黄河源区土地沙漠化时空变化遥感分析

通过野外调查与室内分析, 建立了黄河源区沙漠化土地分类分级系统。在此基础上, 通过遥感数据处理与参数反演, 建立了沙漠化遥感监测指数模型, 并利用1986~2000 年 Landsat-TM/ETM+ 遥感数据, 对近15 年来黄河源区土地沙漠化过程进行了定量分析与评价。 研究结果表明, 黄河源区沙漠化土地面积达3519.97 km², 其中以轻度沙漠化土地为主。沙漠 化土地集中分布在玛多宽谷盆地南缘与黑河宽谷盆地北缘之间, 沿西北-东南走向的低山丘 陵展布, 分布于河谷, 湖滨、古河道及山麓洪积扇等地形面上, 呈斑块状、片状和带状分布。 1986~1990 年黄河源区沙漠化土地年增长率为21.87%, 沙漠化土地的变化表现为沙漠化土地 快速蔓延。1990~2000 年沙漠化土地年扩展率为2.73%, 虽然沙漠化扩展速率降低, 但在进一 步扩展的同时, 主要表现为沙漠化程度的进一步加重。总之, 20 世纪80 年代末期以来, 黄 河源区沙漠化过程呈现为正在发展和强烈发展的态势。但在不同时段上沙漠化发展呈现出不 同的特征, 80 年代末沙漠化土地增长率高, 沙漠化过程表现为沙漠化土地的迅速蔓延; 进入 90 年代沙漠化土地增长相对减缓, 但中度沙漠化土地则保持直线增长的趋势, 呈现出以沙漠 化程度的加重为主的发展趋势。     

黄河源区土地沙漠化及其对土壤碳库的影响研究

沙漠化过程不仅影响着区域社会经济稳定、可持续发展,而且对地球表层物质循环和能量转换过程产生重要的影响。因此,沙漠化对草地生态系统土壤碳库汇效应有重要的影响。结合黄河源区沙漠化过程的定量研究,探讨土地沙漠化过程对高寒草甸生态系统土壤碳库的影响。研究结果表明,从1990—2000年黄河源区沙漠化不仅表现为面积的扩展,而且表现为沙漠化程度的加重,沙漠化扩展和程度加重面积达1 067.69 km²。根据野外实测土壤剖面样品的理化分析测试确定的不同沙漠化土地的土壤有机碳密度,结合沙漠化土地的变化,获得从1990—2000年黄河源区沙漠化导致土壤有机碳流失量达4.11×10⁶ t,每年从土壤中流失的有机碳平均为0.41×10⁶ t。认为自然与人为因素导致的青藏高原高寒草甸生态系统的退化,不仅影响了高原区域可持续发展,而且将由碳汇转变为碳源并对全球气候的变化产生重大的影响。     

青海湖流域土地沙漠化及表土粒度特征

土地沙漠化是青海湖流域面临的重大生态环境问题之一。本文选取1977、1987、2000、2004年和2010年等5个年份的遥感影像,在地理信息系统技术支持下,得到流域30余年不同时段的土地利用类型及分布状况。空间分析结果表明:20世纪80年代是沙漠化土地增幅最大的时期,之后30年沙漠化土地面积趋于稳定; 1977-2000年是沙漠化土地增长时期,2000年以后沙漠化土地相对稳定并有轻微的逆转趋势。对典型样点的地表沉积物粒度分析结果显示:随着沙漠化程度的加剧,细颗粒物质含量减少,粗颗粒物质含量增加,平均粒径逐渐增大,标准偏差逐渐减少; 植被盖度与地表沉积物粒度特征不完全一致,判断土地沙漠化程度不能完全依赖植被状况,需要综合考虑植被和土壤粒度、养分、水分等其他信息。     

高寒草地沙漠化土地固碳潜力分析——以黄河源区为例

沙漠化过程导致草地生态系统的退化和土壤有机碳的流失,增加了陆地生态系统向大气CO_2的排放,使退化土地就成为陆地重要的碳源之一.然而,通过有效的沙漠化防治,沙漠化过程能够得到一定程度的控制,退化土地也会得到恢复.沙漠化土地的恢复将是增加陆地碳汇,减少大气CO_2的有效途径之一.黄河源区沙漠化土地处于正在发展和强烈发展阶段,沙漠化形势严峻.目前沙漠化土地面积达3 519.97 km~2,其中轻度沙漠化土地面积占45.82%、中度沙漠化占26.20%、重度沙漠化土地与极重度沙漠化土地面积分别占13.80%和14.18%.我们设想通过沙漠化治理.使极重度、重度、中度沙漠化得到恢复并转变为轻度沙漠化土地,这将使1907.27 km~2的沙漠化土地得到恢复.根据目前沙漠化土地土壤有机碳密度,我们初步估计将会有10.25×10~6 t的土壤有机碳能够得到固定.在固定的土壤碳中,极重度沙漠化土地、重度沙漠化土地和中度沙漠化土地贡献分别为4%,30%,36%.因此,目前黄河源区沙漠化土地具有较高的固碳潜力,通过沙漠化的有效治理,不仅能够改善区域生态环境,促进区域社会经济的可持续发展,而且将使黄河源区成为陆地碳汇的重要区域.     

基于GIS和RS的黄河源区土地沙漠化探讨

黄河源区生态环境极其脆弱 ,在自然因素和人为因素的共同作用下 ,近年来源区生态环境退化加剧 ,表现为土地沙漠化 ,草场退化和水土流失加剧等过程。在软硬件系统支持下应用 GIS和遥感技术 ,结合野外调查和室内分析 ,通过基于知识的多重判据复合分类实现多源信息的集成 ,得到黄河源区生态环境信息系统。结果表明源区自 1987年至 1996年 ,10年来 ,沙漠化土地面积扩大了约 4113km2 ,年均增加 45 7km2 。其中严重沙漠化土地增加770 km2 ,年均增加 85 .6 km2 ;强烈发展的沙漠化土地增加 393km2 ,年均增加 43.7km2 ,正在发展中的沙漠化土地增加142 0 km2 ,年均增加 15 7.8km2 ;潜在沙漠化土地增加 15 30 km2 ,年均增加 170 km2 ,土地沙漠化呈现正过程的加速发展。     

若尔盖盆地沙漠化及其景观格局变化研究

应用1975年的MSS数据、1990年和2005年的TM数据、以及2000年的ETM数据,通过遥感与地理信息系统技术,获得了若尔盖盆地在1975-2005年间的沙漠化发展特征,并采用景观指数运算软件FRAGSTATS3.3对该地区沙漠化土地的景观格局变化进行了分析。研究发现,在1975-1990年间,若尔盖盆地的沙漠化土地面积大幅增加;在1990-2000年间,沙漠化土地面积保持稳定;在2000-2005年间,沙漠化土地面积出现了小幅度的减小趋势。对若尔盖盆地沙漠化土地的景观格局变化进行研究发现,固定沙丘（地）和半固定沙丘（地）是若尔盖盆地主要的沙漠化土地景观类型。在1975-1990年间,沙漠化土地斑块数量和斑块平均面积均大幅增加,是该地区沙漠化快速发展时期;在1990-2000年间,沙漠化土地斑块数量下降,斑块平均面积增加,沙漠化景观破碎度有所降低;在2000-2005年间,沙漠化土地斑块数量增加,斑块平均面积减小,沙漠化景观破碎度增强。     

青藏高原土地沙漠化区划

青藏高原是土地沙漠化正在发展-强烈发展的重要区域,土地沙漠化区域分异明显。本文在确定区划原则和区划指标的基础上,将青藏高原沙漠化区域划分为藏南河谷湖盆区、藏北高原区、阿里高原区、藏东南三江河谷区、柴达木盆地区、共和盆地区、青海湖盆地环湖区、青南高寒区和川西甘南高原区等9区23亚区,各区域土地沙漠化的基本特征、现状与发展态势各有不同。按照高原沙漠化地域分异规律与特点,结合生态建设的要求,青藏高原沙漠化防治的基本思路是:全面保护,综合治理,适度开发,协调发展。     

黄河源区1975—2005年沙漠化时空演变及其成因分析

结合遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术,对黄河源区1975年和2005年沙漠化状况进行了监测。研究发现,黄河源区有大面积的沙漠化土地分布,且比较集中,主要集中在源区西部、北部和东部。30 a间,沙漠化土地面积明显增加,沙漠化土地面积从1975年的19 297.34 km2增加到2005年的22 042.32 km2,增加了2 744.97 km2,即从占整个源区面积的14.68％增加到16.77％。各类沙漠化土地面积均呈增加趋势,极重度、重度、中度、轻度和潜在沙漠化土地面积分别增加了233.27 km2、987.93 km2、336.28 km2、544.8 km2和642.7 km2。在2005年,黄河源区有3 075.57 km2的沙漠化土地是由1975年的非沙漠化土地转化而来的,占沙漠化发展面积的57.28％,另外42.72％的沙漠化发展土地是由1975年较低沙漠化程度向较高程度发展所致。气候变化和不合理的人类活动共同作用导致了黄河源区沙漠化的快速发展,其中,气温升高是自然因素中的主要因素,过度放牧是人为因素中的主要因素。     

长江源区沙漠化土地遥感调查及分析

利用2000年的ETM+影像,在遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术的支持下,对长江源区的沙漠化现状进行了调查。调查结果显示,长江源区沙漠化土地面积为28 982 km2,占整个源区面积的20.43％,其中,极重度沙漠化土地面积为4 241.12 km2,重度沙漠化土地面积为3 996.75 km2,中度沙漠化土地面积为12 716.66 km2,轻度沙漠化土地面积为8 027.16 km2,潜在沙漠化土地面积为92.46 km2。通过坡度分析发现,0°～2°的平地是长江源区的主要坡度类型,也是沙漠化土地主要的分布区域。     

风成沉积物粒度特征及其反映的青海湖周边近32 ka以来土地沙漠化演变过程

 湖东地区是青海湖周边土地沙漠化面积最大、程度最为严重的区域。选取青海湖湖东种羊场附近高度约为10 m的风蚀残丘（大水溏剖面）为研究对象,结合高密度采样和光释光测年,在对风成沉积物的粒度组成、粒度参数及粒度敏感指标进行分析的基础上,重建了32 ka以来青海湖周边的土地沙漠化演变过程。结果表明,32 ka BP以来青海湖周边土地沙漠化经历了末次冰期间冰阶（32～23.4 ka BP）的固结成壤期、末次冰期冰盛期（23.4～15 ka BP）的快速扩张期、末次冰期冰消期（15～10.4 ka BP）的缓慢减小期和全新世（10.4 ka BP至今）的快速缩小期4个阶段。     

黄河流域沙漠化空间格局与成因

黄河流域地势西高东低,自西向东有青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和黄淮海平原4个地貌单元,总面积为79.6万km²。黄河流域是中国重要的生态屏障和重要经济带,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为国家战略。沙漠化是中国北方干旱、半干旱以及部分半湿润地区主要的土地退化形式,沙漠化对黄河流域,尤其是流域中、上游地区的影响较大。为了全面掌握黄河流域的沙漠化土地空间分布特征,本研究以Landsat遥感影像为数据源,通过地理信息系统（GIS）技术,获得了黄河流域2010年的沙漠化土地分布数据。结果表明：黄河流域内沙漠化土地面积为128 667 km²,占流域总面积的16.2%;黄河上游的沙漠化土地面积最大,然后依次是黄河中游、黄河源区、黄河下游,沙漠化土地面积分别为89 341、21 426、17 894、7 km²,分别占全流域沙漠化土地总面积的69.4%、16.7%、13.9%、0.01%。黄河流域的沙漠化土地绝大部分分布于内蒙古,其沙漠化土地面积为91 398 km²,占全流域沙漠化土地面积的71.0%;其次是青海,沙漠化土地面积为17 432 km²,占全流域沙漠化土地面积的13.5%;陕西和宁夏的沙漠化土地面积分别占全流域沙漠化土地面积的8.3%和6.5%。黄河流域的沙漠化空间格局主要是降水量与沙源空间耦合的结果,流域92.6%（119 114 km²）的沙漠化土地分布于干旱、半干旱地区。从20世纪70年代以来,黄河流域的沙漠化总体上经历了快速发展—发展放缓—明显逆转的过程,沙漠化大幅度的变化主要受人类活动影响所致,在过去几十年间风速持续减小对沙漠化逆转的积极作用也应引起重视。     

Influencing factors of water resources in the source region of the Yellow River

Taking the source region of the Yellow River as a study area and based on the data from Madoi Meteorological Station and Huangheyan Hydrological Station covering the period 1955–2005, this paper analyses the changing trends of surface water resources, climate and frozen ground and reveals their causes. Results show that there exist frequent fluctuations from high to low water flow in the 51-year period. In general, the discharge has shown a de-clining trend in the 51 years especially since the 1990s. The annual distribution shows one peak which, year on year is getting smaller. (1) Precipitation has a significant and sustained influence on discharge. (2) A sharp rise of temperature resulted in the increase of evaporation and the decrease of discharge, which has a greater effect than on ice-snow melting. (3) Frozen ground tends to be degraded markedly. There is a significant positive correlation be-tween the permafrost thickness and the discharge. (4) Evaporation rates are significantly increasing, leading to the decrease of discharge. 70% of the discharge reduction resulted from climate change, and the remaining 30% may have been caused by human activities.     

黄河源区水资源变化及其影响因子

Taking the source region of the Yellow River as a study area and based on the data from Madoi Meteorological Station and Huangheyan Hydrological Station covering the period 1955-2005, this paper analyses the changing trends of surface water resources, climate and frozen ground and reveals their causes. Results show that there exist frequent fluctuations from high to low water flow in the 51-year period. In general, the discharge has shown a de- clining trend in the 51 years especially since the 1990s. The annual distribution shows one peak which, year on year is getting smaller. （1） Precipitation has a significant and sustained influence on discharge. （2） A sharp rise of temperature resulted in the increase of evaporation and the decrease of discharge, which has a greater effect than on ice-snow melting. （3） Frozen ground tends to be degraded markedly. There is a significant positive correlation be- tween the permafrost thickness and the discharge. （4） Evaporation rates are significantly increasing, leading to the decrease of discharge. 70% of the discharge reduction resulted from climate change, and the remaining 30% may have been caused by human activities.     

Mapping the dynamic degree of aeolian desertification in the Shiyang River Basin from 1975 to 2010

The Shiyang River Basin is an area of China that is severly affected by aeolian desertification. Thus, we established an aeolian desertified land classification system for visual interpretation, which classified the Aeolian Desertified Land(ADL)into Slight(SL), Moderate(M), Severe(S) and Extremely Severe(ES) according to the severity. Imagery of Landsat series(acquired in 1975, 1990, 2000 and 2010) were employed to monitor the status, trend and spatial pattern of aeolian desertification, especially to map the overall spatial pattern of ADL dynamics by proposing a new Dynamic Index(DI) in the Shiyang River Basin from 1975 to 2010. The results show a generally decreasing trend from 1975 to 2010. However, the ES ADL kept increasing throughout the whole study period. Moreover, the area of ADLs with different severity increased with increasing severity, this S and ES ADLs dominated characteristics of aeolian desertification was contrary to those sandy lands in eastern China where was dominated by SL and M ADLs. Among the three sub-periods of 1975-1990, 1990-2000 and 2000-2010, the first two were the restoration stage, while the last one was the expansion stage of aeolian desertification. Moreover, all these new ADLs occurred in Minqin County during 2000-2010, indicating a detrimental increase of aeolian desertification in Minqin, and the concentration of ADLs toward the lower reaches of the Shiyang River Basin.The DI works well to identify areas with desertification changes no matter the sub-periods. Moreover, DI results disclosed a stable status of aeolian desertification, and the DI decreased with increasing ADL severity. These results indicate that it will be difficult to control the expansion of aeolian desertification in Minqin County over an extended period of time.Thus, we suggest effective and long-lasting aeolian desertification control programs in the Shiyang River Basin, especially in Minqin, and SL and M ADLs should have priority in facilitating a quick reversal of aeolian desertification.     

三江源地区植被指数下降趋势的空间特征及其地理背景

利用8km分辨率的Pathfinder NOAA/AVHRR-NDVI数据,结合1km分辨率的DEM,1 ∶ 250000道路、居民点、水系数据以及野外调查数据,分析了植被指数变化总体态势、植被指数变化与海拔及与距道路、水源和居民点距离之间的关系,探讨了三江源区1981~2001年间植被指数变化趋势和空间分异特征。结果表明:①三江源地区植被指数变化以下降趋势为主,下降区域占源区总面积的18.92%,增加区域占13.99%;②不同植被和冻土类型下的植被指数下降特征:灌丛区和森林区下降率最高,下降率与各类型区的居民点密度、生计方式有关;植被指数下降程度与冻土类型关系不明显;③植被指数下降的区域差异明显:下降率各区域分别为长江源区13.56%、黄河源区32.51%和澜沧江源区18.1%;④植被指数下降率随着距道路、河流的距离增加而逐渐减小;下降率在距居民点18~24km的缓冲带上达到最高后随着距离增大而下降;植被指数下降率随着海拔高程的升高呈"低－高－低－高"态势,下降率与居民点的分布高度相关。     

近13 a来黄河源区高寒草地物候的时空变异性

以8 d合成的500 m空间分辨率的MODIS [NDVI]时序数据为基础,利用非对称高斯函数拟合法和比值阈值法对2000-2012年黄河源区高寒草地生长季始期（SOG）、生长季末期（EOG）、生长季长度（LOG）的时空变化进行了研究。结果表明：黄河源区高寒草地多在第126～140 d开始生长,到第277～290 d逐渐停止生长,LOG多集中在140～160 d。由东南向西北,随水热条件变化,SOG 逐渐推迟,EOG逐渐提前,LOG逐渐缩短。物候的海拔分异明显,随海拔升高,SOG逐渐延迟,EOG逐渐提前,LOG逐渐缩短。2000-2012年,黄河源区高寒草地SOG显著提前,EOG基本不变,LOG显著延长。SOG提前、EOG推迟、LOG延长的区域主要分布在黄河源区西北部和西南部,而SOG推迟、EOG提前、LOG缩短的区域主要分布在黄河源区中部,其中LOG延长和缩短区域分别占植被区面积的82.77% 和17.23%。黄河源区高寒草地物候的年际变化在不同海拔上分异显著。高海拔地区SOG与LOG变化幅度均超过了低海拔地区,而EOG变化幅度相当。春季、秋季气温升高可能是引起黄河源区高寒草地SOG提前和EOG推迟的主要原因。     

2000-2014年黄河源区ET时空特征及其与气候因子关系

黄河源区地处青藏高原东缘,具有独特的自然生境和丰富的自然资源,是中国西南区域经济发展的重要生态安全屏障。以MODIS ET产品作为研究黄河源区地表蒸散发（ET）的数据源,结合黄河源区内部及周边18个气象站数据、全国1∶100万植被类型图和黄河源区DEM数据,利用趋势分析、相对年际变化和相关分析法,研究2000-2014年黄河源区ET时空变化特征及不同土地利用类型下ET的变化规律,重点探讨了ET与气候因子的关系。结果表明：① 黄河源区多年ET区域分异规律明显,北部ET显著弱于中部和东南部,最强ET位于黄河源区的东南部,多年平均ET值为538.61 mm/a,距平相对变化显著,ET年际变化呈先减小后增加的趋势,平均趋势变化率为0.44 mm/a;② 年内ET呈周期性单峰变化趋势,7月达到峰值;2000-2014年黄河源区多年四季ET季节性差异明显,夏季ET最强达到188.14 mm/a,春秋季次之,冬季ET最弱仅97.15 mm/a;③ 研究时段内不同土地利用类型的ET大小表现为沼泽地>林地>草地>其他>裸地,整体上各土地利用类型的ET呈逐渐增加趋势;④ 相关分析结果表明,ET与同期气温、降水呈正相关关系,与相对湿度呈负相关关系,其中降水对ET的影响强于气温;驱动分区结果显示黄河源区ET受气候因子驱动的地区主要表现为降水驱动。     

黄河源玛曲段全新世风成黄土-古土壤序列风化成壤特征以及古气候演变

通过对青藏高原东北部黄河源开展广泛细致的野外考察,选择位于玛曲段黄河左岸第二级河流阶地（T2）之上,赋存典型风成黄土-古土壤序列的达尔琼东（DEQ-E）剖面进行系统采样。在室内对采集样品进行了磁化率、烧失量、吸湿水、粒度、土壤微形态、地球化学元素和光释光（OSL）测年等综合分析,结论表明：(1)黄河源玛曲段DEQ-E剖面地层序列由上至下依次为现代草甸土层（MS）-全新世中期古土壤层（S0）-全新世早期过渡性黄土层（Lt）-阶地漫滩相沉积层（T2-al）;(2)黄河源玛曲段DEQ-E剖面风成黄土-古土壤序列风化成壤强度呈现出全新世中期古土壤层（S0）>全新世早期过渡性黄土层（Lt）>现代草甸土层（MS）的变化特征;(3)黄河源全新世的古气候演变可分为3个阶段：全新世早期（11000 a BP—9000 a BP）,西风势力减弱,东亚夏季风逐步增强,气温趋于变暖,降水有所增加;全新世中期（9000 a BP—3100 a BP）,东亚夏季风作用强盛,气候整体温暖湿润;全新世晚期（3100 a BP以来）,东亚夏季风衰退,西风势力有所增强,导致气候转向干冷。该研究成果有助于理解青...     

柴达木盆地东北部哈勒腾河流域风成沉积物粒度特征与空间差异

哈勒腾河流域位于柴达木盆地东北部,是一个近似封闭的内陆盆地。该地区风成沉积物来源相对单一,沙丘类型简单且发育时间短,是研究高原内陆盆地物质迁移规律和风沙地貌发育的理想场所。对115个不同类型、不同地貌部位沉积物粒度进行分析。结果表明:哈勒腾河流域地表沉积类型包括沙丘沙、丘间地沉积、河流沉积和戈壁沉积,主要由细沙组成,平均含量达51.6%。沙丘沙平均粒径1.01~2.90 Φ,分选性较差至极好(0.28~1.74 Φ),频率曲线呈近对称和中等峰态。该流域发育有独特的穹状沙丘,属于新月形沙丘演化的初期阶段,平均粒径1.55~2.54 Φ,分选中等至较好;尽管表现出从迎风坡和背风坡中部到沙丘顶部颗粒变粗、分选变差的特征,但相对同一地区的新月形沙丘而言分选过程较弱。从区域上来看,在W-E走向的断面上,新月形沙丘从西向东颗粒变粗,分选变差;在NW-SE走向的断面上,新月形沙丘由西北至东南颗粒变粗,分选性无明显变化。这表明,该流域风成沉积物的可能物源包括哈勒腾河流冲积物和山前风化剥蚀产物。