黄河源区土地利用/覆被变化及其生态环境效应

应用1989年TM影像和2005年ETM+影像提取黄河源区两期土地利用/覆被数据,并利用GIS的空间叠加分析对两期土地利用图进行土地利用动态信息的提取。在建立黄河源区土地利用数据库的基础上,采用生态环境质量指数模型建立各土地利用类型与生态环境质量之间的数量关系,定量的分析土地利用变化对生态环境质量的影响。结果表明:①黄河源区1989-2005年间,土地利用变化缓慢而匀速,存在着生态环境的恶化和改善两种相反的趋势。在大尺度范围内,生态环境质量相对稳定,有轻微的恶化,但是在研究区局部范围内,生态环境质量变化显著;②植被是影响黄河源区生态环境质量的主要因素,其中草地对环境质量的影响处于主导地位;③利用生态环境质量指数模型不仅可以从整体上了解研究区生态环境质量,也可以发现影响区域环境质量的主要驱动力。     

近15年来长江黄河源区的土地覆被变化

基于长江黄河源区土地生态分类,利用1986年与2000年两期TM遥感数据的对比和野外实地调查,采用景观生态空间分布格局分析方法,从分布面积变化和类型转移趋向与幅度两方面,分析了江河源区近15年来土地生态系统的空间分布变化与演变格局,结果表明：高寒草地退化显著,较高覆盖度高寒草原与高寒草甸面积减少了15.82% 和5.15%,高寒沼泽草甸分布面积锐减了24.36%;湖泊水域萎缩了7.5%,以长江源区内流湖泊为主;土地荒漠化发展十分强烈,沙漠化土地面积扩展了17.11%,其中黄河源区沙漠化土地年平均扩展率达到1.83%。高寒草原草地的覆盖度下降与荒漠化、高寒草甸草地的覆盖度下降与草原化以及沼泽草甸草地的疏干旱化是区域土地生态系统空间演变的主要趋向,并由此改变了土地覆被的空间分布格局并使该区域生态环境持续恶化。     

近30年广州市土地覆被变化时空特征分析

以1979、1990、2002和2006年4个时相的遥感数据为主要数据源,利用遥感图像处理软件ENVI4.4对影像进行预处理,在ArcG IS 9.2软件的支持下提取城市土地利用斑块,比照广州市土地利用现状图,结合实地调查,建立土地利用数据库,揭示广州市土地覆被变化时空特征,旨在为改善城市生态环境,提高土地利用效率提供科学依据。研究结果表明:广州市近30年土地覆被类型以林地、农田、建筑用地为主,农田和裸地逐年减少,人地矛盾突出;20世纪90年代后期以来,林地、水域面积小有增加,生态环境保护的政策效应初步显现。土地覆被类型的变化速率呈现先快后慢趋势。1979~2002年是土地类型变化剧烈,变速较快的时期,平均变化率为36.55%。2002~2006年期间,随着民众环保意识的普遍提升,加之各项政府政策的逐步落实,可开发土地面积的逐步减少,土地变化速率趋于平缓。     

近30年来三江源地区土地覆被与宏观生态变化特征

利用1970年代中后期MSS图像和1980年代末、2004年以及2008年三期TM图像并结合野外调查,获得三江源地区四期土地覆被空间数据集,提出了土地覆被转类指数和土地覆被状况指数,以表征该区域生态变化的趋势。通过计算土地覆被转类途径和幅度、土地覆被转类指数和土地覆被状况指数,分析青海三江源地区1970年代中后期以来土地覆被时空变化特征及其反映的宏观生态状况变化。结果表明:三江源地区近30年平均土地覆被状况指数为38.20,土地覆被状况为4级,其中黄河流域最好,其次为澜沧江流域,长江流域最差;三江源地区土地覆被转类,在1970s~1990s和1990s~2004年两个时段,均主要以高生态级别向低生态级别转移为主,2004~2008年时段,主要以低生态级别向高生态级别转移为主;由土地覆被状况指数变化率和土地覆被转类指数,可以反映出近30年来三江源地区土地覆被和宏观生态状况,总体上经历了变差(1970s~1990s时段土地覆被状况指数变化率Zc为-0.63,土地覆被转类指数LCCI为-0.58)—显著变差(1990s~2004时段Zc为-0.94,LCCI为-1.76)—略有好转(2004~2008时段Zc为0.06,LCCI为0.33)的变化过程。这一变化过程前、中期主要受到气候变化和草地载畜压力共同驱动的影响,后期则叠加了生态建设工程的驱动作用。     

黄河源区地表水资源变化及其影响因子

利用1955~2005 年黄河源区玛多气象站和黄河沿水文站气象、水文资料, 分析了该区域地表水资源、气候及冻土演变规律, 揭示了地表水资源变化的成因。研究表明: 近51 年黄河源流量丰枯转化频繁, 但在总体上特别是进入20 世纪90 年代以来黄河源流量呈减少趋势, 流量年内分配表现为单峰型; 降水量对流量有着较为显著的影响, 且具有一定的持续性; 黄河源区气温的显著升高对于加大流域蒸发量导致流量补给的减少作用要大于其升高致使冰雪融水的补给作用, 其中春季气温回升的这一效应更为显著; 黄河源区冻土呈现出显著的退化趋势, 冻土厚度与流量总体上呈显著的正相关关系, 其不断减小削弱了自身天然隔水层的作用; 黄河源区蒸发量呈现出显著的增大趋势, 并导致流量的减少; 气候变化导致流量的减少量占总减少量的70%, 其余30%可能是由人类活动加剧造成的, 气候及冻土因子对流量的作用大小依次为冻土、降水、蒸发和气温, 显然多年冻土对于黄河源区地表水资源的形成和发育有着至关重要的作用。     

黄河源区径流量的季节变化及其与区域气候的小波相关

采用交叉小波分析方法,分析了黄河源区达日站四季径流量与区域降水量、蒸发量以及最高、最低气温之间的时频域统计特征,讨论了黄河源区河川径流的季节变化及其与气候要素之间的多时间尺度相关。结果表明,黄河源区径流量具有明显的年际和年代际变化,存在着2~4 a、6~8 a和12~22 a尺度的显著变化周期。夏秋季径流变化与区域降水量之间年际和年代际尺度正相关振荡的凝聚性最强,秋季两者相关程度更高;夏季径流与区域蒸发量、最高和最低气温的年代际尺度相关凝聚性高于秋季,径流变化对区域蒸发和气温异常的响应时间也不相同。冬春季径流变化与最高、最低气温的高凝聚性相关表现在年际尺度共振周期上,春季径流与最高气温的负相关程度高于冬季,冬季径流与最低气温的正相关高于春季。分析认为,区域降水量是黄河源区丰水期径流变化的主导因子,最高、最低气温对枯水期径流变化具有重要影响;不同季节气候要素对河川径流的影响机制不同,径流变化对区域气候异常的响应时间存在差异,黄河源区径流变化是气候要素综合作用的结果。     

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。     

塔里木河干流区土地覆被变化与景观格局分析

在GIS和遥感技术支持下,结合景观格局数量分析方法,利用1973年MSS、1983年航空遥感土地利用图、1990年TM、2000年TM和2005年CBERS遥感影像对新疆塔里木河干流区土地利用/覆被变化过程进行了定量分析.结果表明,1973-2005年塔里木河干流区土地利用/覆被发生了显著变化,耕地和城乡居民及建设崩地面积显著增加,林地、草地和湿地面积减少,未利用地表现出先增加后减小的趋势.研究区土地利用类型转移的主要方向是林地和草地转化为耕地、耕地转化为城乡居民及建设用地、草地转化为未利用地.土地利用变化经历了"显著变化-缓慢变化-显著变化-急剧变化"的过程.景观格局分析表明,在人类活动的影响下,研究区景观破碎度、多样性增大,优势度减小.草地和未利用地对整个景观的控制作用减小,景观结构趋于多样和均匀.驱动力分析表明,人口增长和经济发展因素是塔里木河干流区土地利用/覆被变化的最直接驱动力,同时还受产业结构因素和政策因素及人类干扰强度的影响.     

黄河源区水资源变化及其影响因子

Taking the source region of the Yellow River as a study area and based on the data from Madoi Meteorological Station and Huangheyan Hydrological Station covering the period 1955-2005, this paper analyses the changing trends of surface water resources, climate and frozen ground and reveals their causes. Results show that there exist frequent fluctuations from high to low water flow in the 51-year period. In general, the discharge has shown a de- clining trend in the 51 years especially since the 1990s. The annual distribution shows one peak which, year on year is getting smaller. （1） Precipitation has a significant and sustained influence on discharge. （2） A sharp rise of temperature resulted in the increase of evaporation and the decrease of discharge, which has a greater effect than on ice-snow melting. （3） Frozen ground tends to be degraded markedly. There is a significant positive correlation be- tween the permafrost thickness and the discharge. （4） Evaporation rates are significantly increasing, leading to the decrease of discharge. 70% of the discharge reduction resulted from climate change, and the remaining 30% may have been caused by human activities.     

过去30年气候变化对黄河源区水源涵养量的影响

黄河源区高寒生态系统具有重要的水源涵养功能。基于改进的LPJ动态植被模型,模拟研究1981-2010年中国黄河源区水源涵养量的时空变化特征,进一步探讨气候要素变化的影响。结果表明：近30年来黄河源区水源涵养量整体略呈减少趋势,减少速率为-1.15 mm/a,区域差异特征体现为大部分地区以减少趋势为主,特别是黄河源区东南部。过去30年黄河源区降水量以及大气水分需求能力的变化是影响生态系统水源涵养量增减的主要气候因素。随着干湿条件不同,两者影响程度各异,降水减少和潜在蒸散增加共同导致黄河源区东南部半湿润地区水源涵养量减少,而降水增加则是北部半干旱地区水源涵养量增加的主要原因。     

黄河源区土地利用/覆盖生态服务功能价值评价及时空预测

利用黄河源区1977-2006年土地覆盖数据集,分析了土地利用覆盖变化格局。根据高寒草地生态系统的特点,改进了生态功能服务价值系数计算方法,把土地利用的生态效益转化为简单易懂的货币形式,为决策者提供直观的生态信息。同时利用基于案例推理的CA模型模拟黄河源区2018年的土地覆盖情景,并得到其生态服务价值。研究表明:1977-2006年生态系统服务价值由460亿元降至418亿元,其中林地、高覆盖草地与湿地的生态服务价值分别减少10亿元、30亿元和20亿元,中、低覆盖草地生态服务价值提高20亿元,水体与沙(裸)地等变化不大。2006-2018年草地覆盖度将逐步上升,高、中覆盖度草地面积逐渐扩大,低覆盖度草地面积减小,生态服务价值得到较大幅度提升。     

长江源区土地利用/覆盖现状及成因分析

以地形图、TM影像为主要信息源,利用遥感和GIS的空间分析技术对长江源区的土地利用/覆盖现状进行研究。在此基础上分析土地利用现状特征的形成原因。研究结果表明,长江源区草地面积为8 377 079.3 hm2,占研究区面积的58.9%,其中高覆盖度草地、中覆盖度草地、低覆盖度草地分别占研究区面积的10.28%、21.36%、27.23%;未利用土地面积为4 595 112.1 hm2,占研究区面积的32.3%,其中沙地、戈壁、盐碱地、沼泽地、裸土地、裸岩石砾地、高寒荒漠分别占研究区面积的3.66%、5.80%、0.25%、4.19%、2.24%、6.28%、9.88%;其次为水域、林地、耕地、城乡工矿居民用地,分别占研究区面积的7.2%、1.6%、0.01%、0.004%。     

黄河源地区荒漠遥感动态监测

利用遥感和GIS的空间分析技术,以黄河源地区多期遥感数据为主要信息源,将荒漠分为沙地、戈壁、盐碱地和高寒荒漠四种类型,通过目视解译的方法提取黄河龙羊峡以上区域内的四期土地覆盖的荒漠数据,在此基础上进行了荒漠动态变化分析。研究结果表明:荒漠集中分布于研究区中西部,以高寒荒漠和沙地为主,其次是戈壁和盐碱地。近30 a来研究区内整体上荒漠先增加后减少,其中沙地的变化最为明显,尤其是1989年度以来的10 a扩张速度明显加快。     

长江源区沙漠化及其景观格局变化研究

以1975年的MSS数据、1990年和2005年的TM数据以及2000年的ETM数据为数据源,基于遥感与地理信息系统技术,获得了长江源区1975-2005年间沙漠化的发展特征,并采用景观指数运算软件FRAGSTATS3.3对长江源区沙漠化土地的景观格局变化进行了分析。研究发现,在1975-1990年间,沙漠化土地的增速为61.72 km2·a-1;在1990-2000年间,沙漠化土地的增速为4.54 km2·a-1;在2000-2005年间快速增加,增速高达341.43 km2\5a-1。在沙漠化发展的同时,长江源区沙漠化土地的景观格局变化也非常显著,在1975-2005年间,沙漠化土地发生了严重的破碎化,斑块形状趋于复杂;在1990-2000年间,沙漠化土地出现了连片的现象,沙漠化土地的破碎度有所下降;在2000-2005年间,沙漠化土地破碎度增加。     

长江源区沙漠化土地遥感调查及分析

利用2000年的ETM+影像,在遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术的支持下,对长江源区的沙漠化现状进行了调查。调查结果显示,长江源区沙漠化土地面积为28 982 km2,占整个源区面积的20.43％,其中,极重度沙漠化土地面积为4 241.12 km2,重度沙漠化土地面积为3 996.75 km2,中度沙漠化土地面积为12 716.66 km2,轻度沙漠化土地面积为8 027.16 km2,潜在沙漠化土地面积为92.46 km2。通过坡度分析发现,0°～2°的平地是长江源区的主要坡度类型,也是沙漠化土地主要的分布区域。     

土地利用/覆被变化与区域经济发展--长江三角洲近50年耕地数量变化研究的启示

土地是支撑区域发展最为基础的自然资源,保持一定数量的耕地是人类赖以生存和发展的基础。土地利用与土地覆被变化(LUCC)既受自然因素的制约,又受人文因素的强烈影响,是最能表达区域人-地关系状况的地理要素。因而不仅成为自然地理学研究的重点,而且也是人文地理学关注的热点。近50年来长江三角洲地区耕地变化过程表明,耕地变化主要受政策、经济发展和人口增长等人文因素驱动。分析显示,长江三角洲耕地面积随人均GDP的增长呈良好的指数减少关系,人均GDP低于12000元/人,经济增长占用耕地的压力较大;人均GDP超过30 000元/人时,这种压力将开始减缓。现阶段长江三角洲仍处于经济发展对耕地压力较大的发展阶段,但已较1998年前明显减轻,预估至2010年前后,该区经济增长对耕地压力将明显得到缓解。     

黄河三角洲土地利用/覆被变化时空特征研究

黄河三角洲地区受人类活动作用时间相对较短,为土地利用/覆被变化及其驱动力研究提供了难得的条件.以位于黄河入海口处的垦利县为例,通过对1987-2000年土地利用/覆被变化幅度、变化构成以及流向图的分析,得到了该地区土地利用/覆被变化的特点,并应用遥感及GIS空间分析手段分析了黄河、渤海对该区土地利用/覆被变化格局的影响与作用机制.结果表明:(1)位于黄河入海口处的垦利县土地生态环境脆弱,占土地总面积80%的旱地、林草地、盐荒地和滩涂存在状态不稳定,盐荒地是其土地利用/覆被变化的核心类型;(2)黄河淡水和海洋咸水所控制的水文条件变化是该区土地利用/覆被变化的重要驱动因素,基本控制了分布的格局,并影响土地利用/覆被变化的可能性及变化方向.     

过去150 年长三角地区的春季物候变化

利用中国历史日记中的长三角地区春季物候记录,重建了该地区1834 年以来的春季物候期变化序列,同时结合气温观测资料分析了该序列对温度变化的指示意义。主要结论有：(1) 1834-1893 年,长三角地区春季物候在波动中逐渐推迟,但19 世纪末起突然出现大幅提前;1900-1990 年以年代际波动为主要特征,1990-2010 年又再次出现大幅提前;1834 年以来,该地区春季物候最迟的年份为1893 年,最早的年份为2007 年,分别较1977-1996 年平均推迟27 天和提早17 天。(2) 长三角地区的春季物候期变化与该地区上年12 月-当年3 月及当年1-3 月气温变化的相关系数分别超过-0.75、-0.80,可很好地指示该地区的冬季与初春(特别是1-3 月) 气温变化;这为进一步集成多种代用资料重建历史时期的中国温度变化提供了重要数据基础和依据。