1973-2010年巴丹吉林沙漠腹地湖泊面积空间变化的遥感分析

利用1973、1990、2000、2010年4个时期遥感影像数据,提取并统计了1973-1990、1990-2000、2000-2010、1973-2010年4个时期湖泊面积变化信息,分析了巴丹吉林沙漠湖泊面积变化的空间特征.结果表明,湖泊数量与面积整体表现为减小,同时也存在湖泊面积增大与湖泊新增;1973-2010年间,沙漠腹地共干涸19个湖泊、新增7个湖泊,43个湖泊萎缩、6个湖泊扩张,26个湖泊面积基本保持稳定;从湖泊面积的空间变化看,面积减小的湖泊在整个湖泊区域均有分布,面积增大的湖泊较多分布于研究区东侧,且多在中东部区域外围,面积减小剧烈的湖泊在空间上有聚集分布的态势;湖泊面积变化量在整个空间上并没有表现出显著的正相关关系.湖泊面积变化所表现的空间特征可能由于不同湖泊区域补给来源不同或不同湖泊补给方式存在差异造成的.     

2002年腾格里沙漠湖泊季节变化研究

以2002年的6期ETM+遥感影像作为数据源,采用面向对象的解译方法,自动提取腾格里沙漠一年内6个时期的湖泊信息,对湖泊季节变化情况进行统计,并与巴丹吉林沙漠的湖泊季节变化进行对比分析.结果表明,腾格里沙漠湖泊的季节变化显著,湖泊总数量及总面积在夏季(6月)达最大值,在冬季(12、2月)最小;两大沙漠湖泊季节变化情况不尽相同,可能与两大沙漠湖泊水的补给方式存在差异有关,腾格里沙漠湖泊水量变化更多地受近源地下水的影响,而巴丹吉林沙漠湖泊水量变化则主要受远源地下水影响.     

巴丹吉林沙漠湖泊水化学空间分布特征

通过对巴丹吉林沙漠腹地拐子湖-地质公园一线51个湖泊水,8个泉水,12个井水及1个雨水水样的水化学成分分析,初步探讨了沙漠湖泊水化学分布特征及其影响因素.结果表明由东南边缘至腹地湖泊总体上依次呈硫酸盐型-碳酸盐型-氯化物型分布.东南边缘以Na+、Cl-、SO24-为主的湖泊因矿化度分异,形成Ca2+、Mg2+含量不同的三种亚型,其中高矿化度的Na-Cl-(SO4)型湖泊在腹地湖泊群中也有出现,表现出地理上的不连续分布;边缘若干湖泊受局部地理环境的影响水离子多含Na+、Cl-、CO32-+HCO3-.综合分析表明湖泊水化学型的空间分异与区域气候差异和气候变化有关,湖水直接或间接地接受当地降水补给,但不排除外源地下水补给对其有一定贡献.通过对比不同时段部分沙漠湖泊水化学特征发现近十年以来腹地湖泊补给源或受气候干暖化影响使其水化学特性较边缘湖泊的变化大.     

湖泊水情遥感研究进展

湖泊作为最直接的淡水资源之一,在人类的生产、生活各方面都占据至关重要的地位.受到全球气候变化与人类活动的影响,湖泊正在发生急剧变化,因而有必要对其进行快速、准确的时空变化监测,从而为水资源管理与保护、未来气候变化预警提供依据.遥感技术的产生与发展为大范围、实时动态的湖泊变化监测提供了难得的契机,它克服了人类对湖泊实地考察的局限性.本文对现有国内外湖泊水情遥感监测技术与方法进行了综合梳理,主要综述了国内外在湖泊水域范围提取、湖泊水位提取、湖泊水量估算、流域水文过程等方面的遥感研究进展情况,重点总结了该领域近年来提出的新方法和新技术.最后,结合当前遥感技术的发展,对未来遥感在湖泊动态变化监测中的应用潜力和趋势进行了简要论述,并对多源遥感数据融合与云计算平台的结合在地表水体连续变化监测中的应用进行了展望.     

巴丹吉林沙漠湖泊水离子空间复杂性分析

为探讨巴丹吉林沙漠湖泊水离子的空间复杂性,本文采用滑动样本熵方法,将沙漠东南部115个湖泊的313组采样点分为两组(2009年9月和2010年9月为一组,2011年4月、2012年4月、2013年4月和2016年4月为一组),并计算采样点水化学离子的样本熵,分析其空间变化规律.结果表明,4月各个离子和TDS的空间复杂度大于9月;4月和9月TDS熵值和Na~+、Cl~-、K~+熵值相关系数较高,TDS和Na~+、Cl~-、K~+在空间上的复杂度变化趋势较为一致,且Na~+、Cl~-、K~+、CO_3~(2-)、HCO_3~-都是在西北部和东南角空间复杂度高,其他区域复杂度相对较低;Mg~(2+)比同期其他离子空间复杂度低,其在采样Ⅰ区中间部分的复杂度较高;Mg~(2+)和Ca~(2+)在9月和4月空间复杂度相差较大,9月Ca~(2+)在采样Ⅰ区西北部有一个复杂度较高的突变区域;除9月东南角出现较高熵值之外,SO_4~(2-)空间复杂度分布趋势在4月和9月基本相同;对于离子熵值的季节性变化,气候条件是主导因素;在同月气候条件相似的情况下,影响可溶性离子熵值空间变化的主要因素是水源补给;4月和9月的可溶性离子熵值在研究区中间部分较低,说明该区水源补给量较大.     

青藏高原内陆湖泊变化的遥感制图

青藏高原上的内陆湖泊群是气候变化的敏感指示器,获取近几十年来湖泊变化的动态信息对研究区域气候及环境变化具有重要的意义.本文讨论了多时相遥感湖泊变化研究中的几个关键问题--湖泊变化季节性因素、湖泊变化信息的提取以及大区域湖泊变化的分析方法,并利用Landsat长时间序列遥感数据,制作青藏高原1970s,1990s,200...     

近30年来青藏高原羌塘地区东南部湖泊变化遥感分析

以多时相Landsat TM/ETM+影像、CBERSCCD影像和早期1∶10万地形图为数据源,选取羌塘高原东南部22个面积较大的湖泊作为研究对象,借鉴城市扩展研究的思路,引入变化强度指数和象限方位分析等方法,从面积、强度和空间分异特征等多个方面对该区湖泊近30年来的变化进行分析.结果表明,1975-2005年间研究区湖泊呈扩张趋势,总面积共扩大了1162.19km2;色林错扩张面积最多,达510.02km2,以北部扩张最为明显;国加轮湖扩张强度最大;造成区域内湖泊面积扩张的主要因素是冰雪融水量的增加、降水量的增多以及蒸发量的减少.     

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.     

近40年台特玛-康拉克湖泊群水域变化遥感监测

车尔臣河下游自1989年改道以来,河道北边形成若干小湖,使台特玛湖-康拉克地区的水域格局发生了很大变化.干涸30多年的台特玛湖,随着自2000年起塔里木河下游应急生态输水工程的实施开始形成大片水域,且水域面积呈扩大趋势.2002年车尔臣河改道结束后康拉克地区的湖泊格局基本形成,而台特玛湖地区的水域则继续大幅变化.本文在1972-2012年102期遥感影像及其相关辅助数据基础上进行各项定量分析,详细描述台特玛湖-康拉克地区的水域变化过程,总结变化趋势,试图找出变化主导因素.笔者认为台特玛湖-康拉克地区的湖泊水域景观格局变化自1970s-2000年主要受车尔臣河径流量年际变化的控制,而21世纪以来则主要受塔里木河下游应急生态输水工程措施的影响.     

地下水补给型湖泊表层沉积物矿物组成及其形成机制——以巴丹吉林沙漠湖泊群为例

盐湖中的矿物沉积记录着丰富的环境气候变化信息,是古环境研究的重要对象.在无地表径流补给的盐湖中,其矿物组成及沉积特征与有地表径流补给的湖泊相比是否有一定的特殊性,是值得探讨的问题.采集巴丹吉林沙漠33个不同矿化度地下水补给型湖泊的表层沉积物和10个地表风积砂样品,通过X衍射的方法,分析样品的矿物组成.结果显示:湖泊表层沉积物主要为石英、长石、辉石、云母等碎屑矿物,部分湖泊含有少量的碳酸盐和氯化物盐类矿物.湖泊沉积物的矿物组成与湖水矿化度的关系较为密切,淡水湖仅分布碎屑矿物,微咸水湖含有碎屑矿物和碳酸盐类矿物,盐湖含有碎屑矿物、碳酸盐类矿物和氯化物.风积砂样品中主要为碎屑矿物,占总矿物含量的90%,对湖泊沉积物的矿物组成影响较大,但对湖泊沉积物中的盐类矿物没有贡献,表明湖泊表层沉积物中盐类矿物主要是自生作用形成的.虽然本地区湖泊边缘的沉积物中盐类矿物种类相对较少并且含量较低,但其盐类矿物组成与分布能够响应湖水矿化度的变化,其环境指示意义与有径流补给的盐湖相同,可以指示其湖水的盐度.因此,可以从巴丹吉林沙漠地下水补给型湖泊沉积的盐类矿物中提取相应的古环境信息,用于恢复古气候和古环境的研究.     

Analysis of groundwater–lake interaction by distributed temperature sensing in Badain Jaran Desert,Northwest China

The Badain Jaran Desert is the second largest desert of China with a total area of 49 200 km². At least 72 perennial lakes are scattered throughout the desert, sustaining a unique desert–lake ecosystem. Groundwater of various origins was believed to play an essential role in maintaining those desert lakes, but hydrological measurements are lacking due to difficult field conditions. This study applied the distributed temperature sensing technique to continuously measure temperature variations in one of the desert lakes – the Badain Lake – to identify groundwater discharge to the lake based on the temperature differences between groundwater and lake water. Because temperature may be influenced by various unforeseen and temporary factors, it is critical to discern those factors that may affect the temperature such as solar radiation and vertical temperature stratification and to ensure that the temperature variations of the lake water as detected by the distributed temperature sensing are mainly caused by groundwater discharge. A time window was identified during which the groundwater discharge is the dominant factor that determines the temperature pattern of the lake water. The results show that the temperature near the eastern and southeastern lakeshore of the eastern Badain Lake is colder than the average, indicating that this area is the main groundwater discharge zone. Near the northwestern lakeshore adjacent to a sand dune, a weak cold abnormal area was identified, indicating that the sand dune is another recharge source to the lake through channelling the local precipitation toward the lake. The contribution from the sand dune, however, appeared to be less than that from the regional groundwater flow. This study provides the first identification of the temperature abnormal areas, which imply groundwater discharges into desert lakes and contributes to a better understanding of the unique desert–lake ecosystem. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

巴丹吉林沙漠湖泊水分补给机制的模拟——以苏木吉林湖区为例

巴丹吉林沙漠气候干旱,蒸发强烈,与之形成鲜明对比的是沙漠腹地湖泊群的长久不衰,目前对于湖泊水分的补给来源仍存在争议.本文以水量均衡为基础,在苏木吉林湖区开展了降水、蒸发及湖水位和地下水位的动态监测,结合已有的水文地质资料建立地下水流动三维模型,重现湖区地下水位的季节动态变化,并基于模型进行水均衡分析.结果表明:苏木吉林湖区降水入渗补给量不足以平衡湖泊蒸发量,湖泊需要深层承压水的越流补给;湖水位和地下水位均呈现正弦曲线形态,11月最低,4月达到峰值,水位变幅分别为22和18 cm;湖区地下水多年平均总补给量为11620 m3/d,其中降水和承压水越流分别约占13%和87%,降水补给量夏季高、冬季低,承压水越流补给量季节变化不明显;承压水越流补给量可能主要来源于沙漠周边山区降水,未发现明显的水量亏空需要断裂导水来弥补.研究结果为巴丹吉林沙漠地下水资源分析及合理利用提供科学依据.     

巴丹吉林沙漠盐湖跃层对地下淡水排泄的指示作用

位于阿拉善高原的巴丹吉林沙漠分布有大量盐湖.为揭示盐湖分层特征以及地下水对盐湖水体的影响,选取沙漠腹地的第二大盐湖——苏木巴润吉林,对9月份湖水的温度和电导率剖面进行了观测.结果表明,尽管所测盐湖宽深比大于90,还是存在温跃层.温跃层的矿化度(TDS)为60~160 g/L,靠近湖底的水体存在TDS低值异常区,形成化跃层,推测为地下淡水集中排泄所致.这种湖底泉在其它较浅的盐湖水体中也存在,说明深、浅层地下水对盐湖水分及盐分都有贡献.温跃层水温随深度的变化近似符合静止水体的热传导规律,并没有受到地下水排泄热量的显著影响.研究区盐湖跃层的季节性变化还有待进一步研究.     

相似优先比法研究巴丹吉林沙漠及周边地区地下水补给

位于中国内蒙古西部的巴丹吉林沙漠东部存在高大固定沙丘与湖泊共存的景观,湖泊中存在上升泉,且沙丘内部潮湿．沙漠以北的拐子湖和古日乃草原也有上升泉的出现．本文采用聚类分析中的相似优先比法结合水化学因素对巴丹吉林沙漠及其周边地区不同地点的水样进行分析,由此得出祁连山上的冰川融水与沙漠湖泊及以北地区的地下水相关性良好．     

Palaeomonsoon variability in the southern fringe of the Badain Jaran Desert,China, since 130 ka BP

Taking the Chagelebulu Stratigraphic Profile as a typical example, a comprehensive study has been conducted to elucidate the palaeoclimatic and geomorphic evolution patterns in the southern fringe of the Badain Jaran Desert, which were found to be complex and polycyclic in the past 130 ka. However, the fluctuating magnitude is not as remarkable as that in the eastern China sandy region. The shift in climate from interglacial to glacial and the uplift process of the Qinghai–Xizang Plateau are the two leading forces driving the evolution of the climate and desert landforms in this area. Seventeen cycles of cold, dry and warm, humid climatic stages were recognized in the Upper Pleistocene Series of the profile. The sharp uplift of the Qinghai–Xizang Plateau superimposed a cool and arid climatic trend in this area. As a result of the climatic changes, the desert in this area has undergone multiple stages of expansion and contraction since 130 ka bp . The middle Holocene Epoch and the early stage of the Late Pleistocene Period were the main periods when the sand dunes became stabilized, and the early and late phases of the Holocene Epoch and late phase of the Pleistocene Epoch were the main periods when the previously stabilized sand dunes became mobile. The late phase of the Pleistocene Epoch was the most mobile stage, when the aeolian sand activities formed the essential geomorphic pattern of the Badain Jaran Desert. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.