应用陆地卫星TM数据判别湿地生态系统--以辽宁阜新地区为例

辽宁省阜新地区东北部有一片广阔的沼泽湿地区域,富有含多种动植物区系群的植被类型.然而,由于多年的河流改道、气候干燥使得原始沼泽地开始干涸.经济的发展导致湿地不断地被开发,湿地中有机物的衰减造成水禽类数量的锐减.因此,为适当地保护、规划和管理而对湿地区域进行判别并填图是十分重要的.国家已拥有许多根据航片判别的湿地图录,但这些图录中还存在着航片解译及填图过程中产生的人为误差.因为小型湿地一般不易与周围小规模的高地区别开来,所以它们可能未被绘在地形图上.卫星数据的应用提供了一种解决此问题的方法,因为计算机能够判别最小的潜在的湿地区域,这是人类裸眼所不能辨别出来的.本研究正是以此为基础的.随着一种利用陆地卫星TM数据来判别湿地的新技术的应用,对于高植被区域或水体的识别受到了更多的重视,因为这些区域成为湿地的可能性较高.所获得的结果根据地面实情并利用现有资料如地形图和航片等进行了评估.陆地卫星TM数据为湿地填图提供了一种既快捷又具成本效益的方法.在中国,所有地区的这种图像一般都可获得,并且有保存完好的历史档案,这便容许我们选择最合适的不同季节的图像进行分析.     

全新世湖泊沉积物TOC、C/N和δ^13Corg对千年尺度气候变化的响应

湖泊沉积物有机地化指标在古气候解释中具有复杂性和多解性。TOC、C/N和δ^13Corg作为3种常用的有机地化指标,现已广泛运用于东、中亚全新世气候变化研究中。以这3种指标为例综述了东、中亚全新世湖泊沉积有机地化指标的变化机制及影响因素。根据数据的综合分析与对比,大部分湖泊全新世沉积物TOC百分含量较高时,C／N比值也较高。这与沉积物有机质的来源有关,因两者TOC和C／N作用机制不同,也存在少数湖泊,其两者对应关系不明显;同一湖泊δ^13Corg与TOC及δ^13Corg与C／N对应关系相似;由于不同区域影响有机地化指标的因素不同,TOC、C／N和δ1^3Corg间的关系存在区域差异,据此可将研究区分为中纬度地区、青藏高原区和低纬度季风区。上述区域规律存在于研究中所选的大部分湖泊,由于有机地化指标作用机理的复杂性,也存在不符合这种规律的湖泊,因而上述结论有待于进一步讨论。     

青藏高原班公错与达则错水温时间序列分形特征

拟根据2012-2013年青藏高原地区班公错、达则错不同深度水温的连续监测数据还原湖泊动态变化过程。不同时期水温数据的系统分析结果表明:(1)在横向上,两湖水温日变化不明显,变幅在1℃以内;水温随季节性变化更为明显,均在8月水温达到最大值,5m深度处季节性水温差可达17℃。(2)在纵向上,班公错在夏季存在明显分层,分层深度在20m左右,属于双季对流湖;达则错在16m深度处具明显分层,属于不完全混合湖。通过分形理论对2012-2013年水温时间序列进行了R/S分析,发现两湖在水温结构格局上均存在长程正相关,与湖泊分层的结果吻合,且班公错在未来一段时间内仍将持续。      

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区1986-2013年湖泊演变

湖泊变化敏感地记录着气候变化的信息。以科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区为研究区,利用多时相TM/ETM+遥感影像,基于遥感和GIS技术提取研究区1986-2013年湖泊个数与面积信息,分析其变化规律及空间分异特征。在此基础上,联系降水量、蒸发量等气候要素和以人类活动影响为主的时间因子t,采用多元统计分析方法对研究区湖泊面积进行了模拟分析。结果表明:(1)研究区小型湖泊近30年间面积和个数均发生了不同程度的变化,其变化趋势与降水量呈现很强的正相关,与蒸发量呈较强的负相关,人类活动对小型湖泊面积的影响不太显著,随着时间的推移,研究区湖泊面积趋于萎缩,这种萎缩主要归因于气候的干化;(2)研究区t年湖泊面积A_t与前一年湖泊面积A_t-1、t年降水量P_t和蒸发量E_t存在较强的相关关系;(3)1986-2013年研究区典型湖泊--王巴哈嘎湖泊总体上呈萎缩状态,但不同方向上既有萎缩也有扩张,Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ区域(以北向为0°,顺时针每45°一个区域,并顺序标记为Ⅰ~Ⅷ区域)萎缩,其他区域扩张,其中以Ⅱ、Ⅲ、Ⅷ、Ⅳ区域为主导变异方向,Ⅵ方向次之,其他方向变化缓滞。研究成果不仅为科尔沁沙地生态系统的健康维持提供技术支撑,对其他同类地区湖泊环境的研究也具有指导作用。     

近35 a来新疆干旱区湖泊变化及原因分析

应用“3S”技术,以流域为单元,对新疆干旱区1975-2010年近35 a来湖泊的变化进行了研究。研究结果表明：湖泊总体呈数量多、规模小的特点,以天然湖泊为主,湖泊分布面积最大的流域为准噶尔内流区、分布数量最多的流域为塔里木内流区;35 a来湖泊的变化呈1975-2000年数量与面积增大、2000-2010年数量与面积减少的特征;天然湖泊与人工湖泊变化差异显著,天然湖泊数量与面积均呈先增加后减少的变化特征,而人工湖泊数量及面积均呈持续增加的变化特征;1975-2000年各流域湖泊面积均增大,2000-2010年除伊犁河内流区外,各流域湖泊面积均大幅度减小;影响新疆干旱区湖泊变化的主要气候因素是降水与气温,人类活动是流域间湖泊变化幅度与变化趋势差异的主要影响因素,也是影响天然湖泊与人工湖泊变化趋势差异的主要原因。     

黑河调水以来额济纳盆地湖泊蒸发量

在GIS技术支持下结合气候条件的变化,对黑河调水以来额济纳盆地的湖泊面积变化和蒸发量变化进行分析.结果表明:额济纳盆地湖泊主要包括东、西居延海和进素土海子,各湖泊在2002年7月后陆续恢复,其中东居延海2004年后常年蓄水,进素土海子在2008年后常年蓄水,西居延海为季节性湖泊.盆地内湖泊总面积最大达到103.85 km²,年蒸发量最大达到1.79×10⁸ m³.湖泊除受地表调水补给外,还受地下径流补给,2005年后东居延海每年接受地下径流净补给量约2500×10⁴～3000×10⁴ m³.     

内蒙古巴丹吉林沙漠400年来大气沉降 Hg的湖泊沉积记录

Hg污染具有全球性,人类活动较少地区的湖泊沉积物对长距离输入的大气沉降Hg变化敏感。巴丹吉林沙漠中发育了约142个沙漠丘间湖泊,是研究大气沉降Hg记 录的理想材料。选择巴丹吉林沙漠东南部的宝日陶勒盖湖泊进行湖泊钻探,结合²¹⁰Pb_uns和¹³⁷Cs核素测年及THg沉积通量计算,重建了400年来巴丹吉林沙漠湖泊的THg沉积记录,并探讨了影响沙漠湖泊THg沉积的影响因素,评估了自然背景和人类活动的影响。结果表明：(1)沉积物中THg含量分布范围为1.5~17.5 ng/g,富集系数和沉积通量的分布范围分别为0.3~4.5和2.9~38.9 μg/(cm²·a)。 THg含量、富集系数和沉积通量均表现为在岩心上部近几十年富集。(2)近400年来,湖泊沉积物中背景THg(THg_岩石风化)通量变化相对稳定,主要受控于附近物源供给和区域风沙活动。大气沉降THg(THg _大气)通量自20世纪30年代以来呈逐渐增加的趋势,很大程度上反映了近几十年来人为源大气沉降THg的增加。但20世纪30年代以来岩心局部的大气沉降THg通量的峰值可能还受全球变暖和湖泊生产力增加 的影响,而20世纪30年代之前出现的峰值可能与“小冰期”冷期强烈的区域风沙活动有关。巴丹吉林沙漠湖泊400年来的THg_大气沉积通量变化与全球Hg产量和冰心中的大气Hg含量变化记录一致,是沙漠 地区大气沉降THg的可信纪录。     

白洋淀湖泊表层花粉通量特征及来源途径分析

白洋淀湖面捕捉器样品、湖底捕捉器样品和湖泊表层沉积物样品花粉组合及花粉通量均能较好地反映地方和区域植被特征。湖面捕捉器花粉通量明显低于湖底捕捉器,通过对比湖面、湖底捕捉器花粉通量,发现白洋淀湖泊有91%以上的花粉由地表径流携带而来。判别分析结果表明:湖水和空气在花粉传播和沉积过程中均存在对花粉的搅匀和混合作用,样品类型间花粉组合差异大于样点间差异,花粉来源途径的不同对湖泊花粉组合影响明显。     

内蒙古西部额济纳古湖小狐山剖面有机质与碳酸盐组成及其古环境意义

通过对内蒙古西部额济纳古湖小狐山剖面沉积物中总有机碳（TOC）、总氮（TN）和碳酸盐（CaCO₃）含量的测定,分析了沉积物中有机碳来源和无机碳酸盐成因,结果表明在额济纳古湖相沉积物中TOC与TN含量呈同步变化规律TOC/TN(9.91～10.16)较稳定,其有机质为湖泊自生藻类和外源维管束植物共同提供。沉积物中有机质含量受温度、降雨量变化控制,当气候暖湿时,沉积物中有机碳含量高,气候冷干则有机碳含量低,因此,有机碳含量是所研究剖面气候温湿与干旱（冷）的有效环境指标。湖泊自生碳酸盐含量则由湖区有效湿度和生物量的共同控制,其稳定碳同位素指示有效湿度的大小。粒度,特别是小于2μm组分含量与水动力和搬运介质相关,其组分含量大于5％时为湖相沉积且随其含量增加指示水深加大。根据沉积物中有机碳、碳酸盐、无机碳同位素和粒度,并结合剖面岩相特征,探讨了研究区该时段（按剖面深度划分）气候变化和湖泊演化历史：  ？～38.15 ¹⁴C kaB.P.(1039～949cm)湖区气候为冷干环境特征,风沙盛行;   38.15～31.73 ¹⁴C  kaB.P.(949～780cm)气候环境逐步改善,降水量增加,湖泊开始发育并到达湖泊高水位阶段;   31.73～22.79  ¹⁴C  kaB.P.(780～482cm)湖泊水位有所下降,气候有明显的波动,但仍维持在较高的水位上,湖区环境仍为暖湿气候;   22.79～17.37 ¹⁴C  kaB.P.(482～304cm)气候开始变冷变干,湖区有效适度持续减小,湖泊退缩;   17.37～14.00 ¹⁴C kaB.P.(304～178cm)湖泊退出研究点,区域有效湿度小,风沙盛行,存在短暂气候事件,造成暂时性流水;   14～4  ¹⁴C kaB.P.(178～0cm)湖泊开始再度扩张、水位上升,湖水变淡,到该阶段的后期气候又一次发生转变,湖区再度成为干旱环境,有效湿度减小,湖泊开始萎缩、直至消失。