部干旱趋势较为明显;③ 干旱和热浪同时发生事件总体呈现增加趋势,增速为0.66次/10 a,其中1960—1979年呈下降趋势,降速为-0.26次/a,1980—2002年呈增加趋势,2003年之后变化趋势较为平稳;空间上,山西东部、陕北南部和甘肃东南部发生频次较高,并且显著增加区主要位于山西东北部、甘肃中东部和宁夏北部。     

东亚干旱半干旱区沙漠化与气候变化相互影响研究进展

气候系统主要通过气温、降水及风场等因素影响沙漠化过程,但不同区域其影响机制存在较大差异。目前的研究结果表明,总体上,降水对沙漠化的影响较为明确,降水量增加有利于沙漠化逆转。气温和风场变化对沙漠化的影响存在明显区域差异：在季风带沙漠化区,气温升高及高空盛行西南风有利于沙漠化逆转;在非季风带沙漠化区,一方面气温升高导致蒸发量增加,沙漠化发展;另一方面,其增加了冰川、冰雪融水的补给,沙漠化逆转;在高寒带沙漠化区,旱灾和寒冻灾害是沙漠化的主因。此外,沙漠化过程通过植被、地表及土壤特征等的改变影响气候系统。例如沙漠化过程的发生伴随地表植被覆盖的变化,并通过改变地表反照率、潜热通量、粗糙度等来影响气温、降水等气候因子;还通过沙尘释放量的变化来影响降水的发生。虽然沙漠化与气候系统间存在多种反馈机制,但反照率—气温—降水—植被的正反馈及沙尘—降水—植被的正反馈是其主要反馈机制。     

青藏高原土地沙漠化区划

青藏高原是土地沙漠化正在发展-强烈发展的重要区域,土地沙漠化区域分异明显。本文在确定区划原则和区划指标的基础上,将青藏高原沙漠化区域划分为藏南河谷湖盆区、藏北高原区、阿里高原区、藏东南三江河谷区、柴达木盆地区、共和盆地区、青海湖盆地环湖区、青南高寒区和川西甘南高原区等9区23亚区,各区域土地沙漠化的基本特征、现状与发展态势各有不同。按照高原沙漠化地域分异规律与特点,结合生态建设的要求,青藏高原沙漠化防治的基本思路是:全面保护,综合治理,适度开发,协调发展。     

气候变暖背景下山西区域地表干湿状况变化

利用1961─2017年山西省67个台站观测资料和FAO Penman Monteith模型,运用统计学方法,研究了山西省近57 a地表干燥度的时空变化,分析了干湿区界限的年代际波动和面积变化,探讨了影响本区域干燥度的主要影响因素,结果表明：以年干燥度指数2.0为标准,山西全省可划分为半干旱和半湿润2个分区,其分区与植被覆盖度十分吻合;山西省北部和东南部地区呈变湿趋势,2000年之后尤为明显,而西南部大部为变干趋势;干燥度指数在1960─1990年代呈波动上升趋势,之后呈下降趋势;降水量在1990年代前呈下降趋势,之后呈上升趋势;蒸散量的变化分3个阶段,1960─1970年代为上升趋势,1980─2000年代较为稳定,之后呈增加趋势;干湿区界限经历了1960─1990年代的东南向位移和之后的西北向位移2个阶段,相应的干旱区面积占总面积的比例由52%扩展到73%,之后缩减到23%;降水量和蒸散量均同干燥度有显著相关性,且降水量同干燥度的相关性大于蒸散量,而相对湿度、平均风速和日照时数同干燥度相关不显著,但同蒸散量显著相关,最高和最低气温同干燥度或蒸散量的相关性均不显著;晋西北沙漠化年代际变化趋势与干燥度变化趋势一致,干湿状况是晋西北沙漠化变化趋势的重要影响因子。     

基于MODIS数据的京津唐地区干旱监测研究

京津唐地区由于降水量不均,常出现丰枯交替或连枯、连丰现象,近几十年来呈现涝年减少、旱年增多趋势。该文利用MODIS数据,采用温度植被干旱法,结合京津唐地区的地形植被覆盖条件,利用2010年6-7月共5d的归一化植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI),借助分裂窗法反演地表温度(Ts),构建NDVI-Ts和EVI-Ts特征空间,结合研究区域实际情况确定干、湿边方程,建立了基于温度植被干旱法(TVDI)的干旱监测模型,对京津唐地区的干旱情况进行分析,比较了TVDIN和TVDIE的敏感性。结果表明:利用TVDI法对京津唐地区进行遥感干旱监测是可行的,并且TVDIE比TVDIN监测效果更好,MODIS数据可很好地满足大范围实时动态监测要求。     

1950-2000年中国北方干旱气候变化

Based on China‘s monthly precipitation data of 629 stations during 1950-2000, we calculated Z indices and separated them into seven Dryness and Wemess grades. Further, a drought area index was proposed to study changes in drought severity in northern China. The results revealed that the different severity of droughts all showed expanding trends in northern China‘s main agricultural area. Moreover, the area coverage of droughts in different seasons and different regions disolaved different trends.     

中国南方岩溶区土地石漠化的成因与过程

中国南方岩溶区是石漠化广为发展的脆弱生态区域。南方岩溶区土地石漠化的起因既有自然因素,也有人为因素。在地质历史时期其自身环境孕育和存在着自然石漠化过程,在历史时期—现代自然石漠化过程又叠加了人为石漠化过程,人为活动加速、加剧了石漠化的发展。清朝初、中期是人为活动影响石漠化的重要转折时期,此后人为因素作用比重逐渐超过自然因素的作用比重。岩溶区土地石漠化过程是由植被退化丧失过程、土壤侵蚀过程、地表水流失过程、基岩溶蚀侵蚀过程、土地生物生产力退化过程合成的地表生态过程,其实质是形成石质荒漠的土地退化过程。     

Variation of drought over northern China during 1950-2000

Based on China's monthly precipitation data of 629 stations during 1950-2000, we calculated Z indices and separated them into seven Dryness and Wetness grades. Further, a drought area index was proposed to study changes in drought severity in northern China. The results revealed that the different severity of droughts all showed expanding trends in northern China's main agricultural area. Moreover, the area coverage of droughts in different seasons and different regions displayed different trends.     

民勤荒漠生态区划研究

民勤属于典型荒漠化地区,20世纪50年代以来,当地以造林为主防沙治沙,然而生态环境持续恶化。民勤的荒漠化形式要求我们重新审视我们的荒漠生态对策。以民勤荒漠区为例对荒漠生态区划进行了初步探索,上与综合自然区划相衔接,下与区域规划相结合,增加了生态设计的内容,区划出了人为活动的区域、范围和干预的强度,因此更具体化、更具实际操作性。提出了一些荒漠生态区划方面必须坚持的原则,在建立指标体系时,考虑了人类活动的影响和资源利用方式,以及以节水和保护水资源为中心和以封育保护为主的荒漠生态对策。     

Observed dryness and wetness variability in Shanghai during 1873–2005

Dryness and wetness variations on different time scales in Shanghai were analyzed using the Standardized Precipitation Index (SPI) based on monthly precipitation data for 1873–2005. The SPI on scales of 3, 6, 12 and 24 months has been calculated. The SPI on 3, 6, 12 and 24 months present 4 wet periods prevailed during 1873–1885, 1904–1923, 1938–1960 and 1983–2005, and 3 dry episodes during 1886–1903, 1924–1937 and 1961–1982. Significant periods of higher wavelet power in the SPI-24 months occurred on the time scales of 2–7-year band in around 1880–1890, 1910–1950 and 1970–1990, and at 8–15-year band in 1920–1960 and 1965–2000 respectively. Periodicities in the SOI and ENSO indices are similar to those in SPI-24 months with little difference, namely, in the SPI-24 months, there are significant periods at the 2–7- and 8–15-year bands during 1930–1940. The periodicity components in individual SPI-24 months, SOI and ENSO indices are more complicated, showing the wetness and dryness variability in Shanghai is controlled by more than one physical factors. The research results indicate that the Shanghai area has experienced dryness and wetness variability on different time scales during the past 133 years.     

黄河源区1975—2005年沙漠化时空演变及其成因分析

结合遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术,对黄河源区1975年和2005年沙漠化状况进行了监测。研究发现,黄河源区有大面积的沙漠化土地分布,且比较集中,主要集中在源区西部、北部和东部。30 a间,沙漠化土地面积明显增加,沙漠化土地面积从1975年的19 297.34 km2增加到2005年的22 042.32 km2,增加了2 744.97 km2,即从占整个源区面积的14.68％增加到16.77％。各类沙漠化土地面积均呈增加趋势,极重度、重度、中度、轻度和潜在沙漠化土地面积分别增加了233.27 km2、987.93 km2、336.28 km2、544.8 km2和642.7 km2。在2005年,黄河源区有3 075.57 km2的沙漠化土地是由1975年的非沙漠化土地转化而来的,占沙漠化发展面积的57.28％,另外42.72％的沙漠化发展土地是由1975年较低沙漠化程度向较高程度发展所致。气候变化和不合理的人类活动共同作用导致了黄河源区沙漠化的快速发展,其中,气温升高是自然因素中的主要因素,过度放牧是人为因素中的主要因素。     

基于PSR框架的内蒙古自治区沙漠化敏感性评估

沙漠化敏感性是测度区域沙漠化可能性的关键指标。鉴于沙漠化敏感性研究“重评价、缺框架”、“重格局、轻变化”的研究现状,本文基于“压力—状态—响应”(Pressure-State-Response, PSR)分析框架,构建了“气候条件—地表覆盖—植被恢复”沙漠化敏感性综合评价指标体系,定量评估了2000、2015年内蒙古自治区(除流动沙地(丘)外)沙漠化敏感性,结合县域人口密度开展了区域沙漠化防治分区。研究结果表明：2015年研究区以中度敏感区为主(27.04%),其次为轻度敏感区(25.53%)、不敏感区(22.96%)和高度敏感区(20.82%),极敏感区占比最小(3.65%),沙漠化敏感性呈现出中西部高、东部低的空间格局;2000-2015年间,内蒙古自治区9.20%的土地沙漠化敏感性等级降低,24.83%则趋于增强。研究区可划分为生态保育区、沙化治理区、综合发展区和生态移民区四大沙漠化防治区。     

气候变化和人类活动对我国荒漠化的可能影响

荒漠化和气候变化作为全球性的重大环境问题,科学界历来对此十分重视。我国是受荒漠化最为严重的国家之一。截止2004年,我国的荒漠化土地面积为263.62万km2,沙化土地面积173.97万km2,分别占国土总面积的27.46%和18.12%。与20世纪90年代中期至20世纪末的情况相比,荒漠化和沙化土地面积、扩展速度均出现减少和减缓的趋势,沙化土地已由90年代末每年扩展3 436 km2转变为每年减少1 283 km2。这是气候变化和人类活动综合影响的体现,也是国家加大生态工程建设力度和加大荒漠化防治投入的结果。我国未来气候变化和人类活动对荒漠化的扩展与逆转过程仍会产生影响。气候变化中的降水变化在大范围内控制着荒漠化土地的扩展与逆转过程,气候暖干化有助于荒漠化的发生与扩展,但在局部地区随着气温升高有降水增多的可能,有利于荒漠化土地的逆转。人类活动对荒漠化的影响有正反两方面的效应,特别是荒漠化地区人口增长以及对农牧产品等物质需求的增加而引起的不合理经济活动是不容忽视的。要遏止荒漠化的扩展,应采取适应与减缓气候干旱化对策,消除人为荒漠化因素,并积极整治荒漠化土地,从根本上促进荒漠化土地的逆转。     

1873-2005年上海干湿变化

Dryness and wetness variations on different time scales in Shanghai were analyzed using the Standardized Precipitation Index (SPI) based on monthly precipitation data for 1873-2005. The SPI on scales of 3, 6, 12 and 24 months has been calculated. The SPI on 3, 6, 12 and 24 months present 4 wet periods prevailed during 1873-1885, 1904-1923, 1938-1960 and 1983-2005, and 3 dry episodes during 1888-1903, 1924-1937 and 1961-1982. Significant periods of higher wavelet power in the SPI-24 months occurred on the time scales of 2-7-year band in around 1880-1890, 1910-1950 and 1970-1990, and at 8-15-year band in 1920-1960 and 1965-2000 respectively. Periodicities in the SOI and ENSO indices are similar to those in SPI-24 months with little difference, namely, in the SPI-24 months, there are significant periods at the 2-7- and 8-15-year bands during 1930-1940. The periodicity components in individual SPI-24 months, SOI and ENSO indices are more complicated, showing the wetness and dryness variability in Shanghai is controlled by more than one physical factors. The research results indicate that the Shanghai area has experienced dryness and wetness variability on different time scales during the past 133 years.     

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 km^2,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 km^2,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 km^2和52.79 km^2,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 km^2,荒漠化加剧,治理效果不明显。