2001年至东红海子泊水域面积变化分析.docx

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2001年至东红海子泊水域面积变化分析

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全宇郑玉峰奇奕轩

摘要：由遥感监测资料可知，2001—2006年期间，东红海子水体面积浮动较大，整体上渐趋萎缩。在2010年以后，水体面积迅速扩张，并趋于稳定。东红海子水体在2007—2009年间处于干涸状态，河床完全裸露。监测到的最小水体面积为2006年的0.7平方公里，最大水体面积出现在2018年。为4.46平方千米，较2001年增幅比例达280%之多。

关键词：高分一号卫星;遥感监测;气候变化;东红海子湿地;时空变化;人类活动

湖泊是陆地水圈的重要组成部分，对气候和环境变化特别敏感，记录了气候变化和人类活动对不同时间尺度的区域水文过程的影响。特别是对于降水量较少的内陆地区，它是揭示全球气候变化和区域响应的重要信息载体[1-3];湖泊也是维护区域生态系统的重要支撑[4]。在2001年至2018年期间，随着该地区气候变暖和干燥的发展趋势[6-9]和人类活动，东红海子湖泊水域面积历经萎缩、干涸与面积突升，重新成为中国北方重要的遗鸥繁育基地。从2009年开始，湖体面积开始显著增加。在提取方法，植被覆盖变化，水质指数反演等方面取得了一系列成果[5]，但对东红海子水体的研究却很少。而近年来，在地方政府的重视下，该区域生态环境明显改善，湖体面积出现连续增加趋势。本文在前人研究的基础上，选择了2001-2018年东红海子湖的气象资料和遥感影像数据，综合运用了3S技术。同时结合气候变化和人类活动因素，探讨东红海子湖水域时空变化特征及主要成因。为了合理开发利用东红海子湖和湖区周边的水资源，保护并逐步恢复湖泊的生态功能，为促进经济和社会可持续发展提供决策依据。

1研究领域概述，数据来源和研究方法

研究区概况

东红海子湖泊（39°32′29″—39°34′11″N，109°4736″—109°4920″E）位于内蒙古自治区伊金霍洛旗北部。原为黄河支流乌兰木伦河流域湖泊，受温带半干旱大陆性季风气候影响，干燥多风，年降雨量少，分布不均。

本文遥感影像数据来源于地理空间数据云网站存储的Landsat4-5MSS传感器、Landsat7ETM传感器、Landsat8OIL传感器以及高分一号卫星WFV传感器数据，包括2001-2015分辨率为30米的15景图像以及分辨率均为16米2016年至2018年3景影像。均选取从8月到9月数据，以确保每景图像具有相似的气象和水文条件。

研究方法

研究区目标提取水体信息较为单一，为湖泊与湖泊退化干涸后形成的坑塘、沼泽等。从遥感图像中提取水体特征的方法很多，包括基于近红外波段的单波段阈值提取方法，归一化植被指数（NDVI）和归一化水体指数（NDWI）[10]。东红海子湖体面积波动剧烈，在溃缩至干涸的过程中部分年份的水深过低、水质浑浊，指数或波段阈值提取效果较差，采用目视解译方式手动勾画，在2010年以后湖体面积显著增加，水体信息在光谱曲线上特征明显，选取NDVI法与NDWI法提取边界均有不错的效果。研究区地处鄂尔多斯高原东部，南邻毛乌素沙地，地势平坦开阔，周边地貌类型以半荒漠化草原为主，经过比较分析，本文采用NDWI进行水体面积信息提取，以消除湖内水生植物对面积信息的影响。计算公式如下：NDWI=（Green?NIR）/（Green+NIR）[10]。遥感数据预处理与计算在ENVI5.3.1下进行，分别做辐射定标、大气校正、正射校正、NDWI指数计算工作，图像拉伸后处理结果导入ArcGIS10.0中重分类制图。数据处理流程结构图见图1。

2.2.1平均气温变化趋势

2001—2018年，伊金霍洛旗年平均气温呈现显著升高的趋势，增长率为0.39℃/年。年平均气温最低值出现在2012年，为6.5℃，最高值出现在2013年和2017年，为8.2℃，较常年平均气温偏多17%。2013以后，年平均气温均在高位运行，2016年与2018年降水频繁，平均气温较低。

2.2.2降水量变化趋势

2001—2018年期间，伊金霍洛旗年降水量在波动中呈现略增加趋势。年降水量最大值出现在2016年，为596.6毫米，最小值出现在2000年，为206.4毫米。最大年降水量和最小年降水量差值达390.2毫米。

人类活动因素

（1）城市发展阻止了向湖泊注入河流与地表水。东红海子位于康巴什乌兰木伦河南岸，伊金霍洛旗阿莱蓬溪镇以东，湖泊供水源头是乌兰木伦河和伊金霍洛旗境内的苗湛河降水，地下渗流与汇合，近年来受城市快速发展影响，周边建筑林立，大量土地硬化，破坏了湖泊的自然生态景观，包括连接乌兰木伦河的原有地表径流大量被阻断。此外，东汉海子周围的混凝土道路，铁路，公路，省道和局部道路引起的地下滲水面积减少。无疑对东红海湖的自然生态景观造成了极大的破坏。2001—2