呼伦湖湿地消长对气象水文因子变化的响应

利用1961—2005年呼伦湖湿地的气象及水文资料,基于灰色关联度分析、Mann-Kendall检验及小波分析、回归统计等方法,分析了湿地消长对气象水文因子变化的响应特征。结果表明:年与夏季气候在湿地消长中起主导作用。区域年降水量每增加10 mm,年降水量的直接作用是使湿地水域面积和水位深度分别增加2.6 km^2和1.6 cm;年径流量每增加1×10~8m^3,湿地水域面积和水位深度分别增加4.8 km^2和3.0 cm。45年来,湿地消长对影响因子连续变化过程的响应特征具有一致性,特别在20世纪90年代后响应更显著,湿地萎缩加快;气温与降水量变化在湿地水域面积、水位深度消长中的贡献率分别为33.1%与66.9%,22.5%与77.5%,降水量变化起主导作用。湿地消长对影响因子的多时间尺度周期性具有很好的响应。在27年的年代际尺度主周期与11～16年次周期、2～10年年际尺度准周期的叠加作用下,45年来,湿地消长出现了2次减少、1次增加的周期过程,并呈现短周期波动特征。

基于气象水文因子的呼伦湖湿地消长综合模型研究

利用1961-2005年呼伦湖湿地的气象及水文资料,基于水量平衡方程,以湿地各年水量盈亏累积量(∑ΔW)为因子,建立了呼伦湖湿地水域面积和水位高程的消长对气象及水文因子协同作用的响应模型,分析了湿地水域面积和水位高程的消长对影响因子的响应特征.结果表明:呼伦湖湿地消长对气象及水文因子的年代际变化有很好的响应.年平均气温每增加1℃,湿地水域面积和水位高程分别减少134.5km2和93.44cm;年降水量每增加10mm,二者分别增加10.2km2和7.1cm;年蒸发量每增加10mm,二者分别减少1.1km2和0.9cm;年径流量每增加1×108 m3,二者分别增加4.8km2和3.3cm.年平均气温的升高和年降水量的减少变化对湿地消减的贡献率分别为13.6%和86.4%,当前降水量的变化在湿地消长中占主导作用.如果不考虑人类活动的影响,根据未来较低排放(SRES-B2)情景下气候预测,初步估算2040、2070和2100年湿地水域面积将分别减少275.8km2、442.8km2和583.6km2,水位高程分别下降191.6cm、307.6cm和405.4cm,未来气温的变化在湿地消长中占主导作用.呼伦湖湿地在未来暖干化趋势下,湿地水资源短缺加剧,湿地水域面积萎缩和水位高程下降将加快.

气象水文因子对呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力的影响

利用呼伦湖湿地50年的气象资料、水文资料和生态环境监测资料,采用迈阿密模型及回归统计分析方法,分析了气象水文因子对呼伦湖湿地区域植物气候生产潜力的影响,结果表明,①50年来该湿地植物气候生产潜力变化趋势总体为下降趋势,减少的气候倾向率为每10年157.7 kg·km-2,峰值时段为1970—1990年,两个谷值时段为1961—1969年、1991—2010年,最大值和最小值与降水量出现的最多值和最少值一一对应。②在15个气象水文因子中有年降水量、年蒸散量、生长季径流量、春季大风日数、水位、春季平均风速、年大风日数、水域面积8个因子达到显著性检验(P<0.150～0.001),上述8个因子的排序也是与湿地区域植物气候生产潜力相关程度由大到小的排序。综述表明,呼伦湖湿地区域呈暖干化趋势,并且干旱灾害比较严重,是限制气候生产潜力的重要原因。③气象水文因子协同作用对该湿地区域植物气候生产潜力的影响较大,复相关系数为-0.997,年蒸散量与年平均气温、年降水量、生长季径流量和水位因子对湿地区域植物气候生产潜力的贡献相反,随其减少或增加,湿地区域植物气候生产潜力变化率增加或减少149.7 kg·hm-2。可以看出,该湿地气象水文因子的匹配并不理想,暖干化趋势依然是制约该区光能利用率低下的重要原因。④该湿地区域植物现实的生产力远未达到气候生产潜力,约有近60%的潜力可以开发;光能利用率较小的主要原因:一是现有的生态保护、修复技术及管理水平还比较落后,二是该区域暖干化趋势显著;而提高气候资源利用率的有效途径是加大保护生态环境力度和积极实施人工增雨、节水灌溉工程。

呼伦湖湿地生态干旱评价

受气候暖干化和人类不合理利用湿地水资源的影响,呼伦湖湿地及周边地区出现了严重的生态危机,湿地生态环境正在急剧恶化。本文根据呼伦湖湿地水文特征与流域水循环关系,利用湿地水量平衡关系,选取湿地最小生态水位作为干旱指标,建立湿地干旱评价指数对呼伦湖湿地进行干旱评价。结果表明湿地干旱指数能够反映湿地历史最干旱情况,呼伦湖湿地最湿润值出现在1971年8月,表现为极端湿润,最干旱值出现在1982年11月,表现为中等干旱。

气候变化对呼伦湖湿地及其周边地区生态环境演变的影响

利用呼伦湖湿地的气象资料、水体面积、水位深度和生态环境等资料,回归统计分析表明：（1）呼伦湖湿地近45a来的气候变化呈现出暖干化趋势,并且是造成水资源短缺和周边地区生态环境恶化等问题的重要原因。（2）呼伦湖水域面积和水位逐渐减小的变化趋势一致。水域面积和水位变化率分别为34.78km^2/10a、0.27m/10a。且1959-1963年、1983-1991年为缓慢的增加（上升）时期,1964-1982年、1992-2006年为逐年减少（下降）时期,21世纪初至今减少（下降）幅度最大。（3）降水量与湖面面积、水位呈正相关,年及四季降水量增加10mm,湖面面积约增加2-19km^2。气温和蒸发量与湖面面积、水位相关为显著的负相关,年及四季气温升高1℃,湖面面积约减少28-80km2,水位约下降4cm左右。（4）受显著的暖干化影响,湖周边沙漠化面积已超过100km2;到1997年草场的退化面积占可利用草场总面积的30%以上;1974年以来植被的盖度降低15%-25%,连续干旱的2003-2005年与降水量较多的2002年相比,克氏针茅高度降低11cm,羊草、苔草、多根葱和小针茅降低2-4cm;草地初级生产力下降30%-50%;优良牧草比重下降,严重退化草场的产草量不足原来的20%。

呼伦湖湿地与气候变化关系研究综述

对呼伦湖湿地与气候变化相互关系的研究始于20世纪90年代,近几年在全球气候暖干化趋势的驱动下,有关呼伦湖湿地的研究成为国内外关注的热点。从湿地生态系统演变过程及当前退化现状、湿地水文科学研究成果及与气候变化相互关系的内在机制角度,较为系统地阐述了1990—2011年以来开展呼伦湖湿地生态系统研究成果;并在前人研究基础上,结合国家自然基金项目"呼伦湖湿地生态系统与气候变化相互作用机理研究"进一步综述了其研究成果;最后,在现有试验数据和研究成果的基础上,对继续开展呼伦湖湿地生态系统与气象水文因子关系等3方面的研究目标进行了简述,以期为湿地的监测、预测和气候变化评估等气象业务,湿地的保护、恢复重建、开发利用提供准确的科学依据和可操作的技术方法。

呼伦湖湿地气候变化及其对水环境的影响

利用呼伦湖湿地所在地区的气象站1961—2005年的气温、降水和蒸发量资料及呼伦湖区域1959—2006年的水体面积、水位深度、水质状况等资料,分析了气候变化及其对水环境的影响.结果表明:呼伦湖地区近45 a来的气候变化呈现气温升高、降水减少、蒸发量增大的暖干化趋势,其空间变化具有较好的一致性,地形是影响气候空间变化的主要因子;呼伦湖地区气候暖干化是造成水资源短缺和水环境恶化及周边地区生态环境荒漠化等问题的重要原因;显著的气候暖干化加速了湖水水面积减少、水位下降和水环境恶化.

STARFM算法生成湿地类型TM反射率数据的应用评价

当前数据获取条件下,很难直接获得兼具高时间与高空间分辨率的多光谱遥感数据,提出利用STARFM(Spatial and Temporal Adaptive Reflection Fusion Model)算法来合成高时间序列的高空间分辨率数据。该算法在我国地理区域的适用性与预测精度验证等工作尚未充分展开。为此,以内蒙古呼伦湖湿地自然保护区为研究样区,并借助于Landsat-5 TM(Thematic Mapper)与高时序MODIS反射率产品,利用STARFM算法生成具有高时序特征的TM数据,进而将其与真实TM数据进行对比验证分析。结果表明:STARFM算法能够在空间上保持一定预测精度的条件下,对湿地区域内不同地物类别随时相的变化特征具有较好的预测能力,尤其适用于对反射特征随时相变化较小的湿地区域进行时空拟合或数据预测研究。

呼伦贝尔沙地及其重点区域生态环境分析

文章通过呼伦贝尔沙地生态综合治理现状及其沙地的生态环境情况分析,研究呼伦贝尔沙地对其重点区域呼伦湖湿地和沙地樟子松森林生态环境的影响。当前呼伦贝尔沙地生态状况呈现生物多样性丰富、生态综合治理成效明显的良好态势。

遥感监测东北地区典型湖泊湿地变化的方法研究

湖泊湿地生态脆弱,易受环境因子的影响。近十年来,东北地区湖泊湿地的时空格局发生了显著变化。如何简单、有效地提取湿地变化范围进而确定其变化类型是湿地变化检测中最需要解决的问题。基于2006~2016年30 m空间分辨率的Landsat-TM/OLI影像数据,水体、植被和土壤等生态因子的动态变化率被用于提取东北地区湖泊湿地变化范围;多维特征数据集的湿地分类方案确定湿地的变化类型。另外,湿地变化检测类型分为转出类型(湿地减少),转入类型(湿地增加)和湿地间转换类型(湿地相对稳定)。最终基于动态变化率计算方法,松嫩平原湿地、兴凯湖湿地和呼伦湖湖泊湿地变化结果的正检率均高于90%。同时,利用年内多时相数据和综合多维生态指数共同表征地表的状态变化,实验区的湖泊湿地分类结果的整体分类精度和Kappa系数分别达到84.31%和0.788。湖泊湿地变化检测方法具有很好的检测精度,可以代表研究区湖泊湿地类型的实际变化,是湿地资源调查与遥感监测技术研究的有益补充,为进一步深化与拓宽地表生态质量评价及其动态变化检测的方法研究提供理论基础。