长江黄河源区湿地分布的时空变化及成因

通过整理解译1969年航片、1986年、2000年、2007年以及2013年TM影像数据,对长江黄河源区的高寒湿地分布的时空变化特征进行分析,并结合气象观测数据和人类活动状况,运用主成分分析和灰色关联度法定量分析造成高寒湿地退化的气候因素和人为因素的贡献,并揭示了高寒湿地退化与各环境因子之间的关联性。结果表明:1969年—2013年间,江河源区的高寒湿地面积减少了19.16%,各湿地类型的斑块分离度不断增大;空间上,高寒湿地的退化区主要分布在长江源区的东北部以及黄河源区的北部地区,与该区域冻土的退化有显著的一致性;1969年以来,江河源区的气候呈气温显著上升、相对湿度降低以及降水量微弱增加的暖干化趋势,湿地的退化与气候变化在时间上有明显的同步性,其中气温升高是形成湿地退化格局的主要原因,降水量和相对湿度的变化会对湿地的变化产生重要影响,尤其是对河流和湖泊的影响更为显著;此外,载畜量的变化是影响湿地变化最重要的人为因素。

近45年长江黄河源区高寒草地退化特征及成因分析

根据1969年航片数据、1986,2000,2007年以及2013年TM数据建立的长江黄河源区高寒草地生态系统空间数据集,结合该地区近50年的气候资料以及人类活动状况,分析了长江黄河源区高寒草地生态系统在全球变化背景下的变化趋势及其驱动因素。结果表明,近45年长江黄河源区高寒草地呈现以覆盖度降低、破碎化与干旱化加剧为主的退化趋势,长江黄河源区高寒草地退化的速率在20世纪80年代后期呈迅速增加趋势,2000年后退化速率逐渐降低;气温升高引起的区域的暖干化是导致长江黄河源区高寒草地生态系统退化格局形成的主要原因。过度放牧和人类不合理的开发是导致长江黄河源区高寒草地退化加剧的重要因素。

气候变化背景下青藏高原核心区植被变化的时空特征

全球气候变化已经对青藏高原和高寒地区生态系统产生显著的影响,气温的不断升高和降水格局的不断变化,导致地表植被已经发生了卫星可以检测到的变化。通过利用归一化植被指数(NDVI)最长连续记录,以500 m空间分辨率16 d/次的MOD13A1数据,描述2000—2013年青藏高原核心区土地覆被变化的时间趋势和空间变异性。通过对那曲地区和长江黄河源区(SRYY)土地覆被变化特征和气象资料的比较,发现气候因子在生长期或全年的变化是引起地表植被动态变化的主要驱动力。结果表明,在严重低温胁迫下,那曲西北地区大面积裸地由于气候变暖变成植被覆盖区,而部分植被覆盖区由于降水减少,植被面积和密度呈下降趋势。在长江黄河源区中,随着气温和降水的增加,大部分地区的植被都呈现出转好的趋势,使得低覆盖和中覆盖植被在较大区域内转变为高覆盖植被。在空间上,青藏高原核心区植被动态具有明显的空间异质性:在海拔上,植被分布平均高程呈显著的上升趋势;在坡向上,那曲地区阳坡的植被退化面积明显大于其他坡向;在坡度上,长江黄河源区植被分布的平均坡度比那曲低0.07°。通过对比分析,在青藏高原核心区这种特殊的寒冷干旱环境下,低温和干旱胁迫的变化是导致植被演变的主要驱动力,而气候因素对植被的影响会由于区域地形特征而产生明显的差异。因此,青藏高原核心区植被演变的时空特征是由气候变化和地形特征共同决定的。

1970−2015年黄河三角洲高效生态经济区河湖沼水系水文连通时空演变

以黄河三角洲高效生态经济区河湖沼水系为研究区,解译46 a间的4期遥感影像反映水系结构变化,结合图论方法,在网格尺度评估了结构连通性;利用年径流量及年输沙量数据反映功能连通性的变化.结果表明:沟渠增长率为25%,水库增长了11.65倍;1970−2015年间,β连通性的平均值分别为0.38、0.41、0.41、0.42,γ连通性的平均值为0.14、0.16、0.16、0.17,水系流量连通性的平均值分别为0.31、0.19、0.10、0.12,水系输沙连通性的平均值为0.36、0.21、0.13、0.16;总体上黄河三角洲高效生态经济区水利建设逐渐增多,水系结构变化显著,结构连通性呈增长趋势,功能连通性呈现先下降再小幅增长的趋势,且与人类活动关系密切.本研究从水文连通的角度为人类活动对区域水系结构和功能的影响提供数据支持.

基于水动力过程的城市小微湿地生态补水量与补水路径评估:以北京汉石桥湿地为例

汉石桥湿地自然保护区在北京市涵养水源、调节气候以及保护生物多样性等方面发挥着重要作用。随着近年来华北地区气候暖干化、城市化,汉石桥湿地缺水问题严重,导致其生态严重退化。南水北调等输水工程缓解了北京地区的水资源紧张,为汉石桥湿地生态补水奠定了基础条件。然而,根据汉石桥湿地生态水系网络特征与生物多样性需求,制定科学、高效、可持续的生态补水方案,依然是亟待解决的问题。基于多年观测数据和实地测量结果,从水域面积、芦苇适宜生境、水文连通性3个角度探究确定湿地最适水位及对应生态补水量。研究表明,维持汉石桥正常生态功能的水位在25.7 m以上,最适水位为26.2 m。当超过最适水位后,生态补水的效用逐渐递减并趋于稳定。基于此,研究利用水动力模型对湿地的水动力过程进行模拟,发现单路补水使湿地北部水动力得到显著改善,但整体效果不佳;双路补水既能改善入水口区域水动力情况,又能提升总体水动力条件;而三入水口补水,则可以使水动力改善空间分布更均衡。该研究结果可为提升汉石桥湿地保护区生态补水效率、推进湿地生态系统的可持续发展提供理论支撑。

基于马尔科夫链模型的长江源区土地覆盖格局变化特征

利用长江源区1986、2000与2014年3期的遥感影像,结合实地野外考察获得该地区在这3个时间点的土地覆盖类型图。根据各时期之间的土地覆盖格局的变化确定土地类型之间的转移概率,进一步完成对该地区马尔科夫链模型的构建、检验与预测。结果表明:1986—2014年,长江源区的土地覆盖格局的变化特征符合马尔科夫过程,通过马尔科夫链模型能够对该地区的覆盖格局变化过程进行有效的模拟;长江源区的土地覆被退化趋势明显,湿地、中高覆盖草地等面积不断下降,裸地、沙地以及低覆盖草地等面积则一直在增加;2000年以后,由于三江源区自然保护区的建立以及降水量的增加等因素影响,长江源区的植被退化状况得到明显改善。

铜陵市河湖水系功能连通性评估

以铜陵市河湖水系为研究区,利用土地利用类型、植被覆盖度、降雨侵蚀力、地形等数据,分别计算了针对总氮、总磷通量的功能连通性指数,对比分析了不同流域及其河湖水系的连通性情况,并提出相应的水文连通调控措施.结果表明:基于总氮的功能连通性指数的平均值在菜子湖、岱冲湖、连城湖、白荡湖、枫沙湖、陈瑶湖、顺安河和黄浒河分别为0.90、0.56、0.53、0.38、0.48、0.52、0.82和0.63;基于总磷的功能连通性指数的平均值在菜子湖、岱冲湖、连城湖、白荡湖、枫沙湖、陈瑶湖、顺安河和黄浒河分别为0.63、0.20、0.17、0.01、0.12、0.15、0.56和0.37;总体上河湖连通性差异显著.本研究从河湖功能连通性角度为河湖水系功能的修复提供数据支持.