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.     

近47a来青海湖流域气候变化分析

选取青海湖流域内及临近7个气象站点,对各站1959～2005年的降水和气温数据采用泰森多边形法进行了计算,并运用Mann-Kendall方法对其变化趋势进行了分析,同时对流域近47 a的气候变化与青海湖水位变化做了相关分析。结果表明:①青海湖流域近47 a来降水存在明显的阶段性变化,20世纪60年代、80年代、90年代降水都呈上升的趋势,70年代为下降趋势;同时年、夏季降水有增加的趋势。②同时期气温存在显著的上升趋势,尤其是冬季增温显著,年变化倾向率达到0.53℃/10 a,1987～2000年与1961～1986年相比,平均气温增加了0.79℃,显著高于全国水平。③青海湖流域近47 a来春、夏、秋、冬陆面蒸发变化倾向率均为正值,夏季陆面蒸发增加趋势显著,年变化倾向率为4.17 mm/10 a。④流域降水量对湖水位的年变化、布哈河径流、沙柳河径流有着显著的影响;在9 a尺度上讲,未来5 a流域秋季降水处于上升阶段,湖水下降会有所减缓或者回升。     

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.     

卫星测高数据监测青海湖水位变化

为了验证Cryosat-2/SIRAL数据监测湖泊水位的能力,提高其提取湖泊水位变化的精度,以青海湖为研究对象,利用主波峰重心偏移法、主波峰阈值法、主波峰5-β参数法、传统重心偏移法、传统阈值法和传统5-β参数法6种算法对Cryosat-2/SIRAL LRM 1级数据进行波形重跟踪,提取青海湖2010—2015年湖泊水位,对比不同算法获取水位的精度,并结合Envisat/RA-2 GDR数据,延长水位变化时间序列,获得青海湖2002年—2015年的水位变化信息。结果表明,主波峰5-β参数法提取湖泊水位的精度最好,均方根误差为0.093 m;对于GDR产品中LRM模式的3种数据,基于Refined OCOG算法的数据更适合湖泊水位的提取;青海湖2002年—2015年水位整体上涨,水位平均变化趋势为0.112 m/年,年内水位变化呈现明显的季节性。     

近30年来青海湖地区气温、地温及冻土变化分析

本文以青海省刚察、海晏、共和、天峻4个站代表青海湖地区,利用1981-2014年的气温、地温及冻土资料,对青海湖地区气温、地温及冻土变化进行分析,得出:青海湖地区的气温变化称逐渐升温的态势,这同全球的气温变化趋势一致,均为升温的态势,青海湖地区年平均气温的升温率为0.55℃/10a,变暖的季节主要是冬季;青海湖地区的地温变化同气温变化基本一致,也称逐渐升温的态势;最大冻土深度的变化与地温变化的关系并不明显,而与极端最低气温有着反相关。     

青海湖水量平衡各分量的计算及变化

利用青海湖流域1958～2007年气象、水文资料和大小型蒸发量对比观测资料,计算了青海湖月季年降水量、蒸发量、入湖地表(下)径流和水位高度变化序列,并应用气候诊断方法分析了这些要素的年代际变化规律及其特点。结果表明:1958年以来,青海湖湖面年降水量(蒸发量)、入湖的年地下径流(地表径流)呈缓慢增多(减少)的趋势,月平均最高水位,正好处在湖面降水量最大、水面蒸发量相对较小和入湖地表(下)径流总量偏大的时段之内。年水位高度变化呈明显的下降趋势,年水位高度的变化倾向率为每10a下降0.734m。在1960～2007年的48a中,水位持平和上升年份只有15a,占总年数的31.4%,而水位下降年数为33a,占总年数的68.8%。水面年蒸发量大于900mm(小于875mm)的17 a(22 a)中,有1.2a(12a)水面下降(上升),流域年降水量及径流明显偏多的当年和次年水位上升,反之则水位下降。如果将来的气候与近48a类似,水位每年平均下降6.79cm,水位还要持续下降83a,一直到2090年水量收支才能达到平衡,那时水位才不再下降。     

青海湖周边入湖河流近半数已经干涸

<正>资料图片:青海湖自然保护区管理局与中科院南京地理与湖泊研究所合作开展的调查显示,中国最大内陆湖泊——青海湖周边入湖河流近半数已经干涸。     

青海湖流域水量平衡要素的估算

本文对青海湖流域水量平衡各要素进行了讨论，并根据现有实测资料和经验公式着重对液域水量平衡起关键作用的流域平等降水，陆面蒸发和地表径流进行了计算。