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.     

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.     

2000年以来青藏高原湖泊面积变化与气候要素的响应关系

青藏高原星罗密布的湖泊对气候变化十分敏感,在自然界水循环和水平衡中发挥着重要作用.以MODIS MOD09A1和SRTM DEM为数据源,提取了2000-2016年青藏高原丰水期面积大于50 km²的湖泊边界,从内外流分区、湖泊主要补给来源和湖水矿化度三个方面对2000年以来湖泊面积变化进行分析,并结合青藏高原近36年气象数据,根据气象要素变化趋势分区,初步探讨青藏高原湖泊面积变化与气候要素的关系.结果表明：青藏高原面积大于50 km²的138个湖泊整体扩张趋势显著,总面积增加2340.67 km²,增长率为235.52 km²/a.其中,扩张型湖泊占67.39%,萎缩型湖泊占12.32%,稳定型湖泊占20.29%.内流湖扩张趋势显著,外流湖扩张趋势较明显;以冰雪融水为主要补给来源的湖泊整体扩张趋势明显,以地表径流和河流补给为主要补给源的湖泊也呈扩张趋势;盐湖和咸水湖以扩张为主,淡水湖的扩张、萎缩和稳定三种类型较均衡.在青藏高原气候暖湿化方向发展背景下,湖泊面积变化与气候要素具有显著的区域相关性.气温和降水变化趋势分区结果表明,气温增加、降水增加强趋势的高原Ⅰ区湖泊扩张程度（78.18%）依次大于气温降低、降水量呈增加趋势的Ⅴ区（66.67%）,气温、降水量呈增加趋势的Ⅱ区（60.78%）,气温呈降低、降水量呈增加强趋势的Ⅳ区（58.83%）和气温呈增加、降水量呈减少趋势的Ⅲ区（50.00%）.湖泊面积变化对气候变化响应研究表明,升温引起的冰雪融水补给对Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区湖泊面积扩张的影响显著,加之降水量的增加,湖泊扩张速率明显;Ⅳ区和Ⅴ区湖泊面积扩张主要受降水量增加影响显著.整体而言,气温主要影响以冰雪融水为主要补给来源的湖泊,降水量主要影响以降水和地表径流为主要补给来源的湖泊.     

1990—2019年咸海水量平衡及其影响因素分析

咸海地处中亚,气候和人类的双重影响下湖面急剧萎缩引发区域生态危机,定量解析其水量平衡互动关系及影响因素对咸海地区水资源管理和生态保护有重要意义.基于1990—2019年密集时序Landsat影像、T/P卫星、Jason1/2测高卫星及咸海数字测深模型（DBM）,提取近30年咸海面积、水位变化信息,重建咸海水位-面积-库容曲线,探明咸海水量变化特征;建立水量平衡模型,定量分析研究区水量平衡要素变化及时空差异,探讨其互动关系与影响机制.结果表明：（1）1990—2019年间,咸海水量减少了2271.6×10⁸ m³（约75.15%）,年平均变化率达-78.3×10⁸ m³/a;南咸海水量变化趋势与咸海整体基本一致,北咸海除1999年出现了极小值外,其余年份水量变化趋势均呈波动上升状态,至2019年水位已恢复至1984年水平.（2）1990s以来,南、北咸海水量平衡结构变化时空差异显著,阿姆河入湖径流量呈波动减少趋势,随着咸海持续退缩水体蒸发不断减小,区域水量支出收入比由1990年的2.46降低到2015年的0.87;近年来丰水年份南咸海地下水可由亏损转化为盈余状态,水域变化进入相对平缓的状态.北咸海入湖径流量波动增加,蒸散发随水域面积增加而增加,1990s初以来水量收入超过水量支出,区域地下水盈余,湖泊水位不断抬升.（3）湖区尺度上,入湖径流量和水域蒸发量是咸海水量变化的主导因素.流域尺度上,气候变化与人类活动共同影响咸海入湖水量,南咸海入湖水量与阿姆河上游来水、流域耕地面积显著相关,而北咸海入湖水量主要与锡尔河上游来水相关.     

1973-2018年青海湖岸线动态变化

青海湖独特的地理位置使得其不仅对环湖周边区域气候起着天然调节器的作用,而且还拥有丰富的湖岸线资源,准确、及时地掌握青海湖岸线动态变化对保护沿湖生态环境有重要意义.因此本文基于1973-2018年Landsat MSS/TM/OLI遥感影像和1961-2017年实测水位资料,对青海湖岸线动态变化及对鸟类栖息地的影响进行研究,同时结合面积、水位及气象数据讨论了影响岸线变化的主要因素.研究表明：1）近45年来青海湖岸线发生变化最大的区域是东岸的沙岛,西岸的鸟岛、铁布卡湾及北岸沙柳河入口区域.尤其自2004年以来,鸟岛地区岸线后退距离最大（5.52 km）,鸟类栖息地扩张约97.94 km²,为鸟类提供了较好的栖息环境.（2）1973-2018年青海湖岸线长度以0.88 km/a的速率逐渐延长.1997年之前岸线长度呈较为平稳的上升趋势,1997-2004年呈波动下降趋势,2004年之后呈剧烈波动增加趋势,岸线曲折性也表现出相同的变化趋势.（3）总体上岸线长度和曲折性受水位和面积的影响并不显著,但在不同的水位情况下,二者对青海湖动态变化做出不同的响应.尤其当水位小于3193.3 m或面积小于4249.3 km²时,岸线曲折性会随着水位和面积变化呈现相同的变化趋势,而水位高于3193.3 m时,岸线曲折性一直在增加,且水位上升速率越大则曲折性年际变化越大.（4）1973-2004年间青海湖水位下降和土地沙漠化是造成湖岸线变化的直接成因,人类活动及草场退化加速了湖泊岸线的变迁.2004年之后,随着青海湖水位回升与面积扩张,岸线逐渐后退,尤其在2017-2018年岸线后退距离最大.     

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.     

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.     

1974-2016年青海湖水面面积变化遥感监测

位于青藏高原东北部的青海湖是我国最大的咸水湖和内陆湖,也是青藏高原东北部的重要水汽源,青海湖面积的动态变化是气候和周围生态环境状况的重要体现.本研究利用长时间序列中分辨率遥感影像数据,通过人工提取湖岸水涯线信息对青海湖水面面积进行监测.结果显示：1974-2016年期间,青海湖面积总体上呈先减后增的变化趋势.2004年水面积最小,为4223.73 km²,比1974年减少253.80 km².其中1974-1987年期间面积骤减;2000 2009年期间青海湖水面面积变化幅度相对较小,平均变化幅度为6.85 km².2009-2016年7 a间,水面面积增加了128.27 km².2012年青海湖面积骤增,比2011年8月同期增加65.12 km²;同年6月和9月的面积变化为2002-2016年最大,达到59.18 km².湖东岸沙岛的湖岸线变化最为显著,1974-2004年岸线后退最大距离达4.59 km,2012年的年内最大变化距离为0.39 km.青海湖流域内降水补给增加,生态环境治理措施促使入湖河流径流量增大,是近年来湖水面积增加的主要原因.     

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.     

长江中下游湖泊群不同生活型水生植物分布的时空变化(1986—2020年)

不同生活型水生植物对水环境的影响和碳固持能力不同,开展大尺度范围内不同生活型水生植物的时空分布和动态变化研究,是全面掌握湖泊水生态环境变化趋势、准确核算水生生态系统碳源/碳汇的前提。以长江中下游10 km²以上(共131个)的湖泊为研究对象,基于野外调查和先验知识,通过光谱分析,研发了不同生活型水生植物遥感高精度机器学习识别算法,解析了长江中下游湖泊群不同生活型水生植物的时空变化规律。研究表明,长江中下游湖泊群不同生活型水生植物遥感监测精度为0.81,Kappa系数为0.74;1986—2020年长江中下游湖泊群水生植物面积为2541.58~4571.42 km²,占湖泊总面积的15.99%~28.77%,沉水植物是优势类型(Max_1995年=2649.21 km²,Min_2005年=921.38 km²),其次是挺水植物(Max_2005年=1779.44 km²,Min_2020年=569.05 km²)和浮叶植物(Max_2015年=685.68 km²,Min_2000年=293.04 km²);水生植物主要分布在长江干流流域湖泊群,其次是鄱阳湖流域、洞庭湖流域、太湖流域和汉江流域;变化趋势上,1986—2020年长江中下游湖泊群水生植物面积呈现先增长(1986—1995年)、后下降(1995—2010年)、再增加(2010年后)的趋势。本研究可为长江中下游湖泊群生态环境调查及水环境管理提供重要参考。     

Variations in glacier volume and snow cover and their impact on lake storage in the Paiku Co Basin,in the Central Himalayas

Glaciers and snow cover are important constituents of the surface of the Tibetan Plateau. The responses of these phenomena to global environmental changes are sensitive, rapid and intensive due to the high altitudes and arid cold climate of the Tibetan Plateau. Based on multisource remote sensing data, including Landsat images, MOD10A2 snow product, ICESat, Cryosat-2 altimetry data and long-term ground climate observations, we analysed the dynamic changes of glaciers, snow melting and lake in the Paiku Co basin using extraction methods for glaciers and lake, the degree-day model and the ice and lake volume method. The interaction among the climate, ice-snow and the hydrological elements in Paiku Co is revealed. From 2000 to 2018, the basin tended to be drier, and rainfall decreased at a rate of −3.07 mm/a. The seasonal temperature difference in the basin increased, the maximum temperature increased at a rate of 0.02°C/a and the minimum temperature decreased at a rate of −0.06°C/a, which accelerated the melting from glaciers and snow at rates of 0.55 × 10⁷ m³/a and 0.29 × 10⁷ m³/a, respectively. The rate of contribution to the lake from rainfall, snow and glacier melted water was 55.6, 27.7 and 16.7%, respectively. In the past 18 years, the warmer and drier climate has caused the lake to shrink. The water level of the lake continued to decline at a rate of −0.02 m/a, and the lake water volume decreased by 4.85 × 10⁸ m³ at a rate of −0.27 × 10⁸ m³/a from 2000 to 2018. This evaluation is important for understanding how the snow and ice melting in the central Himalayas affect the regional water cycle.     

Inter‐annual changes of alpine inland lake water storage on the Tibetan Plateau: Detection and analysis by integrating satellite altimetry and optical imagery

The effects of climate change have a substantial influence on the extremely vulnerable hydrologic environment of the Tibetan Plateau. The estimation of alpine inland lake water storage variations is essential to modeling the alpine hydrologic process and evaluating water resources. Due to a lack of historical hydrologic observations in this remote and inaccessible region, such estimations also fill a gap in studies on the continuous inter‐annual and seasonal changes in the inland lake water budget. Using Lake Siling Co as a case study, we derived a time‐series of lake surface extents from MODIS imagery, and scarce lake water level data from the satellite altimetry of two sensors (ICESat/GLAS and ENVISAT RA‐2) between 2001 and 2011. Then, based on the fact that the rise in lake water levels is tightly dependent on the expansion of the lake extent, we established an empirical model to simulate a continuous lake water level dataset corresponding to the lake area data during the lake's unfreezing period. Consequently, from three dimensions, the lake surface area, water level and water storage variations consistently revealed that Lake Siling Co exhibited a dramatic trend to expand, particularly from 2001 to 2006. Based on the statistical model and lake area measurements from Landsat images since 1972, the extrapolated lake water level and water storage indicate that the lake has maintained a continual expansion process and that the cumulative water storage variations during 1999–2011 account for 66.84% of the total lake water budget (26.87 km³) from 1972 to 2011. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

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．     

Analysis of the hydrological response of a tropical terminal lake,Lake Abiyata (Main Ethiopian Rift Valley) to changes in climate and human activities

Integrated dynamic water and chloride balance models with a catchment‐scale hydrological model (PRMS) are used to investigate the response of a terminal tropical lake, Lake Abiyata, to climate variability and water use practices in its catchment. The hydrological model is used to investigate the response of the catchment to different climate and land‐use change scenarios that are incorporated into the lake model. Lake depth–area–volume relationships were established from lake bathymetries. Missing data in the time series were filled using statistical regression techniques. Based on mean monthly data, the lake water balance model produced a good agreement between the simulated and observed levels of Lake Abiyata for the period 1968–83. From 1984 onwards the simulated lake level is overestimated with respect to the observed one, while the chloride concentration is largely underestimated. This discrepancy is attributed to human use of water from the influent rivers or directly from the lake. The simulated lake level and chloride concentration are in better agreement with observed values (r² = 0·96) when human water use for irrigation and salt exploitation are included in the model. A comparison of the simulation with and without human consumption indicates that climate variability controls the interannual fluctuations and that the human water use affects the equilibrium of the system by strongly reducing the lake level. Sensitivity analysis based on a mean climatic year showed that, after prolonged mean climatic conditions, Lake Abiyata reacts more rapidly to an abrupt shift to wetter conditions than to dry conditions. This study shows the significant sensitivity of the level and salinity of the terminal Lake Abiyata to small changes in climate or land use, making it a very good ‘recorder’ of environmental changes that may occur in the catchment at different time scales. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

强人类活动下半干旱地区湖泊水资源损失过程重建——以岱海为例

湖泊水资源持续损失已经成为影响半干旱地区经济社会发展的主要问题之一.然而,由于缺少长期连续的湖泊动态监测数据,该地区湖泊水资源损失过程及其与气候变化和经济社会发展之间的关系没有得到详细的评估.针对此问题,本文以位于半干旱地区的岱海为研究对象,利用改进型归一化差异水体指数从1986—2020年258景Landsat遥感影像中提取湖泊水体边界,结合湖泊水位数据,重建了近60a岱海水资源量动态变化过程.结果表明：1961—2019年期间,岱海急剧萎缩,湖泊水量共减少9.88×10⁸m³.同时水量变化趋势分段函数拟合结果表明,岱海水量变化可分为3个阶段：1961—1978年,水量损失速率为0.726×10⁷m³/a的缓慢损失阶段;1979—2004年,水量损失速率为2.10×10⁷m³/a的快速损失阶段;2005—2019年,水量损失速率为3.39×10⁷m³/a的加速损失阶段.相关分析表明：岱海水量损失与流域经济社会发...     

抚仙湖北部沉水植被演变规律及其生态指示意义（1987—2020年）

抚仙湖有近210亿m³的优质淡水资源,具有重要战略价值,但是近年来出现水质退化的现象.沉水植被是湖泊生态系统功能维持的重要生物门类,其演变过程能反映和影响整个生态系统的变化,目前还缺乏对抚仙湖沉水植被长期连续地观测记录.本文基于Landsat遥感数据分析了抚仙湖北部沉水植被面积的动态变化,结合气候变化和水质水文要素分析发现：抚仙湖北部湖区沉水植物在1987—2020年间存在先减少后增加的变化趋势;1987—1995年,沉水植物分布面积约占北部湖区面积的1.64%;1996—2010年北部湖区沉水植被分布面积缩减,湖泊处于高水位低营养状态,水位上升是此时期沉水植物面积减少的主要原因;2011—2020年,水位降低,营养增加,营养和水位的共同作用导致抚仙湖北部湖区沉水植物面积显著增加.沉水植物覆盖度变化伴随着沉水植被以苦草为优势种群转为以穗花狐尾藻为优势种群,沉水植被结构转向耐污染性更强的属种.通过抚仙湖北部湖区沉水植被发育与营养、水位等驱动因子的关系分析,建议现阶段需要严格限制入湖氮磷排放,强化水生植被的长期动态监测,构建水量、水质、水生态一体化监测体系,并开展抚仙...     

湖泊生态水位计算新方法与应用

水位是湖泊水文情势的主要特征指标,对湖泊的水量、水质和生物的栖息地等有直接或间接的影响,被认为是湖泊生态系统健康的关键影响因素.如何确定合理的湖泊水位以保证生态系统健康成为湖泊科学研究的重要科学问题.根据湖泊天然水位情势,从天然水文变化中识别多项反映完整水位过程的指标,构建了湖泊生态水位的计算方法.从湖泊天然水位情势中提取出高、低水位的历时、发生时间和变化率等水位指数来表征其生态水位.该方法弥补了传统湖泊生态水位计算方法仅给出最小生态水位的不足,体现了湖泊生态系统健康对水位过程的要求.基于提出的生态水位计算方法和鄱阳湖都昌水位站1952-2000年共49年的日均监测数据,计算了鄱阳湖的生态水位目标值区间,以期为鄱阳湖水利工程生态调度提供决策依据.     

人类活动对青海湖水位下降的影响

青海湖是我国最大的内陆湖泊,位于青藏高原的东北隅。近三十年来由于自然要素和人为活动的影响,湖周生态环境急剧退化,湖水位下降达3.35m,湖面收缩约300多km~2。根据调查研究以及其他方面的资料。青海湖多年平均亏水量4.36×10~8m~3,而人为活动耗水量占亏水量的8.7％。仅占湖面蒸发量的1％。所以,人为耗水与湖水位波动无明显相关,湖水位下降虽然是综合效应,但主导因素是气候变化,并导致湖周生态环境的恶化。