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我國不同類型水體變化動態(tài)的時空特征研究進展
來源:
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作者:huilijianshe
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發(fā)布時間: 2020-07-08
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中國幅員遼闊、地形起伏多變，地表水體分布數(shù)量眾多且類型豐富，既分布有全球海拔最高的內(nèi)陸咸水湖群，也存在大量人口密集區(qū)域的淡水湖和人工水庫。長期以來，不同地區(qū)（流域）、不同類型的水體變化受流域自然環(huán)境因素和人類活動影響程度與機制不一。
中國幅員遼闊、地形起伏多變，地表水體分布數(shù)量眾多且類型豐富，既分布有全球海拔最高的內(nèi)陸咸水湖群，也存在大量人口密集區(qū)域的淡水湖和人工水庫。長期以來，不同地區(qū)（流域）、不同類型的水體變化受流域自然環(huán)境因素和人類活動影響程度與機制不一。
中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所等在近期發(fā)表的遙感監(jiān)測1984-2015年時段中國水體變化動態(tài)的工作基礎(chǔ)之上，區(qū)分我國不同類型水體（>1km2），對比分析不同類型（咸水湖vs.淡水湖，淡水自然湖vs人工湖（水庫））水體在1984-1999年與2000-2015年兩個時段內(nèi)水體變化動態(tài)的時空特征。研究發(fā)現(xiàn)，相比上世紀末，本世紀初咸水湖面積增大了5572.0km2，淡水湖總面積減少324.8km2，而人工調(diào)節(jié)的水庫總面積增加了3925.8km2。廣泛分布于中國西、北地區(qū)的咸水湖的水域面積顯著增加，其主要貢獻來自于羌塘高原內(nèi)流區(qū)咸水湖泊擴張（~73%）；而分布在人口密集的長江、海河等流域的自然淡水湖泊呈總體萎縮態(tài)勢。相較于自然淡水湖總面積減小的特征，我國受人工調(diào)節(jié)的淡水水庫面積顯著增加，特別是長江、珠江和黃河流域等，由人工筑壩造成的淡水水域面積增加占了各自流域內(nèi)淡水水體凈增面積一半以上。
研究結(jié)果強調(diào)，盡管中國內(nèi)陸水體在過去35年中水域總面積顯著增加，但形勢不容樂觀：自然湖泊的水域總面積增加由羌塘高原的咸水湖快速擴張所主導(dǎo)，而自然淡水湖泊受人類活動影響面積呈萎縮態(tài)勢；淡水湖庫水域面積增加由人工調(diào)節(jié)的淡水水庫所主導(dǎo)，因此科學(xué)指導(dǎo)淡水資源的調(diào)節(jié)和配置尤為重要。
水庫不僅在我國呈顯著增長態(tài)勢。為了滿足日益增長的水電能源與灌溉需求，全球范圍內(nèi)人工筑壩與水庫數(shù)量激增，而具備時空信息（如水庫修筑時間、水域范圍、水儲量、調(diào)節(jié)水量等）的全國或全球尺度的水庫編目數(shù)據(jù)存在各類局限，特別是在新建水庫時空信息更新方面尤為不足。研究人員基于新建水庫蓄水造成地表光譜發(fā)生突變的特征，利用時間序列遙感突變檢測算法（BFAST），提取地表MODIS NDVI/NDWI時間序列突變空間和時間分布，并組合中高分辨率影像與數(shù)字高程模型提取水庫的時空參數(shù)，發(fā)展了集成高時頻遙感影像序列與高空間分辨率影像的新建水庫自動化識別與編目方法，該方法在黃河上游地區(qū)的測試精度達到95%以上。
在上述新建水庫自動化檢測算法基礎(chǔ)上，選擇水庫分布密集、人工調(diào)蓄強度高的黃河流域，建立了黃河上游（黃河源與渭河流域）共149個水庫的時空編目，集成遙感、數(shù)字地形分析與GIS空間分析方法，量化了流域尺度不同等級大小水庫的蓄水量與調(diào)蓄量，及其年際與季節(jié)尺度的時序特征。該研究對于資料缺失區(qū)（或區(qū)域大尺度）的水庫修建與調(diào)節(jié)對流域水文影響的量化和評估提供了一種新思路。
中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所等在近期發(fā)表的遙感監(jiān)測1984-2015年時段中國水體變化動態(tài)的工作基礎(chǔ)之上，區(qū)分我國不同類型水體（>1km2），對比分析不同類型（咸水湖vs.淡水湖，淡水自然湖vs人工湖（水庫））水體在1984-1999年與2000-2015年兩個時段內(nèi)水體變化動態(tài)的時空特征。研究發(fā)現(xiàn)，相比上世紀末，本世紀初咸水湖面積增大了5572.0km2，淡水湖總面積減少324.8km2，而人工調(diào)節(jié)的水庫總面積增加了3925.8km2。廣泛分布于中國西、北地區(qū)的咸水湖的水域面積顯著增加，其主要貢獻來自于羌塘高原內(nèi)流區(qū)咸水湖泊擴張（~73%）；而分布在人口密集的長江、海河等流域的自然淡水湖泊呈總體萎縮態(tài)勢。相較于自然淡水湖總面積減小的特征，我國受人工調(diào)節(jié)的淡水水庫面積顯著增加，特別是長江、珠江和黃河流域等，由人工筑壩造成的淡水水域面積增加占了各自流域內(nèi)淡水水體凈增面積一半以上。
研究結(jié)果強調(diào)，盡管中國內(nèi)陸水體在過去35年中水域總面積顯著增加，但形勢不容樂觀：自然湖泊的水域總面積增加由羌塘高原的咸水湖快速擴張所主導(dǎo)，而自然淡水湖泊受人類活動影響面積呈萎縮態(tài)勢；淡水湖庫水域面積增加由人工調(diào)節(jié)的淡水水庫所主導(dǎo)，因此科學(xué)指導(dǎo)淡水資源的調(diào)節(jié)和配置尤為重要。
水庫不僅在我國呈顯著增長態(tài)勢。為了滿足日益增長的水電能源與灌溉需求，全球范圍內(nèi)人工筑壩與水庫數(shù)量激增，而具備時空信息（如水庫修筑時間、水域范圍、水儲量、調(diào)節(jié)水量等）的全國或全球尺度的水庫編目數(shù)據(jù)存在各類局限，特別是在新建水庫時空信息更新方面尤為不足。研究人員基于新建水庫蓄水造成地表光譜發(fā)生突變的特征，利用時間序列遙感突變檢測算法（BFAST），提取地表MODIS NDVI/NDWI時間序列突變空間和時間分布，并組合中高分辨率影像與數(shù)字高程模型提取水庫的時空參數(shù)，發(fā)展了集成高時頻遙感影像序列與高空間分辨率影像的新建水庫自動化識別與編目方法，該方法在黃河上游地區(qū)的測試精度達到95%以上。
在上述新建水庫自動化檢測算法基礎(chǔ)上，選擇水庫分布密集、人工調(diào)蓄強度高的黃河流域，建立了黃河上游（黃河源與渭河流域）共149個水庫的時空編目，集成遙感、數(shù)字地形分析與GIS空間分析方法，量化了流域尺度不同等級大小水庫的蓄水量與調(diào)蓄量，及其年際與季節(jié)尺度的時序特征。該研究對于資料缺失區(qū)（或區(qū)域大尺度）的水庫修建與調(diào)節(jié)對流域水文影響的量化和評估提供了一種新思路。
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