2010—2018年中国北方沙质荒漠化变化分析

荒漠化目前已成为威胁全球生态环境的主要问题。我国北方地区风蚀作用强烈,是土地沙质荒漠化问题最为突出的地区。以沙漠、沙地分布较广的北方6省(区)为研究区,利用遥感技术获取2010—2018年研究区沙质荒漠化演化特征,并将气象、地质等因素进行综合分析,探讨毛乌素沙地、科尔沁沙地沙质荒漠化变化原因。遥感解译结果表明: 2018年北方地区沙质荒漠化土地共35.08万km²,其中重度沙质荒漠化面积11.92万km²,中度沙质荒漠化13.54万km²,轻度沙质荒漠化9.62万km²,主要分布于内蒙古自治区和新疆维吾尔自治区; 2010—2018年,北方地区沙质荒漠化土地面积减少0.73万km²,其中,新疆维吾尔自治区沙质荒漠化面积减少0.48万km²,内蒙古自治区减少0.19万km²,同时有2.78万km²沙质荒漠化土地程度减轻。以毛乌素沙地和科尔沁沙地为典型研究区,对比两沙地生态地质条件差异,总结了沙质荒漠化好转、加重的原因。研究认为,毛乌素沙地应降低人类活动干扰的影响,以自然恢复为主; 科尔沁沙地应加强地下水资源管理,优化植被结构,进一步推进退耕还林、退耕还草工作。研究成果为我国北方沙质荒漠化地区生态保护修复提供了科学参考。     

基于Hydrus-1D模型的毛乌素沙地杨柴（Hedysarum laeve）灌木林土壤含水量模拟

在干旱半干旱区植被恢复与重建过程中,土壤储水量会发生明显变化。土壤水分是限制植被生长的主要因子,运用数学模拟的方法研究植被建设后土壤水分变化特征,能更快预测土壤水分的亏缺情况。本研究选用Hydrus-1D模型,模拟毛乌素沙地典型灌木林杨柴（Hedysarum laeve）群落的土壤水分空间和时间变化,评估Hydrus-1D模型在毛乌素沙地杨柴人工林地的适用性。以杨柴生长季为研究期,通过调查的各项实测值带入Hydrus-1D模型并对参数进行优化后模拟杨柴群落土壤水分时间和空间的变化过程,利用同时间段Watchdog土壤水分监测仪连续监测的不同土层土壤含水量数据作为对照值验证其模拟值的适用性。结果表明：研究区飞播杨柴灌木林地不同深度土壤水分实测值与模拟值的决定系数0.55—0.78,均方根误差0.005%—0.0143%,实测值与模拟值具有较好的一致性,说明Hydrus-1D模型适用于模拟毛乌素沙地杨柴灌木林土壤剖面的水分变化。     

毛乌素湖盆滩地湖水与地下水交互作用分析

湖水与地下水交互作用对于水资源合理开发与利用有着重要意义。基于温度示踪的原理，采用解析法、数值法2种方法，分析了湖床底部埋深0~0.4 m湖水与浅层地下水交互关系，并与水动力学方法进行了对比。结果表明，2018年5月20日至28日，湖水与地下水之间的垂向渗流速度为2×10-7~1×10-6 m/s，且在埋深0.4 m时大于埋深0.2 m处。降水会对解析法的结果造成一定影响，0.4 m处受到降雨影响表现为一定的滞后性。无降雨干扰情况下，数值法与水动力学方法估算结果较为吻合，且3种方法的计算结果处于同一数量级。同时，湖床沉积物体积热容和孔隙度2种参数对计算结果影响较大。在半干旱地区湖水与地下水交互研究中，数据较完备时，数值模拟法是更好的选择。      

Landsat 5 TM沙丘迁移场的误差消除与时序反演：以毛乌素沙地西北部沙丘为例

通过COSI-Corr软件处理Landsat 5 TM可以较好地量化沙丘的迁移模式和速度大小,为防沙治沙工程的实施提供具体的指导和建议。目前关于Landsat 5 TM迁移场误差源分析和时序反演研究仍然较少。本文以毛乌素沙地西北部为研究区域获取了1991年—2000年的沙丘迁移时间序列和年平均速度场,发现Landsat 5 TM迁移场的主要误差为轨道误差、姿态角误差和失相关噪声,这些误差消除后,精度相继提升23%—34%、4%—20%、2%—5%,再利用最小二乘法反演后可提升13%—14%。监测结果表明,1991年—2000年毛乌素沙地西北部沙丘向东南方向持续推进,最大速度可超过6 m/a,但受到西北—东南向的风力作用下,沿西北—东南向存在周期性往返运动;研究区域速度为0—1 m/a的占63.9%,大于3 m/a的则只有4.2%。Landsat 5 TM的误差消除和时序反演能有效地提高迁移场精度,进而获取更加准确可靠的时间序列。与以往研究不同的是,沙丘迁移场的误差消除和时序反演后可以更细致地反映出沙丘地表的实际风能环境。