MODIS数据在新疆生态环境建设中的应用

中国科学院新疆生态与地理研究所利用MODIS卫星接收站接收的MODIS数据进行了艾比湖湖水水面动态监测 ,并连续监测了湖面西北 10 7km2 裸露湖底的水面恢复情况 ,佐证了覆盖该裸露区所需的理论入湖水量。结合塔里木河应急生态放水工程 ,利用归一化植被指数提取结果进行了生态放水引起的植被恢复状况监测 ,利用连续MODIS数据进行了台特玛湖水面变化的监测 ,证实了应急输水的生态保护效果是十分显著的。显示了中尺度分辨率MODIS数据在新疆生态环境建设中具有很强的应用前景。

新疆艾比湖主要入湖河流精河与博尔塔拉河三维荧光光谱特性及其与水质的关系

以艾比湖主要入湖河流——精河与博尔塔拉河为研究对象,分别分析了精河与博尔塔拉河的水体溶解性有机质(DOM)的组成结构及水质参数与荧光指数的关系.利用平行因子分析法对三维荧光光谱(EEM)分析发现,精河与博尔塔拉河均含有C1(260/420 nm)腐殖酸等有机质、C2(240,240/490 nm)UVC类腐殖质、C3(220/280,300/450 nm)蛋白质类有机质和C4(260,270/530 nm)类腐殖质,且不同荧光组分结构具有一定差异性.为了进一步了解DOM组分特征,采用三维荧光区域积分法分析各区域标准体积百分比,结果表明精河与博尔塔拉河EEM的区域Ⅰ与区域Ⅱ蛋白质有机质含量最高,区域Ⅲ富里酸含量最低.相关性分析表明,主要入湖河流的水质参数与荧光指数中,自生源指数(BIX)与总氮(TN)浓度以及腐殖化指数(HIX)与铵态氮(NH_4^+-N)浓度的相关性较强,相关系数分别为0.831和0.684,且具有显著性;HIX与TN浓度的相关系数为0.604,达到显著性水平.进而对相关性较强的水质参数与荧光指数进行3次拟合,其中HIX与NH_4^+-N浓度的拟合效果最好,相关性系数为0.908,其次是BIX与TN浓度,相关性系数为0.844.总之,通过分析精河与博尔塔拉河三维荧光特征,以及探讨荧光指数与水质参数的关系,可为治理干旱区水环境问题提供理论依据和参考.

基于Quick Bird的阿其克苏河植被覆盖度研究

【目的】利用高分辨率Quick Bird影像,并结合实地的植被和土地类型调查,对艾比湖地区阿其克苏河植被覆盖进行归一化植被指数(NDVI)遥感分类,利用遥感影像处理软件(如Envi软件、Arcgis软件、Erdas软件)提取了该区的植被覆盖等信息。【方法】基于NDVI图对该区进行植被覆盖度反演,并结合实际测量数据提出了荒漠区NDVI分类标准和植被覆盖等级划分标准。【结果】通过NDVI分类图和植被等级覆盖图,发现该地区植被大多集中于河滩及其两岸;而且离水源越近,植被覆盖度越高,NDVI值也越高,这与荒漠区植被分布特点吻合。【结论】植被覆盖度反演结果与实地测量对比分析有很好的切合度。

古尔图河气象水文要素变化特征与下游艾比湖生态的关系

基于1974—2014年古尔图河新渠首水文站的水文气象数据,运用累积距平法、Mann-Kendall突变检验法及小波分析法对气象水文要素的序列变化趋势、突变特征及周期变化规律进行综合分析,并论证古尔图河气象水文要素与奎屯河、艾比湖之间的关系。结果表明:(1)近40年来,气温、降水、径流均呈现先降后升的变化趋势,其年际变化率分别为7.95%,15.84%,6.68%;(2)气温在1980s末期发生突变,降水突变时间早于气温(1980s初期),径流突变时间最晚(1990s末期);(3)气象水文要素呈现多种不同尺度的振荡周期,气温、降水和径流的年代际变化周期以25~28年、17~22年、4~6年最为常见;(4)径流与气温之间存在良好的相关性,与降水的关系较为复杂;(5)奎屯河的径流变化趋势基本与古尔图河呈正相关关系,20世纪70年代初期艾比湖生态环境恶化的主要驱动因素是人类的过度开发。

艾比湖流域径流水文特征及其对降水变化响应——以博尔塔拉河为例

在干旱区研究分析流域径流量的变化特征,是流域管理的重要科学问题。利用1964—2012年艾比湖流域博尔塔拉河径流、降水数据,采用变异系数、集中度和集中期等指标,对艾比湖流域博尔塔拉河的径流量、降水量在多时间尺度上进行分析,并用集中期来反映径流对降水变化的响应。结果显示,博尔塔拉河径流年际变化较平稳,增长趋势不明显;流域径流主要集中在6—8月,季节上主要集中在夏季。径流集中期主要集中在6月下旬至7月中旬之间。降水集中期主要集中在5—7月;年降雨和年径流间存在较高的相关关系,(r=0.2372>0.23292=R0.1,49,回归显著水平超过0.1),径流对降水具有滞后效应,多年平均滞后时间为21d左右,且滞后天数随着时间推移呈缩小趋势。

艾比湖湿地自然保护区阿其克苏河北岸地下水矿化度研究

对艾比湖自然保护区阿其克苏河北岸东大桥至塌桥子管护站18公里区域内进行地下水样本采集,实验室实测地下水矿化度,探索本区地下水矿化度的空间变化.

新疆艾比湖主要入湖河流同位素及水化学特征的季节变化

通过野外调查取样和室内测试分析,利用水文化学以及氢氧稳定同位素技术,分析艾比湖主要入湖河流氢氧同位素及水化学的组成特征,并探讨其季节性变化.结果表明:地表水水质指标高值多出现于博乐市、温泉市和精河县及艾比湖湿地附近,主要污染为水体富营养化、工矿业污染以及有机质污染,其污染程度夏、秋季高于春、冬季.河水的δ18O与δ2H存在明显的线性关系,其相关指数为夏季(R^2=0.99)>春季(R^2=0.98)>秋季(R^2=0.96)>冬季(R^2=0.90),均沿当地大气降水线分布,受西北干旱区强烈的蒸发作用影响,各季节河流斜率均小于8,氘过量参数值多为正值.博尔塔拉河与精河地表水体δ18O值整体上表现为沿流程逐渐偏正的趋势,博尔塔拉河水体氢氧同位素与高程相关指数表现为春季(R^2=0.70)>冬季(R^2=0.57)>夏季(R^2=0.45)>秋季(R^2=0.30),精河因其海拔差异不大,流程简短,与高程相关性低.博尔塔拉河和精河氢氧同位素与氯化物、硫酸盐、五日生物需氧量等指标间存在相关性,且在夏、秋季最大,相关系数R>0.75,与总磷、Cu2+、色度、浊度等指标基本都不显著相关,相关系数R<0.25.

不同DEM数据源的艾比湖流域仿真水系对比

针对干旱半干旱地区内陆河流域在仿真水系模拟方面研究较少和数据适用性的问题,该文提出利用SRTM3-DEM和ASTER-GDEM两种数据源对艾比湖流域进行仿真水系模拟和精度对比的研究。采用ArcGIS Hydrology模型分别对两种DEM进行水系模拟,通过多次设置参数和阈值,实现了不同水平分辨率和不同阈值河网水系的对比分析;然后利用Google Map河流数据和实测水系数据进行精度验证,同时采用"套河差"算法研究水系的差异。结果表明:SRTM3-DEM模拟的河网水系与实际水系更接近,吻合精度较高;DEM的坡度和水平分辨率对模拟水系的影响不大,但DEM的垂直精度对模拟水系的吻合精度起控制作用。本研究为艾比湖流域在水文方面的研究提供了一定的参照和依据。

博尔塔拉河下游河岸带土壤养分特征及其相关性分析

对博尔塔拉河下游河岸带土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、pH进行了分析。结果表明：①土壤有机质在表层和80cm土层属于强变异；20cm、40cm和60cm土层属于中等变异。②有机质含量为0．03％-4．19％，差值较大；不同深度土壤有机质含量从表层到深层逐渐减少，递减规律显著；5层（0～10cm、20cm、40em、60cm和80cm）土壤之间有机质含量垂直方向的相关性特征显示，60cm深度与其他层次土壤有机质含量呈弱正和弱负相关，0cm与80cm、20cm与40cm之间的相关性极显著。③土壤有机质含量与pH、速效钾含量呈负相关，与速效磷含量呈正相关，与全氮呈极显著正相关（R=0．934）。④通过对土壤样品养分含量分级显示，土壤有机质含量和速效磷含量平均值分别为0．44％和1．99mg·kg-1，均属于极缺乏型；全氮含量和速效钾含量平均为0．07％和39．78mg·kg-1，属于很缺乏型；pH平均为7．47，属于中性。