基于改进遥感生态指数的干旱内流区生态质量评价--以阴山北麓塔布河流域为例

干旱-半干旱地区生态环境脆弱,开展多要素、长时序生态质量动态变化研究,可为干旱-半干旱区生态建设与区域可持续发展提供科学依据。在遥感生态指数RSEI基础上,根据干旱-半干旱地区特点,耦合了绿度(NDVI)、湿度(WET)、热度(LST)、干度(SI)和盐度(SI-T)五个指标,提出适应干旱-半干旱区域生态质量评价的mRSEI模型,对1986—2022年间塔布河流域生态质量进行动态评价。利用Mann-Kendall突变检验、Theil-Sen(T-S)分析联合Mann-Kendall趋势分析法探究生态质量时空变化;引入欧洲中期天气预报中心发布的第五代再分析数据集(ERA5)的气象数据,在逐像元层面探讨了气候因素与mRSEI的相关关系。研究表明:(1)相较于RSEI而言,mRSEI能更好集成各生态分量包含的信息,且模型更加稳定可靠;(2)mRSEI受到的负面影响主要来自于盐度指标(SI-T),相关系数均值为-0.922,其影响力大于干度、热度指标,表明引入盐度指标对干旱-半干旱区生态质量评价具有重要意义;(3)研究时序内mRSEI介于0.179—0.423,生态质量总体呈下降趋势(Slope=-0.0014,P<0.05);(4)趋势分析结果表明,塔布河流域84.37%的区域生态质量未发生变化,另外15.63%中,生态质量退化面积占比远高于生态质量变好的区域,研究区生态质量总体呈退化趋势。(5)气候因素与mRSEI相关分析结果表明,降水与mRSEI呈正相关(r=0.411—0.807),年均气温与mRSEI呈负相关(r=-0.824—-0.398);时序相关分析结果表明,气温是研究区生态质量的主控因子。(6)人文因素虽然会对塔布河流域生态质量产生扰动,但并不起决定作用。基于改进的遥感生态指数mRSEI,能够科学监测干旱-半干旱区生态质量空间分布、准确把握生态质量变化趋势,可为干旱-半干旱地区生态保护提供理论支撑。

塔布河流域潜在蒸散量时空变化特征及成因

潜在蒸散量(ET_(0))对流域水文循环具有重要影响,分析ET_(0)时空变化规律及其与气象要素之间的响应对流域水资源管理具有重要意义。本研究基于塔布河流域及周边7个气象站1981—2023年逐日气象数据,利用Penman-Monteith(P-M)公式估算流域ET_(0)并分析其时间变化规律和空间分布;采用Beven敏感性公式计算季和年尺度ET_(0)对关键气象要素的敏感系数,并探究敏感系数的变化趋势;结合气象要素多年相对变化率定量分析影响ET_(0)变化的主导因子。结果表明:(1)塔布河流域年ET_(0)以4.09 mm·(10a)-1的速率呈不显著增加趋势,多年均值1024.51 mm;空间上,年ET_(0)自东南向西北逐渐增加。(2)年ET_(0)对各气象要素敏感系数绝对值大小排序为:相对湿度>最高气温>风速>日照时数>最低气温;春季、秋季和冬季对相对湿度最敏感,夏季对最高气温最敏感。(3)影响年ET_(0)变化的主要控制因子是最高气温和风速,贡献率分别为4.86%和-4.37%;春、夏、秋、冬四季ET_(0)变化的主要控制因素分别是最高气温、风速、风速、相对湿度。最高气温的上升和相对湿度的下降是流域ET_(0)上升的主要原因。

塔布河流域生态系统服务时空格局及影响因素分析

中国干旱半干旱地区的生态环境脆弱,水资源匮乏,不合理的人类活动导致生态系统退化,探究内蒙古塔布河流域生态系统服务的时空变化特征、影响因素及其交互关系,对于生态系统的可持续管理更有针对性和现实性。基于遥感和GIS技术,利用模型模拟2000、2010和2020年内蒙古塔布河流域产水、粮食供给、防风固沙、固碳等4项生态系统服务时空格局,并通过地理探测器分析生态系统服务的影响因子及其交互作用。结果表明:在空间上,塔布河流域各项生态系统服务总体呈现南高北低的趋势。2000-2020年间,各项生态系统服务总体呈上升趋势,均在2020年达到峰值。其中,产水量增加了94 mm,提高区域占流域总面积的97.4%;粮食产量逐年增加,2020年达到44 t·km^(-2),增加区域占总面积的95.9%;防风固沙服务在不断提升,截至2020年,高值区的防风固沙量达到114t·km^(-2),增加的区域占总面积的78.3%;固碳呈现出先下降后上升的趋势,在2020年达到最高值,为644 g·m^(-2)·a^(-1),增加区域占总面积的87%。影响该区域生态系统服务的主要因素有年降水、年均温、归一化植被指数(NDVI)等,交互效应对生态系统服务的影响变得更为显著,特别是年降水与土地利用方式的组合,影响系数的增长率高达61%。受地形、气候、植被等自然因素和土地利用方式、人口密度等社会经济因素的影响,2000-2020年塔布河流域的产水、粮食供给、防风固沙及碳固服务均有大幅提升,全域生态系统服务有70%以上的区域呈增加趋势。该研究有助于进一步了解有关季节性河流各生态系统服务及其影响因素的差异,可为干旱半干旱地区的流域生态系统管理和可持续发展提供参考。

半干旱区季节性河流在荒漠化发育中的作用——以内蒙古四子王旗塔布河流域为例

荒漠化发育方式和过程的各不相同 ,具有明显的地域性和成因差异性特点。半干旱区季节性河流在荒漠化地貌发育中的作用是引人注目的一个科学问题。内蒙古四子王旗塔布河流域内有丰富的第三系和第四系河湖相冲 (洪 )积沉积物。该流域正发生着内蒙古乌兰察布盟最严重的荒漠化。本文基于LandsatTM图像的处理与分析 ,对该区季节性河流流域的荒漠化程度、分布及其成因作了研究 ,探讨了风 -水复合作用下荒漠化发育的具体模式。在干旱 -半干旱的气候背景下 ,地表植被稀疏、甚至裸露 ,在暴雨作用下 ,形成的洪流搬运大量泥沙碎屑物质沉积在中下游的宽谷地带 ,随着河道的淤积、抬高与加宽 ,干燥的流沙向两岸蔓延 ;再在特殊地段河道的“狭管效应”与局部气流循环共同作用下 ,流沙向四周进一步扩展 ,与山前洪积扇相连 ,造成荒漠化大范围的发生和发展 ,并可能导致整个地区的荒漠化。

阴山北麓塔布河流域产水量时空变化规律研究

塔布河是内蒙古高原西部流域面积最大的内流河,也是北方生态屏障核心区,研究其水源供给服务对当地农牧业发展和生态环境保护具有重要意义。基于InVEST模型和情景分析法,揭示近20年塔布河流域产水量的时空格局及其对降水量变化和土地利用变化的响应规律,定量评价退耕还草工程对研究区水源涵养的影响。研究结果表明:2000-2020年,塔布河流域土地利用以耕地向草地转变为主,退耕还草显著促进产水量的增加;塔布河流域产水量年际呈波动减少趋势,多年平均产水总量为7752万m^(3),多年平均产水深度为8.63 mm;在空间上产水量整体为南多北少,山丘区产水量显著大于山间盆地平原区和一般平原区,产水量显著增加的类型是草地;流域产水量受降水变化影响较大,受土地利用变化影响较小,在月季尺度上与气温和潜在蒸散量存在较为明显关系。

水库下游河流生态流量的计算

文章以内蒙古境内塔布河流域上的红格尔水库下游河道进行生态流量计算,以此对干旱地区季节性河流生态流量计算方法进行研究。