青藏高原32年濕地對(duì)氣候變化的空間響應(yīng)

邢宇

(1.中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心,北京 100083；2.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,北京 100085)

青藏高原32年濕地對(duì)氣候變化的空間響應(yīng)

邢宇1,2

(1.中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心,北京 100083；2.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,北京 100085)

青藏高原是全球氣候變化敏感區(qū)，其濕地狀況對(duì)該區(qū)的生態(tài)安全有重要影響?；?975年MSS，1990年TM，2000年ETM和2006年CBERS遙感數(shù)據(jù)，建立4大類10亞類濕地的遙感解譯標(biāo)志；通過(guò)目視和人機(jī)交互解譯，結(jié)合多年野外調(diào)查資料，獲取4期濕地信息數(shù)據(jù)；經(jīng)過(guò)Kriging空間插值處理獲得1962—2007年青藏高原每一年的年平均降水和氣溫空間數(shù)據(jù)；應(yīng)用ArcInfo軟件進(jìn)行Grid計(jì)算，以遙感數(shù)據(jù)的時(shí)相分布圖為控制層，分別生成4期氣溫鑲嵌圖和降水鑲嵌圖；使用AML宏語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)濕地變化與氣候因子(溫度和降水)基于像元的相關(guān)分析、偏相關(guān)分析和復(fù)相關(guān)分析，在空間上定量分析濕地變化與氣候變化的響應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明：青藏高原1975—2000年濕地總面積持續(xù)減少，2000年后有所回升；以干燥為主要特征的柴達(dá)木流域、祁連山區(qū)及黃河流域的濕地變化對(duì)降水變化的響應(yīng)較敏感；在青藏高原整體升溫、尤其是低溫地區(qū)增溫幅度較大的情況下，以冰川融水作為補(bǔ)給的濕地對(duì)氣溫變化的響應(yīng)較為敏感。

遙感(RS)；地理信息系統(tǒng)(GIS)；青藏高原；濕地變化；氣候變化；空間響應(yīng)

0 引言

濕地是水生和陸生環(huán)境連接或交互延伸的生態(tài)區(qū)域，控制著區(qū)域內(nèi)自然環(huán)境以及動(dòng)植物的生長(zhǎng)狀態(tài)。青藏高原很少受到人類活動(dòng)的干擾，其生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球氣候變化的反應(yīng)極其敏感[1]，在全球氣候變化研究中具有前兆或預(yù)警的作用。氣溫和降水等氣候因素的微小變化都可能導(dǎo)致地表水與地下水位的波動(dòng)，從而導(dǎo)致濕地的萎縮、擴(kuò)展、消亡或新生，以及濕地生物發(fā)生多樣性的變化。已有很多學(xué)者對(duì)青藏高原的若爾蓋草原沼澤地區(qū)[2]、三江源地區(qū)[3]、拉薩河流域[4]、雅魯藏布江流域[5]、祁連山地區(qū)[6]及青藏鐵路沿線[7]等的典型濕地區(qū)進(jìn)行過(guò)研究；從青藏高原大尺度的角度，研究者多從濕地空間格局、動(dòng)態(tài)變化等方面入手[8]，或?qū)夂虮尘皩?duì)濕地變化的原因進(jìn)行探討[8-10]，側(cè)重于氣候長(zhǎng)期時(shí)間序列變化對(duì)濕地變化的影響；僅是定性或半定量的分析，對(duì)濕地不同類型的影像特征研究還不很成熟，而且忽略了青藏濕地在空間上對(duì)氣候變化的響應(yīng)特征。本文基于不同時(shí)期獲取的MSS,TM,ETM和CBERS衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，通過(guò)分析濕地特征并建立完善的解譯標(biāo)志，結(jié)合多年的野外調(diào)查資料，以較高精度的目視和人機(jī)交互解譯得到4期濕地信息；結(jié)合氣候數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮GIS技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)空間相關(guān)性分析，定量分析濕地變化與氣候變化在空間上的響應(yīng)關(guān)系。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

我國(guó)青藏高原地域遼闊，西起帕米爾高原，東接秦嶺，南自東喜馬拉雅山脈南麓，北迄祁連山西段北麓，E73°26′～102°59′,N25°36′～39°42′，總面積約261.5萬(wàn) km2，約占我國(guó)陸地面積的1/4[11]。地勢(shì)從西北向東南逐漸傾斜，海拔由5 000 m以上逐漸遞降到4 000 m左右，由低山、丘陵和寬谷盆地組合而成。在高原面以上，縱橫延展著許多高聳的巨大山系，構(gòu)成了高原地貌的骨架；在高原面中間，鑲嵌著眾多的濕地；而在高原面之下，交織著性質(zhì)不同的內(nèi)外流水系。

1.2 數(shù)據(jù)源及其預(yù)處理

根據(jù)青藏高原的氣候特點(diǎn)，遙感數(shù)據(jù)的時(shí)相首選夏季，其次選擇春季或秋季，以突出濕地的遙感影像特征；以掃描數(shù)字化并糾正后的1∶10萬(wàn)地形圖為基準(zhǔn)，對(duì)2000年ETM遙感圖像進(jìn)行幾何糾正；再以ETM圖像為基準(zhǔn)，分別對(duì)2006年CBERS，1990年TM和1975年MSS遙感圖像進(jìn)行幾何配準(zhǔn)。每景圖像選擇12～18個(gè)均勻分布的控制點(diǎn)，以保證幾何糾正誤差控制在2個(gè)像元以內(nèi)。CBERS采用B3(R)B4(G)B1(B)，ETM/TM采用B7(R)B4(G)B1(B)，MSS采用B5(R)B7(G)B4(B)波段組合方式，制作了假彩色合成圖像，作為濕地解譯的基礎(chǔ)圖像。

1.3 濕地信息提取

1.3.1遙感解譯標(biāo)志建立

根據(jù)《濕地公約》分類系統(tǒng)、《中華人民共和國(guó)濕地分類標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 24708-2009)》及《全國(guó)濕地資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》，參照前人濕地分類特征[8-13]和青藏高原濕地發(fā)育的實(shí)際情況，將青藏高原濕地劃分為湖泊濕地(包括永久性咸水湖、永久性淡水湖和季節(jié)性淡水湖)、河流濕地(包括永久性河流、泛洪平原濕地、季節(jié)性或間歇性河流)、沼澤濕地(包括沼澤化草甸、草本沼澤和泥炭沼澤)及人工濕地(包括水庫(kù))4大類10亞類。在建立解譯標(biāo)志的過(guò)程中，對(duì)室內(nèi)分析把握性不大、尚有疑義的影像特征進(jìn)行了野外考察(如對(duì)泥炭沼澤進(jìn)行了多次野外驗(yàn)證)，利用GPS建立調(diào)查點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，在掌握實(shí)地資料基礎(chǔ)上反復(fù)修改、完善解譯標(biāo)志(表1)。

表1 青藏高原濕地解譯標(biāo)志Tab.1 Interpretation keys of wetland in Qinghai-Tibet Plateau

1.3.2濕地信息提取

根據(jù)上述遙感解譯標(biāo)志，以MapGIS軟件為平臺(tái)，采用目視和人機(jī)交互解譯方法，結(jié)合多年野外調(diào)查資料，解譯和提取出4期濕地信息數(shù)據(jù)；通過(guò)野外抽樣調(diào)查驗(yàn)證，解譯精度高于98%。

1.3.3濕地?cái)?shù)據(jù)柵格化

對(duì)所有的濕地解譯數(shù)據(jù)在ArcInfo平臺(tái)上進(jìn)行綜合分析。因4期遙感數(shù)據(jù)的空間分辨率差異較大(MSS為80 m，ETM為30 m)，考慮到動(dòng)態(tài)對(duì)比的有效性，最小圖斑面積取0.1 km2(約300 m×300 m)；然后，生成青藏高原10 km×10 km網(wǎng)格26 461個(gè)，計(jì)算每一網(wǎng)格內(nèi)濕地面積并記為該網(wǎng)格的屬性(其中沒(méi)有濕地落入的網(wǎng)格記為“0”值)；最后，將4期濕地網(wǎng)格信息轉(zhuǎn)換為相同分辨率的柵格，得到1975年、1990年、2000年和2006年單位網(wǎng)格內(nèi)濕地分布的柵格圖，作為空間響應(yīng)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.4 氣候數(shù)據(jù)處理

選用275個(gè)氣象站點(diǎn)觀測(cè)的1962—2007年平均降水和氣溫?cái)?shù)據(jù)(由中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)提供)，并對(duì)原始?xì)夂驍?shù)據(jù)進(jìn)行精度驗(yàn)證，剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)；然后，對(duì)每一年的氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行Kriging空間插值處理，獲得像元大小和地圖投影均與濕地?cái)?shù)據(jù)相同的氣候要素柵格數(shù)據(jù)；最后，采用交叉檢驗(yàn)方法，以誤差平均值和誤差標(biāo)準(zhǔn)差為指標(biāo)，對(duì)插值前、后的2組數(shù)據(jù)抽樣進(jìn)行T檢驗(yàn)。結(jié)果表明，在99%的置信度下，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)的顯著性概率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.01，說(shuō)明插值前、后數(shù)據(jù)無(wú)顯著性差異，插值結(jié)果比較理想[14-15]。

由于青藏高原面積遼闊，同一年的遙感數(shù)據(jù)不可能完全將其覆蓋，因此覆蓋青藏高原的MSS,TM,ETM和CBERS的每一期遙感數(shù)據(jù)都是由多個(gè)時(shí)相的影像集拼接而成的。為了能精確地得到濕地對(duì)氣候變化的空間響應(yīng)關(guān)系，首先生成MSS,TM,ETM和CBERS這4期遙感數(shù)據(jù)的時(shí)相分布圖；然后對(duì)4期數(shù)據(jù)所跨年代的時(shí)相進(jìn)行分析，得到MSS影像對(duì)應(yīng)的5種時(shí)相(1972年、1973—1974年、1975年、1976—1977年及1978年)、TM影像對(duì)應(yīng)的5種時(shí)相(1986年、1987—1990年、1991年、1992—1994年及1995年)、ETM影像對(duì)應(yīng)的4種時(shí)相(1999年、2000年、2001年及2002年)和CBERS影像對(duì)應(yīng)的1種時(shí)相(2006—2007年)共15種時(shí)相的數(shù)據(jù)。利用ArcInfo軟件進(jìn)行Grid計(jì)算，以時(shí)相分布圖為控制層，分別生成對(duì)應(yīng)4期遙感數(shù)據(jù)的氣溫和降水分布鑲嵌圖。對(duì)各年份的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值；處理跨年時(shí)相數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)插值數(shù)據(jù)取均值。

1.5 空間相關(guān)性分析

使用AML宏語(yǔ)言對(duì)青藏高原濕地變化與氣候因子(溫度和降水)變化進(jìn)行基于像元的Pearson相關(guān)分析、偏相關(guān)分析和復(fù)相關(guān)分析，其計(jì)算公式見(jiàn)文獻(xiàn)[16-17]。本文的相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)是在給定的置信水平下，通過(guò)查找相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)的臨界值表完成：若P<0.1，則相關(guān)系數(shù)達(dá)到顯著相關(guān)水平；若P<0.01，則相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著相關(guān)水平。偏相關(guān)系數(shù)和復(fù)相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)分別通過(guò)T檢驗(yàn)法和F檢驗(yàn)法實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕地分布現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)變化

2006年青藏高原濕地分布如圖1所示。

圖1 2006年青藏高原濕地分布圖Fig.1 Wetland distribution of Qinghai-Tibet Plateau in 2006

由圖1可以看出，羌塘高原湖泊濕地與河流濕地眾多，柴達(dá)木盆地以沼澤濕地和湖泊濕地為主，雅魯藏布江流域以河流濕地為主，泥炭濕地大多分布在黃河流域，而人工濕地僅是黃河流域北部的龍羊峽水庫(kù)。

由于青藏高原受人為因素影響很小，絕大部分濕地為天然濕地，因此在進(jìn)行與氣候因素響應(yīng)分析時(shí)將天然濕地看作一個(gè)整體，不細(xì)分濕地類型。對(duì)4期青藏高原濕地面積(最小圖斑面積取0.1 km2)按流域類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的結(jié)果如表2所示。

表2 青藏高原不同流域的濕地面積動(dòng)態(tài)變化統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of dynamic changes of wetland areas in different watersheds in Qinghai-Tibet Plateau (km2)

由表2可以看出，青藏高原1975—2000年濕地總面積持續(xù)減少了15 224.08 km2，其減少速度為608.96 km2/a；2000年后濕地面積略有回升，以610.35 km2/a的速度，至2006年增加了3 662.09 km2。不同水系流域的濕地變化規(guī)律有所不同：青藏高原東北部、東部、東南和南部濕地面積均明顯減少(如柴達(dá)木流域的濕地面積共減少了12 118.76 km2)。塔里木流域、羌塘高原、黃河流域、祁連山區(qū)、長(zhǎng)江流域、瀾滄江流域及森格藏布流域濕地面積均表現(xiàn)為先減少后增加的變化，其中羌塘高原濕地面積在后期的增加最為顯著(增加了5001.50 km2)。怒江流域和雅魯藏布江流域濕地面積表現(xiàn)為增加與減少反復(fù)動(dòng)蕩變化的特點(diǎn)?？傮w而言，1975—2006年青藏高原除了羌塘高原和塔里木流域內(nèi)濕地面積增加外，其余流域內(nèi)的濕地面積均有不同程度的減少。

2.2 濕地柵格數(shù)據(jù)的生成

根據(jù)濕地?cái)?shù)據(jù)處理方法，將4期濕地的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格化。限于篇幅，圖2僅示出2006年青藏高原柵格數(shù)據(jù)的濕地分布圖。

圖2 2006年青藏高原濕地?cái)?shù)據(jù)的柵格化Fig.2 Rasterization of wetland data of

2.3 氣候要素鑲嵌數(shù)據(jù)的生成

以遙感數(shù)據(jù)的時(shí)相分布圖為控制層生成的4個(gè)時(shí)期跨年代的氣溫鑲嵌圖如圖3所示。

(a) 1975年MSS (b) 1990年TM

(c) 2000年ETM (d) 2006年CBERS

圖3 遙感數(shù)據(jù)跨年代氣溫鑲嵌圖

Fig.3 Mosaic of multiple year temperatures from remote sensing data

由圖3可以看出，各時(shí)期氣溫的空間分布整體呈現(xiàn)以青藏高原腹地為中心、分別向東南和西北遞增的趨勢(shì)。大部分地區(qū)年均溫較低，尤其是藏北地區(qū)，80%以上地區(qū)的年均溫度低于7.5℃，中心部分地區(qū)的年均溫度低于0℃。

生成的4個(gè)時(shí)期跨年代的降水鑲嵌圖如圖4所示。

(a) 1975年MSS (b) 1990年TM

(c) 2000年ETM (d) 2006年CBERS

圖4 遙感數(shù)據(jù)跨年代降水鑲嵌圖

Fig.4 Mosaic of multiple year precipitation from remote sensing data

由圖4可以看出，大部分地區(qū)年降水量小于400 mm，青藏高原各時(shí)期降水在空間分布上具有一定的規(guī)律性，均由西北向東南遞增。東南部降水大于800 mm的區(qū)域在1975年時(shí)面積較大，1990年以后逐漸收縮，2006年后則僅分布在青藏高原東南角。

2.4 濕地對(duì)氣候變化的響應(yīng)

2.4.1濕地對(duì)氣溫變化的響應(yīng)

對(duì)濕地面積和氣溫變化的響應(yīng)分別進(jìn)行了相關(guān)分析和偏相關(guān)分析，得到青藏高原濕地變化對(duì)氣溫變化的空間響應(yīng)關(guān)系(圖5)。

(a) 相關(guān)系數(shù) (b) 偏相關(guān)系數(shù)

圖5 1975—2006年濕地對(duì)氣溫變化的空間響應(yīng)分布

Fig.5 Distribution of wetland spatial response to temperature changes from 1975 to 2006

統(tǒng)計(jì)圖5中的數(shù)據(jù)得到表3。

表3 1975—2006年青藏高原濕地與氣溫變化的相關(guān)分析統(tǒng)計(jì)

Tab.3 Correlation statistics between wetlands and temperature changes of Qinghai-Tibet Plateau from 1975 to 2006 (%)

濕地與氣溫相關(guān)分析①極顯著負(fù)相關(guān)顯著負(fù)相關(guān)非顯著負(fù)相關(guān)非顯著正相關(guān)顯著正相關(guān)極顯著正相關(guān)相關(guān)系數(shù)0.303.4429.2753.1312.681.18偏相關(guān)系數(shù)0.566.1727.7047.7816.171.62

①顯著為在0.1水平上達(dá)到顯著相關(guān)，極顯著為在0.01水平上達(dá)到顯著相關(guān)。

由表3可以看出，青藏高原濕地的變化與氣溫變化在0.1置信水平上的非顯著面積比例達(dá)到了82.40%；而在不考慮降水的情況下，在0.1置信度水平上，非顯著相關(guān)的面積比例占75.48%。大部分區(qū)域濕地與氣溫的顯著相關(guān)比例有所升高，這也說(shuō)明了濕地變化是在氣溫和降水綜合作用下產(chǎn)生的；單因素分析不能代表整個(gè)氣候因素對(duì)濕地變化的作用，也不能說(shuō)明濕地變化對(duì)氣候的響應(yīng)。

由表3還可以看出，無(wú)論是相關(guān)系數(shù)，還是偏相關(guān)系數(shù)，濕地與氣溫呈正相關(guān)比例高于呈負(fù)相關(guān)的比例，說(shuō)明絕大部分濕地面積的增加是由氣溫升高所致。查閱資料不難得出冰川融化是其主要因素[18]的結(jié)論，濕地增加明顯，而附近山脈地區(qū)的冰川雪線都呈退縮趨勢(shì)。

由偏相關(guān)分析可知，65.57%的濕地與氣溫變化呈正相關(guān)，34.43%的濕地面積變化與氣溫變化呈負(fù)相關(guān)，通過(guò)90%顯著性檢驗(yàn)的達(dá)24.52%；其中羌塘湖盆區(qū)大部分地區(qū)、長(zhǎng)江流域西北部及其與黃河流域交界處以及諾爾蓋地區(qū)的濕地變化與氣溫呈正顯著相關(guān)，而柴達(dá)木流域、雅魯藏布江流域東部地區(qū)的濕地變化與氣溫呈負(fù)顯著相關(guān)。黃河流域的濕地變化與氣溫變化相關(guān)性較大，顯著和極顯著相關(guān)的比例達(dá)33.60%；且隨氣溫升高濕地增加的地區(qū)高于減少的地區(qū)，區(qū)域上的相關(guān)性變化規(guī)律明顯，集中分布在黃河流域西北地區(qū)。通過(guò)99%極顯著性檢驗(yàn)的達(dá)2.18%，主要集中分布在羌塘湖盆區(qū)大部分地區(qū)、長(zhǎng)江流域西北部及其與黃河流域交界處以及雅魯藏布江流域西部地區(qū)。

2.4.2濕地對(duì)降水變化的響應(yīng)

對(duì)濕地面積和降水變化的響應(yīng)分別進(jìn)行了相關(guān)分析和偏相關(guān)分析，得到青藏高原濕地變化對(duì)降水變化的空間響應(yīng)關(guān)系(圖6)。

(a) 相關(guān)系數(shù) (b) 偏相關(guān)系數(shù)

圖6 1975—2006年濕地對(duì)降水變化的空間響應(yīng)分布

Fig.6 Distribution of wetland spatial response to precipitation changes from 1975 to 2006

統(tǒng)計(jì)圖6數(shù)據(jù)得到表4。

表4 1975—2006年青藏高原濕地變化與降水變化的相關(guān)分析統(tǒng)計(jì)

Tab.4 Correlation statistics between wetlands and precipitation changes of Qinghai-Tibet Plateau from 1975 to 2006(%)

濕地與降水相關(guān)分析①極顯著負(fù)相關(guān)顯著負(fù)相關(guān)非顯著負(fù)相關(guān)非顯著正相關(guān)顯著正相關(guān)極顯著正相關(guān)相關(guān)系數(shù)0.313.3635.8053.266.380.89偏相關(guān)系數(shù)0.838.2039.8040.399.790.99

①顯著為在0.1水平上達(dá)到顯著相關(guān)，極顯著為在0.01水平上達(dá)到顯著相關(guān)。

從表4可以看出，青藏高原濕地的變化與降水變化在0.1置信水平上的相關(guān)性分析中，非顯著相關(guān)的濕地面積所占比例為89.06%；而偏相關(guān)分析中，在不考慮氣溫的情況下，在0.1置信度水平上，非顯著相關(guān)的濕地面積為80.19%，顯著相關(guān)的濕地面積所占比例比單相關(guān)大。

由偏相關(guān)分析可知，濕地面積的51.17%與降水呈正相關(guān)，其中顯著正相關(guān)的地區(qū)主要有雅魯藏布江流域西部、羌塘高原北部、黃河流域西部；有48.83%的濕地隨著降水的增加而減少，其中顯著負(fù)相關(guān)的地區(qū)有羌塘高原東南部和長(zhǎng)江流域的西北部、雅魯藏布江流域東部。

綜上所述，濕地與氣溫的偏相關(guān)都略高于降水，且顯著正相關(guān)和極顯著正相關(guān)的像元所占的比例高于顯著負(fù)相關(guān)和極顯著負(fù)相關(guān)像元所占的比例。這主要是因?yàn)榍嗖馗咴瓘V泛分布著冰川與河流，水資源補(bǔ)給相對(duì)充足，致使氣溫高低成為該地區(qū)濕地?cái)U(kuò)張與萎縮的決定性因素。

2.4.3流域分析

各流域的濕地變化對(duì)氣候要素的響應(yīng)差異較大(圖7)，其中祁連山區(qū)和瀾滄江流域的濕地與降水的相關(guān)性大于氣溫，說(shuō)明濕地變化對(duì)降水比較敏感，與降水顯著正相關(guān)和極顯著正相關(guān)的面積所占比例分別達(dá)到22.13%和29.51%；因此，降水成為影響這2個(gè)流域濕地變化的主要因素。其他各流域濕地面積變化與氣溫的相關(guān)性均大于降水。

圖7 各流域濕地對(duì)氣溫和降水變化的響應(yīng)Fig.7 Wetland response to temperature and

桑格藏布江流域的濕地變化對(duì)溫度和降水的響應(yīng)顯著分別為15.9%和12.07%，是青藏高原流域中最低的；與降水和溫度的偏相關(guān)達(dá)到0.5以下的濕地面積分別達(dá)到總面積的63.67%和41.2%。由此可以看出，桑格藏布江濕地動(dòng)態(tài)對(duì)于同期氣候因子的敏感性不強(qiáng)，該地區(qū)濕地變化是氣候因素與其他因素共同影響的結(jié)果，氣候波動(dòng)對(duì)其濕地變化不起決定性作用。

羌塘高原是青藏高原中濕地分布最為密集的地區(qū)，占整個(gè)研究區(qū)濕地面積的46.5%。偏相關(guān)分析的結(jié)果表明：濕地與氣溫呈顯著相關(guān)的面積所占比例為24.01%；偏相關(guān)系數(shù)為正的濕地面積達(dá)71.18%，偏相關(guān)系數(shù)大于0.5以上的濕地面積達(dá)57.88%；氣溫與羌塘高原中、東南部地區(qū)濕地面積呈負(fù)相關(guān)，而羌塘高原西部和北部與氣溫呈現(xiàn)正相關(guān)趨勢(shì)。這主要是由于羌塘高原四周的大山脈發(fā)育了較大規(guī)模的冰川，隨著氣溫的升高，冰雪融水補(bǔ)給比較豐富。該區(qū)濕地對(duì)氣溫變化非常敏感，相對(duì)而言受降水影響明顯偏小。

2.4.4綜合響應(yīng)

對(duì)濕地和氣溫、降水的變化進(jìn)行復(fù)相關(guān)分析：羌塘高原中部的復(fù)相關(guān)系數(shù)較小(小于0.5)，表明該氣候要素對(duì)濕地變化的影響關(guān)系比較復(fù)雜。面積占75.48%的濕地，其復(fù)相關(guān)系數(shù)大于0.75，廣泛分布在在羌塘高原北部、南部和東部，長(zhǎng)江流域西部和黃河流域交界處延伸到若爾蓋濕地等地區(qū)；該區(qū)濕地面積變化與氣溫、降水的線性關(guān)系較好。整個(gè)研究區(qū)在0.1置信度上與溫度和降水明顯呈線性相關(guān)的濕地面積占11.11%，在羌塘高原、長(zhǎng)江流域西北部、黃河流域西部和若爾蓋地區(qū)分布較集中；其中極顯著相關(guān)占0.46%，顯著相關(guān)占10.65%(圖8)。

圖8 1975—2006年濕地對(duì)氣溫、降水變化的空間響應(yīng)分布Fig.8 Wetland spatial response to temperature and precipitation changes from 1975 to 2006

3 結(jié)論

1)本文通過(guò)建立青藏高原濕地遙感解譯標(biāo)志，進(jìn)行多時(shí)相濕地信息提取，濕地變化與氣溫、降水等氣候因子變化的相關(guān)分析和野外驗(yàn)證，取得的結(jié)果表明：青藏高原1975—2000年濕地總面積持續(xù)減少，由1975年的142 275.81 km2減少到2000年的127 051.73 km2；2000年后濕地面積略有回升，共增加了3 662.09 km2(統(tǒng)計(jì)最小濕地圖斑面積為0.1 km2)。

2)以干燥為主要特征的大部分地區(qū)(如柴達(dá)木流域、祁連山區(qū)及黃河流域)濕地需要降水作為補(bǔ)給，濕地與氣候變化的響應(yīng)關(guān)系表現(xiàn)為降水驅(qū)動(dòng)型；在青藏高原整體升溫、尤其是低溫地區(qū)增溫幅度較大的情況下，以冰川融水作為補(bǔ)給的濕地對(duì)氣溫變化的響應(yīng)較為敏感。

3)青藏高原由干向濕發(fā)展的大部分地區(qū)，大多是由冰雪融水量增加和潛在蒸發(fā)量降低造成的，這與冰川退縮有關(guān)。冰川對(duì)濕地面積的增加起到了關(guān)鍵性作用。由此可以推斷，如果未來(lái)若干年中全球變暖仍為主要趨勢(shì)，青藏高原的氣溫會(huì)繼續(xù)升高，冰川補(bǔ)給區(qū)的濕地將繼續(xù)擴(kuò)大；反之，當(dāng)冰川融水規(guī)模減小到一定程度、補(bǔ)給大范圍減少時(shí)，這些地區(qū)的濕地環(huán)境情況將會(huì)令人擔(dān)憂。

4)本文受數(shù)據(jù)源的限制，在空間響應(yīng)研究中每個(gè)空間位置僅有4期遙感數(shù)據(jù)，樣本數(shù)量偏少；雖然在統(tǒng)計(jì)學(xué)上通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)，但在一定程度上會(huì)影響研究效果，故在今后研究中還需要增加數(shù)據(jù)量，并進(jìn)一步探討能夠反映小樣本變化規(guī)律的新方法。

志謝：感謝吉林大學(xué)姜琦剛教授在數(shù)據(jù)獲取等方面的幫助。

[1] 白軍紅,歐陽(yáng)華,徐惠風(fēng),等.青藏高原濕地研究進(jìn)展[J].地理科學(xué)進(jìn)展,2004,23(4):1-9. Bai J H,Ouyang H,Xu H F,et al.Advances in studies of wetlands in Qinghai-Tibet Plateau[J].Progress in Geography,2004,23(4):1-9.

[2] 孫妍.基于RS和GIS的若爾蓋高原濕地景觀格局分析[D].長(zhǎng)春:東北師范大,2009. Sun Y.The Analysis of Zoige Plateau Alpine Wetland’s Landscape Pattern Based on RS and GIS[D].Changchun:Northeast Normal University,2009.

[3] 陳永富,劉華,鄒文濤,等.三江源高寒濕地動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)分析[J].林業(yè)科學(xué),2012,48(10):70-76. Chen Y F,Liu H,Zou W T,et al.Analysis of dynamic change trend of alpine wetlands in three rivers’source region[J].Scientia Silvae Sinicae,2012,48(10):70-76.

[4] 王春連.拉薩河流域濕地變化研究[D].北京:中國(guó)科學(xué)院大學(xué),2010. Wang C L.The Study of Wetland Changes in Lhasa River Basin[D].Beijing:University of Chinese Academy of Sciences,2010.

[5] Li F P,Xu Z X,Feng Y C,et al.Changes of land cover in the Yarlung Tsangpo River Basin from 1985 to 2005[J].Environment Earth Sciences,2013,68(1):181-188.

[6] Hirota M,Kawada K,Hu Q W,et al.Net primary productivity and spatial distribution of vegetation in an alpine wetland,Qinghai-Tibetan Plateau[J].Limnology,2007,8(2):161-170.

[7] 汪芳.青藏鐵路沿線濕地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[D].成都:西南交通大學(xué),2008. Wang F.Ecological Risk Assessment for the Wetland Aside Xizang Railway[D].Chengdu:Southwest Jiaotong University,2008.

[8] 邢宇,姜琦剛,李文慶,等.青藏高原濕地景觀空間格局的變化[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2009,18(3):1010-1015. Xing Y,Jiang Q G,Li W Q,et al.Landscape spatial patterns changes of the wetland in Qinghai-Tibet Plateau[J].Ecology and Environmental Sciences,2009,18(3):1010-1015.

[9] 張樓香,阮仁宗,夏雙.洪澤湖濕地紋理特征參數(shù)分析[J].國(guó)土資源遙感,2015,27(1):75-80.doi:10.6046/gtzyyg.2015.01.12. Zhang L X,Ruan R Z,Xia S.Parameter analysis of image texture of wetland in the Hongze Lake[J].Remote Sensing for Land and Resources,2015,27(1):75-80.doi:10.6046/gtzyyg.2015.01.12.

[10]曾光,高會(huì)軍,朱剛.近32年塔里木盆地與準(zhǔn)噶爾盆地濕地演化遙感分析[J].國(guó)土資源遙感,2013,25(3):118-123.doi:10.6046/gtzyyg.2013.03.20. Zeng G,Gao H J,Zhu G.Analysis of wetlands evolution process between Tarim Basin and Junggar Basin in the past 32 years[J].Remote Sensing for Land and Resources,2013,25(3):118-123.doi:10.6046/gtzyyg.2013.03.20.

[11]方洪賓,趙福岳,張振德,等.青藏高原現(xiàn)代生態(tài)地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查與演變研究[M].北京:地質(zhì)出版社,2009. Fang H B,Zhao F Y,Zhang Z D,et al.Remote Sensing Survey and Evolution Study of Ecological and Geological Environment in Qinghai-Tibet Plateau[M].Beijing:Geological Publishing House,2009.

[12]嚴(yán)婷婷,邊紅楓,廖桂項(xiàng),等.森林濕地遙感信息提取方法研究現(xiàn)狀[J].國(guó)土資源遙感,2014,26(2):11-18.doi:10.6046/gtzyyg.2014.02.03. Yan T T,Bian H F,Liao G X,et al.Research status of methods for mapping forested wetlands based on remote sensing[J].Remote Sensing for Land and Resources,2014,26(2):11-18.doi:10.6046/gtzyyg.2014.02.03.

[13]杜培軍,陳宇,譚琨.江蘇濱海濕地土地利用/覆蓋變化與地表溫度響應(yīng)遙感監(jiān)測(cè)[J].國(guó)土資源遙感,2014,26(2):112-120.doi:10.6046/gtzyyg.2014.02.19. Du P J,Chen Y,Tan K.The remote sensing monitoring of land use/cover change and land surface temperature responses over the coastal wetland in Jiangsu[J].Remote Sensing for Land and Resources,2014,26(2):112-120.doi:10.6046/gtzyyg.2014.02.19.[14]李月臣,宮鵬,劉春霞,等.北方13省1982年—1999年植被變化及其與氣候因子的關(guān)系[J].資源科學(xué),2006,28(2):109-117. Li Y C,Gong P,Liu C X,et al.Vegetation cover changes and correlation with climatic factors in northern China during 1982-1999[J].Resources Science,2006,28(2):109-117.

[15]國(guó)志興,張曉寧,王宗明,等.東北地區(qū)植被物候?qū)夂蜃兓捻憫?yīng)[J].生態(tài)學(xué)雜志,2010,29(3):578-585. Guo Z X,Zhang X N,Wang Z M,et al.Responses of vegetation phenology in Northeast China to climate change[J].Chinese Journal of Ecology,2010,29(3):578-585.

[16]賈俊平.統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)[M].2版.北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社,2014. Jia J P.Fundamental Statistics[M].2nd ed.Beijing:China Renmin University Press,2014.

[17]尹鍇,田亦陳,袁超,等.基于CASA模型的北京植被NPP時(shí)空格局及其因子解釋[J].國(guó)土資源遙感,2015,27(1):133-139.doi:10.6046/gtzyyg.2015.01.21. Yin K,Tian Y C,Yuan C,et al.NPP spatial and temporal pattern of vegetation in Beijing and its factor explanation based on CASA model[J].Remote Sensing for Land and Resources,2015,27(1):133-139.doi:10.6046/gtzyyg.2015.01.21.

[18]張瑞江,方洪賓,趙福岳.青藏高原近30年來(lái)現(xiàn)代冰川的演化特征[J].國(guó)土資源遙感,2010,22(s1):49-53.doi:10.6046/gtzyyg.2010,22(s1).12. Zhang R J,Fang H B,Zhao F Y.The evolution of existing glaciers in the past 30 years in Qinghai-Tibet Plateau[J].Remote Sensing for Land and Resources,2010,22(s1):49-53.doi:10.6046/gtzyyg.2010,22(s1).12.

(責(zé)任編輯：劉心季)

Spatial responses of wetland change to climate in 32 years in Qinghai-Tibet Plateau

XING Yu1,2

(1.ChinaAeroGeophysicalSurveyandRemoteSensingCenterforLandandResources，Beijing100083，China；2.ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085，China)

The Qinghai-Tibet Plateau is an area sensitive to global climate change, and its wetland status plays an important role in the ecological security of the Plateau. Based on the remote sensing data of MSS in 1975, TM in 1990, ETM in 2000 and CBERS in 2006, the author established the interpretation keys, and obtained the wetland information data of the four periods by visual and human-computer interactive interpretation，in combination with the field data accumulated in quite a few years. The annual average precipitation and temperature spatial data were obtained by Kriging spatial interpolation processing for each year from 1962 to 2007 in the Qinghai-Tibet Plateau. With the phase distribution of the remote sensing data as the control layer, the temperature mosaic images of four periods and the precipitation mosaic images were generated by Grid computation using ArcInfo software. Using the pixel-based correlation analysis, the partial correlation analysis and multiple correlation analysis, the author analyzed quantitatively the relationship of spatial response between wetland change and climatic factors (temperature and precipitation) with AML macro language. The results show that the total area of wetlands decreased continuously in the Qinghai-Tibet Plateau from 1975 to 2000, but the total area of wetlands increased after 2000. The responses of wetland change to precipitation in the Chaidam Basin, Hexi Corridor and the Yellow River Basin characterized by dry climate are sensitive. Following the overall warming in the Qinghai-Tibet Plateau, the responses of the changes of the wetland supplied by the glacial melt water to the temperature of the region are sensitive, especially in the case of the large magnitude of warming in the low-temperature region.

remote sensing (RS)；geographic information system(GIS)；Qinghai-Tibet Plateau；wetland change；climatic change；spatial response

2014-12-08；

2014-12-30

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“青藏高原生態(tài)地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)”(編號(hào)：1212010510218)資助。

10.6046/gtzyyg.2015.03.17

邢宇.青藏高原32年濕地變化對(duì)氣候的空間響應(yīng)[J].國(guó)土資源遙感,2015,27(3):99-107.(Xing Y.Spatial responses of wetland change to climate in 32 years in Qinghai-Tibet Plateau[J].Remote Sensing for Land and Resources,2015,27(3):99-107.)

TP 79

A

1001-070X(2015)03-0099-09

邢宇(1982-),女,博士后,主要從事資源環(huán)境遙感與GIS應(yīng)用研究。Email：xingyurs@163.com。