祁连山国家公园(甘肃片区)土地利用时空演变及驱动因素分析——以黑河流域为例

黑河发源于祁连山北麓,黑河流域拥有丰富的生态资源,但受气候变化和人类活动的影响,生态风险明显增加。本文以黑河流域为例,分析2009—2018年祁连山国家公园(甘肃片区)土地利用时空演变,指出生态保护存在的主要问题,然后提出政策建议,以推动生态修复,遏制生态退化。总体来说,要强化监管,长效维持生态修复成果;加强管护能力,提升林区队伍专业化水平;提高居民生态意识,减少人类活动对环境的负面影响;开展综合治理,加速生态修复。

基于温度示踪的高寒地区河水与地下水相互作用:以黑河上游流域为例

高寒地区是世界众多大型河流的源区,了解区内河水与地下水的相互作用对流域水资源科学管理具有重要意义。因广泛发育多年冻土,高寒地区河床底部局部融区的形成和动态变化控制着河水与地下水的转换,导致两者间水力关系的复杂性和特殊性。受观测条件限制,目前高寒地区河水与地下水相互作用的研究极少,少量已有研究也多采用同位素和水化学示踪方法,成本高且精度低。采用观测成本更低但精度与密度更高的温度信号作为示踪剂,以量化河水和地下水之间的交换;利用垂向一维瞬态热运移解析模型,定量计算不同深度处河水与地下水的交换流速;利用分布式测温光纤系统的观测结果,分析河水与地下水相互作用的时空动态变化特征。研究结果表明:高寒地区河水与地下水的交换存在强烈的时空差异,季节与气候的转换对河水与地下水的交换量起着控制作用,甚至能够改变河水与地下水的交换方向,河水与地下水的交换量随着冻土活动层加深而增加。温度示踪方法适用于高寒冻土区河水与地下水相互作用研究,2种温度示踪方法的联合使用可有效提高研究精度与准确性,为缺乏基础水文地质数据的高寒地区提供一种可行的研究思路。

黑河干流肃南山地森林生态系统的景观格局变化研究

肃南山地生态系统是黑河流域生存和发展的基础。以黑河干流肃南山地森林生态系统为研究对象,应用GIS手段,分析其动态变化与环境效应,认为肃南山地森林景观趋于破碎化、老龄化,森林生态系统退化严重,服务功能降低,逆向演化显著,进程加快。景观的稳定性变差,正由单一、均质和连续的整体逐渐向复杂、异质和不连续的斑块镶嵌体的过程转化。其原因是自然背景下的人类活动干扰所致。

干旱区黑河流域山地-绿洲-荒漠草畜耦合及其应用研究——以黑河流域中游段的临泽示范区研究为例

通过对干旱区黑河流域山地-绿洲-荒漠生态系统中草畜业发展现状及问题的认识和研究,就区域草畜耦合相关的理论及其应用方面,如耦合的目的、意义及必要性;舍饲的养畜育肥耦合机制的基础、条件、途径、形式;草畜生产特点及特色;草畜耦合机制的基本模式;草畜耦合的发展演变预测及成效体现;影响耦合发展演变的相关问题等,进行了系统的探讨和阐述。以期为本区草畜业和区域社会经济生态及环境资源的可持续稳定发展,提供有利的科学依据。

无人机遥感影像面向对象分类的冻土热融滑塌边界提取

全球气候变暖及人类活动导致青藏高原大面积冻土退化、热融滑塌等问题,严重影响了多年冻土区工程建设和生态环境。利用无人机高空间分辨率影像和面向对象分类技术进行了黑河上游俄博岭垭口冻土区热融滑塌监测实验,详细分析了最邻近、K-最邻近、决策树、支持向量机(support vector machine,SVM)和随机森林5种面向对象监督学习方法提取冻土热融滑塌边界的性能和精度,并使用野外实测数据对实验结果进行验证。结果表明,面向对象分析中分割尺度对热融滑塌提取结果影响较小,而不同组合的分类特征影响较大,因此选择合适的分类特征是关键;5种分类方法的总体精度均在90%以上,其中SVM方法的Kappa系数高于其他4种分类方法,表明该方法在本次实验研究中更适合无人机遥感影像冻土热融滑塌边界提取。无人机高空间分辨率遥感与面向对象分类方法相结合在冻土热融滑塌监测中具有广阔的应用前景。

气候变化背景下近50年来黑河流域冰川资源变化特征分析

本文运用RS和GIS,基于航空相片、地形图和遥感影像数据分析了近50a来黑河流域冰川资源变化特征。研究表明,1950s/1970s-2003年,该流域的335条冰川总面积缩小了29.6%,平均每条冰川缩小0.10km2,冰川末端平均后退258m,退缩比率达31.0%,且黑河干流以西的冰川面积缩小及末端退缩幅度均强于干流以东。分析认为,气温显著升高是黑河流域冰川快速萎缩的主导因素。与我国西部其它地区冰川变化相比,黑河流域冰川面积缩小幅度明显较大,且祁连山东、中、西段冰川变化存在显著的区域差异性,这是区域气候差异、冰川规模等因素综合作用的结果。

祁连山区黑河上游高山多年冻土区活动层季节冻融过程及其影响因素

祁连山区黑河上游多年冻土和活动层土壤水热过程基础观测数据薄弱,制约了黑河流域多年冻土区不同景观下垫面的水文功能研究以及多年冻土和活动层变化的水文效应研究.根据2013~2014年在黑河上游高山多年冻土区东支峨博岭北坡和西支冲积平原的活动层土壤温度、含水量观测资料,系统分析了活动层季节冻融过程、土壤水热动态及其影响因素.结果表明,高山多年冻土区气候条件以及地形地貌、植被、岩性和含水量等局地因素明显影响活动层季节冻融过程及其土壤水热动态,此外还受到积雪、水体和冬季逆温等因素的影响.峨博岭北坡地表温度年较差、活动层底板温度和年平均地温均明显低于黑河西支冲积平原同等海拔处.峨博岭北坡融化始日早、达到最大融化深度的日期晚、融化过程历时长、融化速率小;冻结（自地表向下）始日晚、冻结过程历时长、冻结速率小,完全冻结阶段历时长;在融化上升阶段和冻结下降阶段,活动层含水量变化速率明显较大.本文结果可为黑河流域多年冻土区不同景观下垫面的水文功能研究以及多年冻土和活动层变化的水文效应的辨识、模拟和预测提供基础资料和验证.