博斯腾湖流域草地植被覆盖度时空格局变化及影响因素

草地植被是博斯腾湖流域生态系统的主体,在水生态修复和环境保护中扮演着重要角色,研究草地植被变化规律有助于生态环境保护和草地资源的可持续利用。本研究以博斯腾湖流域草地植被为研究对象,基于Landsat系列卫星1985-2020年8个不同时期的遥感影像数据、数字高程模型和气象数据,采用像元二分模型、一元线性回归趋势分析法和偏相关性分析法对植被覆盖度(FVC)时空格局变化及影响因素进行分析。结果表明:1)博斯腾湖流域草地FVC呈山区高盆地低的地带性分布规律,多年均值约为0.50,整体呈增加的变化趋势,在盆地FVC增加趋势更明显。2)各时期FVC值较高的草地主要分布在海拔2000~3500 m的区域,随着坡度的增加草地植被覆盖面积逐渐减少,在半阳坡和半阴坡FVC大于0.3的草地具有优势分布。3)1985-2020年博斯腾湖流域年平均气温和降水量均有上升趋势,两者与FVC均呈现不显著正相关关系,其中FVC与年平均气温正相关的区域面积占64.72%,主要分布在西部高海拔区域,在东部的焉耆盆地和黄水沟FVC与降水量呈正相关关系,面积在空间上相对集中,占68.70%。该研究可为博斯腾湖流域草地生态环境保护提供参考。

博斯腾湖流域积雪变化及影响因素

积雪是西北干旱地区河流的主要补给源,是绿洲的生命线.积雪的时空变化是全球变化的区域响应敏感因子之一,同时也是影响西北干旱地区地表水资源变化的主要因子之一.本研究利用MODIS雪盖产品、地表温度、SSM/I雪深、DEM等数据,通过GIS空间分析及地统计分析功能,系统分析了博斯腾湖流域雪盖、雪深的时空变化规律及其与影响因素之间的关系.研究表明,研究区雪深和雪盖多年月平均值从8月份到1月份达到最大值,到7月份降到最低值.但月最大雪深却出现在3月份.雪盖、雪深与地温相关系数分别达到-0.878、-0.853,与分布高程均值相关系数分别达到-0.626和-0.791.雪深最大值受海拔影响有明显的陡坎效应.从12月到8月份随着时间的推移雪的深度在降低,陡坎向高海拔方向移动.9-11月份雪深在加深,陡坎向低海拔方向移动.同一高程段雪深的变幅反应坡向对雪深的影响,变幅越宽坡向影响越大.并且变幅也有先从低海拔到高海拔移动,然后再回到低海拔的特点.本研究对了解该研究区积雪特性的研究有很大作用,可为在该地区开展融雪径流模拟等研究提供重要的参考信息.

基于SWAT流域划分的博斯腾湖流域景观格局动态分析

为探讨博斯腾湖流域景观格局动态变化,对流域1990、2000、2005和2010年8月份4期TM影像应用监督分类解译进行土地利用分类和SWAT流域划分,结合对应去趋势分析(DCA排序),在FRASTATS软件的支持下,利用景观格局指标分别从类型水平上和景观水平上分析了博斯腾湖流域各个子流域的景观格局现状和动态变化。结果表明:1)博斯腾湖流域土地利用类型以草地和未利用地为主,近20年耕地面积和城乡建设用地面积在不断的增加,增长接近一倍;水域面积不断减少,减少面积高达1001.57 km2。2)近20年博斯腾湖流域斑块数量减少,减少幅度在50%以上,斑块形状整体趋于简单,景观的异质性程度降低;景观破碎化程度减低;景观中的草地和水域两种景观类型具有较高的团聚程度和延展趋势,形成了良好的连接性;景观类型优势度升高;景观邻接度升高。3)博斯腾湖流域各子流域景观格局差异明显,其中后博斯腾湖区、清水河区、开都河下游区和环博斯腾湖区景观破碎,斑块形状相对复杂、景观呈聚集分布的特点,且景观多样性较高;开都河中下游区、开都河上游区、黄水沟河区及开都河中游区,景观相对完整,斑块形状简单,聚集度相对大,景观多样性较高。

博斯腾湖流域景观生态风险评价与时空变化

以博斯腾湖流域为研究区,利用eCognition软件对博斯腾湖流域1990年、2000年、2010年和2015年4期Landsat遥感影像分类。基于土地利用类型的生态脆弱度和景观干扰度指数构建景观生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展博斯腾湖流域景观生态风险评价的时空变化研究。结果表明:(1)1990-2015年,博斯腾湖流域景观格局变化明显,主要特征为水域景观面积减少了64.33%,景观优势度降低;林地、耕地和城镇用地增幅显著,三者分别增加了47.96%、44.77%和85.15%;草地仍是流域主导景观类型。流域整体斑块数量减少,景观破碎化程度减弱。(2)低风险区和较低风险区主要分布在流域北部,土地利用以草地为主;高风险区主要分布在流域东南部,土地利用以未利用地为主;较高风险区主要围绕高风险区分布;中等风险区分布比较零散。(3)1990-2015年间,高风险区面积增加了386 263 hm2,低风险区面积减少了217 216 hm2,研究区总体生态风险等级增加,博斯腾湖流域生态质量存在进一步退化的趋势。

基于CLUE-S模型的博斯腾湖流域土地利用变化情景模拟

区域土地利用演变是一个复杂的多因素综合作用下的非线性变化过程,通过土地利用变化模型去深入理解这种演变过程、特点以及未来变化趋势是一种有效的技术手段。以典型干旱区绿洲--博斯腾湖流域为研究区,运用CLUE-S模型,并结合Logistic回归分析、情景分析等方法,模拟了博斯腾湖流域2030年不同情景方案下的土地利用空间分布格局。结果表明:(1)以2010年土地利用数据为基准模拟的2015年土地利用格局,模拟正确比例为91.05%,Kappa指数为0.895,模拟效果良好,表明CLUE-S模型在博斯腾湖流域具有良好的土地利用变化模拟能力。(2)在不同模拟情景方案下,城建用地和耕地面积都将持续增长,新增城建用地和耕地主要是在现有基础上向外延伸;草地面积也有一定程度的增加,但增速明显放缓;林地和水域面积将继续萎缩。3种情景方案下的研究区土地利用空间分布格局存在较大差异。该研究可为博斯腾湖流域土地资源合理配置及生态保护提供理论参考。

基于最小累计阻力面模型的博斯腾湖流域景观格局的分析与优化

景观格局优化是维持区域生态系统功能稳定的重要手段。以博斯腾湖流域为研究区,在RS和GIS的支持下对遥感影像进行解译判读,获得土地利用图,分析了景观格局演变特征,并运用最小累积阻力面模型对流域景观进行风险评价,提出相应的优化措施。结果表明:(1)草地仍是最主要的土地利用类型,水域面积减少67.85%,未利用地、城镇用地和耕地大幅增加,林地增幅不明显;(2)流域整体景观破碎化程度下降,景观斑块趋于规则化;(3)流域景观安全水平以较低安全等级为主,中等安全等级分布比较零散,较高安全等级主要分布在环博斯腾湖附近,高安全等级主要分布在流域西南部和博斯腾湖附近。

博斯腾湖流域归一化植被指数变化及其对气候变化的响应

利用2003-2012年MODIS-NDVI数据,结合23个气象站同期气温和降水数据,分析10年间博斯腾湖流域NDVI变化趋势及其对气温和降水变化的响应机制。结果表明:10年间,博斯腾湖流域NDVI呈波浪式上升态势,NDVI显著增加和极显著增加区主要分布在巴音布鲁克草原和博斯腾湖附近的核心绿洲区,NDVI变化不显著区占研究区总面积的87.35%;近10年博斯腾湖流域的降水和气温都呈下降趋势,气温增温率自流域西北部向东南部递增,增温中心位于库尔勒和焉耆附近的核心绿洲区,降水倾向率自流域西北部向东南部递减,研究区中部降水减少最明显;年际水平上,10年间博斯腾湖流域NDVI总体与气温呈负相关,与降水量呈正相关。与降水量极显著正相关的区域主要分布在巴伦台和巴音布鲁克附近,月际水平上,4-10月博斯腾湖流域NDVI与同时期降水和气温呈现很强的正相关,滞后现象不明显。