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。     

1999-2010年陕甘宁黄土高原区荒漠化空间特征

荒漠化是中国当前面临的主要生态环境问题之一。本文以长时间序列的遥感数据NDVI为基础,关注其年际动态变化特征,选取植被降水利用率作为评价指标,利用时间序列分析方法和残差法,评价陕甘宁地区1999-2010年的荒漠化发展态势以及人类活动在土地退化中所起的作用,并初步讨论荒漠化逆转问题。结果表明：近12年,陕甘宁地区大部分地区植被功能显著增强,生态环境状况趋于好转,尤其在研究区域的中部以及黄河沿岸生态环境趋于好转较明显,只有极少数地区出现退化现象。陕甘宁地区植被生态功能适宜年降水量在300~500 mm区间,当年降水量大于500 mm时,植被功能恢复能力会出现衰退趋势。在研究区,人类活动主要表现为正作用,只有1.65%表现为负作用较少,且为不显著负作用,分布零散。干旱区、半干旱区荒漠界线不稳定,容易造成荒漠化逆转的假象,误导人们对荒漠化逆转评价。因此,判断荒漠化逆转问题要在特定的时空尺度上,同时要结合当年的气候以及人类活动的因素影响进行分析。     

北方农牧交错带东段土地水蚀荒漠化监测——以扎鲁特旗为例

以20世纪80年代末和2000年TM影像作为信息源,经合成、增强、几何纠正、镶嵌和人机交互判读并结合野外调查提取土地水蚀荒漠化信息,建立土地水蚀荒漠化空间数据库,结果表明:研究区水蚀荒漠化率为10.64%,以轻度侵蚀为主。水蚀荒漠化空间分异明显,在北部中山区形成三个集中分布区。研究期内土地水蚀荒漠化动态为整体扩展,局部逆转,程度加强;中度、强烈和严重水蚀面积增加,轻度的减少;发生逆转的主要为轻度水蚀土地。人类不合理的经济和社会活动与脆弱的自然条件耦合是研究区土地水蚀荒漠化发生并扩展的全部原因。因此要从控制人口增长,调整不合理的土地利用方式和强度,加强生态环境管理入手,高度重视农牧交错带东段退化土地的综合防治,为区域可持续发展提供良好的生态环境。     

黄河流域2000—2020年土地沙漠化遥感监测及驱动力分析

黄河流域是国家生态安全的重要屏障,其沙漠化治理是夯实流域高质量发展基础的关键环节。在2000年以来中国北方沙漠化整体逆转的背景下,本研究对黄河流域2000—2020年的沙漠化过程进行了遥感监测,并采用定量方法揭示了驱动流域沙漠化过程的主要因素及其相对贡献率。结果表明：（1）黄河流域的沙漠化土地主要集聚在流域中上游,且以中度和重度沙漠化土地为主;2000—2020年流域沙漠化土地净减少7 529 km2,减少了5.6%,其中,极重度沙漠化土地持续减少了47.1%,而轻度、中度和重度沙漠化土地有所增加,且增加趋势于2010年后明显放缓;空间上,沙漠化土地进一步向流域上游缩聚。（2）沙漠化逆转区在流域内分布广泛,面积为35 542 km2,占比26.5%;沙漠化发展区分布相对零散,面积为2 823 km2,占比2.1%;沙漠化逆转与发展分别以向较其自身沙漠化程度轻一级和重一级的沙漠化土地的转移为主,且2010年后转移趋势同样明显放缓。（3）黄河流域2000—2020年的沙漠化动态区内,由气候变化和人类活动共同驱动的面积占比为89.67%,由单独的气候变化和单独人类活动驱动的面积占比分别为7....     

2000—2015年中国荒漠化土地识别和监测

荒漠化是生态退化的极端表现形式,包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱区的土地退化。快速和准确地识别中国荒漠化地区,是防范和治理荒漠化的关键。针对2000-2015年我国陆地生态系统NPP的变化趋势、稳定性和荒漠化敏感性进行了综合分析,构建了识别荒漠化土地的技术方法。结果表明：（1）近16 a以来,我国内蒙古阴山以南、新疆天山以北、西藏阿里地区、长江以南大部地区,植被净初级生产力均出现了不同程度的下降趋势,且一半以上的区域处于植被生态系统不稳定状况;在全国56.2%的国土属于荒漠化敏感区内,上述区域容易受气候、自然条件、人为干扰等影响而发生荒漠化。（2）2000年以来,我国土地荒漠化退化区域面积约20.74×10⁴ km²,占国土总面积的2.16%。主要为五大分布区域,即内蒙古高原中部的典型草原和荒漠化草原区、新疆天山-阿尔泰山山地草原区、新疆塔里木河下游的温带荒漠和绿洲区、青藏高原的阿里-昆仑山高寒荒漠区、青海省的青南山高寒草原区。（3）荒漠化进程伴随有生产力下降、植被盖度降低和地表温度不断攀升的地表关键参数演变特征,荒漠化的形成受气候影响显著,降雨的减少是造成土地荒漠化进程突出的主要因素;人类活动、不合理的种植业、畜牧业等在一定程度上对土地荒漠化起到推动作用。     

气候变化和人类活动对信江流域径流影响模拟

以1960―1990年为基准期、1991―2005年为影响期,使用HSPF（Hydrological Simulation Program-Fortran）水文模型定量分析了影响期气候变化和人类活动对信江流域径流的影响及其各自的贡献率。结果表明：1）相对于1960―1990年,1991―1995、1996―2000年的年平均径流深分别增加了271.9和246.3 mm,2001―2005年的年平均径流深减少64.1 mm。其中,气候变化对径流的影响分量在65.6%~88.0%之间,人类活动对径流的影响分量在12.0%~34.4%之间。2）人类活动对极值流量有影响。在影响期,年最大7 d平均流量和最大15 d平均流量模拟值大于对应的实测极值流量。3）在气候变化因子中,流域降水量的增加,是引起20世纪90年代信江流域径流显著增大的主要原因,其次是蒸发量的下降;人类活动包括植树造林、城市化以及水利工程修建,是影响流域径流变化的次要原因。     

气候变化和人类活动对中国地表水文过程影响定量研究

利用中国372个水文站月径流数据（1960-2000年）及41个水文站年径流数据（2001-2014年）,采用基于Budyko假设的水热耦合平衡方程,构建气候变化和人类活动对径流变化影响定量评估模型,在Penman-Monteith潜在蒸发分析基础上,进一步分析气象因子对径流变化的弹性系数,量化气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明：① 中国北方地区流域径流变化对各气象因子弹性系数明显大于中国南方地区。就全国而言,径流变化对各因子的弹性系数为：降水>土地利用/土地覆盖变化（LUCC）>相对湿度>太阳辐射>最高气温>风速>最低气温;② 1980-2000年,气候变化总体上有利于增加中国年径流量,而降水对年径流量增加的贡献最为显著;③ 1980-2000年,中国南方流域中,气候变化对年径流变化的影响以增加作用为主,而北方流域,以减少年径流作用为主。对中国大多数流域径流变化而言,人类活动的影响主要以减少年径流量为主。2001-2014年,气候变化以减少径流量为主,人类活动对径流变化的影响程度明显增强,气候变化与人类活动对径流变化的贡献率分别为53.5%、46.5%。该研究对气候变化与人类活动影响下,中国水资源规划管理、防灾减灾及保障水资源安全具有重要理论与现实意义。     

气候变化和人类活动对盐池县植被净初级生产力的影响

为定量区分退耕还林还草背景下北方典型农牧交错带植被变化过程中气候变化和人类活动的相对贡献率,以宁夏盐池县2000—2020年植被变化为研究对象,基于MODIS13Q1-NDVI数据、地表覆盖数据和气象数据,采用Thornthwaite纪念模型和CASA（Carnegie-ames-stanford approach）模型分别估算了逐年的潜在净初级生产力（Potential net primary productivity, PNPP）和实际净初级生产力（Actual net primary productivity, ANPP）。综合运用趋势分析、相关分析和差值比较法分析了2000—2020年盐池县净初级生产力（Net primary productivity, NPP）时空变化特征及其驱动力,并定量确定了气候因子和人类活动对盐池县植被变化的相对贡献率。结果表明：（1） 在2000—2020年盐池县NPP总体呈上升趋势,但存在着显著的空间异质性,主要表现为植被NPP改善区面积远大于NPP退化区面积,且改善或退化程度也存在显著的空间分异。植被改善区主要分布于荒漠、荒漠草原等退耕还林还草工程区域和灌溉区,而植被退化区则分布于荒漠和荒漠草原的边缘地带。（2） 植被变化归因分析表明,在植被改善区,气候变化和人类活动共同主导驱动了植被的改善,但气候变化的相对贡献率（59.77%）大于人类活动的相对贡献率（40.23%）,而在植被退化区,人类活动的相对贡献率（91.77%）则显著高于气候变化的相对贡献率（8.23%）。（3） 驱动力分析表明,研究区植被NPP变化与降水量呈显著正相关,而与气温的相关性较弱;而人类活动是驱动植被退化区NPP下降的主要原因,但负向影响力有所减弱。总体而言,气候变化是植被改善区的主要驱动力,而人类活动是植被退化区的主要驱动因素,两者共同作用则使盐池县整体生态环境得以改善。     

祖厉河流域降雨径流泥沙变化特征研究

祖厉河流域位于年降水量200～400 mm之间过渡带,是气候变化最敏感和最为复杂的区域之一。运用祖厉河流域1955-2013年径流量、输沙量与年降雨量的变化趋势、时段特征进行了分析。结果表明：祖厉河流域降雨量、径流量和输沙量存在年际变化大、逐年减小的变化趋势;年降雨量在1995年出现突变点,降雨量存在明显的丰水和枯水变化,丰水时段（1955-1989年）年降水量为376.2 mm,枯水时段（1990-2013年）年降水量为224.9 mm;径流量和泥沙量的突变点分别出现在1995年和2000年;依据UF_k值信度变化趋势,将径流量、输沙量变化分为非显著减少（1955-1971年）、显著减少（1972-1985年）、较显著减少（1986-2000年）和极显著减少（2001-2013年）四个时期。     

古尔班通古特沙漠南缘荒漠化过程演变的景观格局特征分析

荒漠化过程是荒漠化研究的核心问题。以1977年MSS,1990年、2010年TM和2001年ETM+四个时期为遥感影像数据源,研究了近40 a古尔班通古特沙漠南缘荒漠化过程演变的景观格局特征。结果表明:(1)近40 a古尔班通古特沙漠南缘荒漠化过程演变经历了微弱逆转-加剧-逆转变化,荒漠化处于正逆交替动态变化中,总体上呈逆转趋势。(2)不同时期荒漠化过程演变格局特征呈波动性变化,以2001年为分水岭。近40 a来轻度和中度始终为主导作用,且有增强趋势。(3)年降水量与归一化植被指数(NDVI)相关系数达0.805,有明显正相关关系。年降水量对荒漠化具有显著作用,且其影响明显大于年均气温。(4)荒漠化过程景观格局特征对年降水量有明显响应。不同时期荒漠化过程演变中斑块密度随着降水量的增加总体呈减小趋势,年降水量达到184.4 mm,斑块密度趋于稳定,景观破碎度和景观异质性趋于稳定。随着降水的增加,轻度荒漠化类型破碎度呈逐渐减小趋势;中度荒漠化土地破碎度呈波动式变化;重度荒漠化破碎度波动下降趋势。(5)近40 a来气候变化是古尔班通古特沙漠的荒漠化与景观格局演化主要因素,但人为因素不容忽视,预示着未来干旱区荒漠化处于继续逆转趋势中。     

气候变化和人类活动在沙漠化过程中相对作用评价综述

气候变化和人类活动是导致沙漠化的两大驱动力,系统评价两者在沙漠化过程中的相对作用对于深入理解沙漠化过程的驱动力作用机理以及开展防沙治沙工作具有重要的意义。本研究从定性-半定量和定量研究两个方面对目前气候变化和人类活动在沙漠化过程中相对作用评价方法进行了系统的梳理,认为目前的评价方法存在着主观性强、可重复操作性差、多基于行政单元而缺乏在连续的空间域上来评价气候变化和人类活动相对作用等不足。基于对以往研究的总结和笔者近阶段的相关研究成果,笔者认为开展气候变化和人类活动在沙漠化过程中相对作用的评价工作关键是突破两类驱动力相对作用在连续的空间域上进行评价和表达这一瓶颈的制约,并提出了以定量研究为核心,以NPP为衡量气候变化和人类活动在沙漠化过程中相对作用的公共指标,通过拆分“驱动力作用-沙漠化土地动态响应”这一生态过程为若干可能情景来构建气候变化和人类活动在沙漠化过程中相对作用评价方法的思路。此外,在进行定量评价时,还需要考虑结果验证以及评价尺度这两个重点问题对评价结果和结论的影响     

1976-2007年青海省刚察县土地沙漠化驱动力分析

土地沙漠化是青海湖沿岸地区最严重的生态环境问题之一.本文选取青海湖北岸的刚察气象站19582007年的气象数据和刚察县1976-2007年的社会经济资料,对近30年来刚察县土地沙漠化的驱动力进行主成分分析.结果表明,1976-2007年,刚察县沙漠化土地面积的增加是自然因素和人为因素综合作用的结果,尤以年平均风速和耕地面积变量的贡献率最大.刚察县沙漠化土地的扩张在不同时间段的影响因素不同.1976 1987年,沙漠化面积的扩张是气温逐渐回暖、降水回升的过程中人为因素影响的结果;1987 1995年,沙漠化土地增加了17.28 km2,沙漠化土地的扩张是自然因素和人为因素叠加的结果,以自然因素为主导,人为因素起加剧的效果;1995 2007年,在暖湿、风速降低的气候环境下,沙漠化土地的扩张是人为因素作用的的结果.沙漠化扩张过程是高寒脆弱不稳定的生态系统在气候干湿波动、人类活动与沙漠化土地之间复杂的相互反馈作用下形成的.     

气候变化和人类活动在沙漠化过程中相对作用评价综述(英文)

Climate change and human activities are the two kinds of driving forces in desertification,and assessing their relative role in desertification is of great significance to deeply understanding the driving mechanisms and preventing desertification expansion.This paper has systematically reviewed the progress of the researches on assessing the relative role of climate change and human activities in desertification from qualitative,semi-quantitative and quantitative aspects respectively.The authors found that there were still some problems in the previous researches.For example,the subjectivity in assessment was obvious,the assessment cannot be easily repeated,and the assessment and its results were always based on administrative regions and less taken and expressed in a continuous space.According to the progress of previous researches and the works conducted by the authors recently,we put forward a quantitative approach by selecting NPP as a common indicator to measure the relative role of climate change and human activities in desertification and dividing the ecological process of "driving force effect-dynamic response of desertified land" into several scenarios.Meanwhile,validation and scale of assessment should be taken into account when quantitative assessment of the relative role of climate change and human activities in desertification are carried out.     

中国北方草原沙漠化发展过程及其成因分析——以内蒙古苏尼特左旗为例

利用遥感监测和实地调查研究相结合的办法,研究分析了中国北方草原沙漠化动态变化趋势和发展原因。结果表明:苏尼特左旗沙漠化形势非常严峻,包括北部广阔草原地区的沙漠化和南部沙丘活化两大类型。苏尼特左旗在过去30余年里,沙漠化土地总面积在增加,而沙漠化指数（ADI）在2000—2005年间略有减小,反映出2000—2005年间研究区沙漠化程度略有恢复。研究区两大类沙漠化土地发展变化趋势并不相同,草原沙漠化在过去30余年里一直在发展,由斑块状向片状发展;而沙丘活化则在1973—1987年间强烈发展,在1987年以后则呈现出恢复逆转的态势,沙丘活化对气候变化表现出较高的响应,揭示出苏尼特左旗南部沙漠化的发展受人类活动影响较小,主要与气候变化有关。北部大面积的草原沙漠化与气候变化趋势不完全一致,主要随着人类过渡放牧活动或者大规模保护恢复活动,而发生沙漠化严重程度的加剧或减缓。苏尼特左旗的沙漠化发展状况表明,中国北方草原沙漠化发展以人类活动占主导地位,且以斑块状向连片发展为主要形式,其中围绕居民点和水源的沙漠化发展最为突出。实践表明,科学管理人类活动完全可以减缓甚至恢复中国北方草原区的沙漠化土地。     

近50年来毛乌素沙地的沙漠化过程研究

根据野外考察、应用遥感和地理信息系统技术对毛乌素沙地进行动态研究表明，50年代沙漠化土地面积约为12900km^2，到了70年代中期达41110km^2,80年代后期，减少为32590km^2，至1993年又下降到了30650km^2。50-70年代是沙漠化土地迅速发展的时期，而进入80年代以后，总体上是处于逆转过程中，已有近9460km^2的沙漠化土地得到了治理，这主要得益于“三北”防护林工程的实施和当地政府与干部群众积极开展沙漠化防治的努力，也进一步证明了：沙漠化主要是人类造成的，也只有人类能够控制它。     

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。     

陕北榆林地区土地覆被变化分析

基于1981~2001 年NOVAA/AVHRR 和1998~2004 年SPOT VEGETATION 归一化植被 指数(NDVI) 数据, 对榆林地区植被动态变化进了定量研究, 并且利用多年气象数据分析了降水 和温度变化情况。结果表明: 榆林地区植被有了明显改善, 其改善状况集中于8、9、10 月份; 植被 覆被变化具有明显的区域差异, 北部植被覆盖改善的趋势明显, 且变化比较平稳; 南部增加趋势 不明显, 有的地方还呈下降趋势, 变化幅度大。     

科尔沁地区现代沙漠化过程的驱动因素分析

基于近50a科尔沁地区沙漠化土地发展-再发展-逆转的时空变化的研究结果, 以气候波动和人类活动变化作为主驱动因子, 探讨现代沙漠化过程的驱动因素的作用。近40多年气候的波动在一定程度上直接地通过不同时期的降水-温度组合影响着沙漠化的进程, 间接地通过人类对气候波动的响应而产生的经济活动来加速沙漠化的进程。尽管科尔沁地区的气候驱动因子呈现出有利于沙漠化发展过程的趋势, 但在近10多年来, 这种驱动力的作用被有利于沙漠化逆转过程的驱动力所抵消。人类活动是研究区沙漠化过程中更加活跃的驱动因子, 体现在土地利用方式的转变和强度的增加, 以及由此而产生的对自然植被群落毁灭性的破坏而加速了沙漠化的进程。以土壤风蚀为例, 这种加速可以是自然条件下的4~10倍; 随着沙漠化程度的加剧, 所产生的在土壤养分、生物多样性和生物生产量等方面退化的加速也与自然条件下的情况相差3~10倍以上。同样是人类活动, 在合理的土地利用、采取各种沙漠化防治措施的情况下, 又可使沙漠化过程逆转。从这一点上来说, 人为驱动因素应是起绝对主导作用的。     

人文因子在荒漠化中的作用

分析四个典型区荒漠化的形成条件、历史过程与现代过程,从而阐明人文因子在荒漠化中的作用,得出荒漠化历史过程是自然过程、现代过程是人为加速过程的结论,其中荒漠化现代过程中人文因子的作用占60%。