2000—2014年中國(guó)內(nèi)流區(qū)主要湖泊面積變化

李龍 姚曉軍 巨喜鋒 卜亞平 李曉鋒

摘?要：利用數(shù)字高程模型并結(jié)合中國(guó)流域劃分方案，得到中國(guó)內(nèi)流區(qū)一級(jí)流域分布范圍，基于2000—2014年Landsat TM、ETM+遙感影像，通過(guò)人工目視解譯提取中國(guó)內(nèi)流區(qū)面積大于100 km2的湖泊邊界矢量數(shù)據(jù)，并據(jù)此對(duì)中國(guó)內(nèi)流區(qū)主要湖泊的分布、面積變化及成因進(jìn)行分析。結(jié)果表明：①在中國(guó)現(xiàn)有的7個(gè)一級(jí)內(nèi)流區(qū)中，面積大于100 km2的湖泊有88個(gè)，總面積32 018.46 km2，除伊犁河流域外均有分布;②2000—2014年，中國(guó)內(nèi)流區(qū)湖泊總面積以平均每年231.95 km2的速度持續(xù)增大，總計(jì)增加3 247.33 km2，其中柴達(dá)木盆地和青藏高原腹地湖泊面積持續(xù)增大，塔里木盆地和準(zhǔn)噶爾盆地湖泊面積在2003年之后持續(xù)萎縮，陰山北部和祁連山北部湖泊在2003年以后面積平穩(wěn)增大;③在研究時(shí)段內(nèi)，絕大部分湖泊面積增大明顯，主要集中在可可西里地區(qū)和羌塘高原地區(qū)，面積減小區(qū)域零星散布于整個(gè)研究區(qū);④降水量增加、蒸發(fā)量減少、冰川和凍土加速消融是導(dǎo)致研究區(qū)湖泊面積整體增加的主要原因，局地氣候、各湖泊之間存在的水道聯(lián)系與人類活動(dòng)的干擾造成了部分湖泊面積減小和波動(dòng)。

關(guān)鍵詞：湖泊;面積變化;氣候變化;中國(guó)內(nèi)流區(qū)

中圖分類號(hào)：TV213.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.06.013

Variations of Lakes Area in Endorheic Basin of China During 2000-2014

LI Long1，YAO Xiaojun2， JU Xifeng3， BU Yaping1， LI Xiaofeng2

（1.Lanzhou Resources & Environment Voc-Tech College， Lanzhou 730721， China;

2.College of Geography and Environment Sciences， Northwest Normal University， Lanzhou 730070， China;

3.School of Resources & Environment Science， Xinjiang University， Urumqi 830046， China）

Abstract：The distribution range of first-level watershed in endorheic basin of China was gotten by combing digital elevation model and drainage basin partition plan of China. Besides， based on Landsat TM/ETM+/OLI remote sensing images in the period of 2000-2014， the vectorized boundary of 88 lakes with areas greater than 100 km2 were obtained by artificial visual interpretation technology and then the causes of lake variation were analyzed. The results show that： a） Among seven primary endorheic basins of China， there are 88 lakes that area greater than 100 km2 and the total area is 32，018.46 km2 except Ili River watershed. b） During the period of 2000-2014， the area of endorheic basin of China expends with the speed of 231.95 km2 per year， which totally increases to 2，347.33 km2. The lake area of Qaidam Basin and Qinghai-Tibet Plateau hinterland is continuously expending. Although the areas of Tarim Basin and Junggar Basin are shrinking after 2003， the lakes of the north of Yinshan and Qilian Mountains are increased smoothly. c） During researching， majority of lakes expend obviously， most of them concentrated on Hohxil and Qiangtang Plateau. The shrinking area scatters throughout the study area. d） The main reason why lakes expending are because of increasing precipitation， decreasing evaporation and melting of glaciers and frozen oil. Local climate， waterway of lakes and human activities also affect the reduction and fluctuation of some lakes.

Key words： lake; area change; climate change; endorheic basin of China

湖泊作為陸地水圈的組成部分，參與自然界的水分循環(huán)，其水域變化是其所在流域水量平衡的綜合結(jié)果[1]，對(duì)氣候的變化極為敏感[2-3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共有面積大于1.0 km2的湖泊2 693個(gè)，總面積81 414.6 km2[4]。近年來(lái)，伴隨著湖區(qū)荒漠化、生態(tài)退化、自然災(zāi)害頻發(fā)等問(wèn)題日益嚴(yán)重，湖泊研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注[5-6]。很多學(xué)者對(duì)湖泊進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，主要集中在長(zhǎng)時(shí)間序列湖泊面積變化、湖泊水位變化和湖泊的水量平衡[7-9]，研究區(qū)域涉及青藏高原湖區(qū)、西北干旱湖區(qū)、云貴高原湖區(qū)、東北平原與山地湖區(qū)、東部平原湖區(qū)等典型區(qū)域[10-14]。

內(nèi)流區(qū)是指地表徑流不與海洋相通的地區(qū)[15]，按照一級(jí)流域劃分方案，全國(guó)現(xiàn)有7個(gè)一級(jí)內(nèi)流區(qū)[16]，除伊犁河流域外均有面積大于100 km2的湖泊分布[2， 4]，主要包括青藏高原湖區(qū)和西北干旱區(qū)湖區(qū)[2， 16]，湖泊水資源一直是影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素[17]。在內(nèi)流區(qū)的大部分湖泊，只有入湖流量補(bǔ)給，而無(wú)流出，更能反映流域內(nèi)氣候變化，湖水損耗主要是湖面蒸發(fā)和人類活動(dòng)[2]。由于研究目的不同，國(guó)內(nèi)學(xué)者尚未對(duì)我國(guó)內(nèi)流區(qū)湖泊動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行詳細(xì)研究，因此缺少內(nèi)流區(qū)間的湖泊變化差異對(duì)比分析，亟需應(yīng)用遙感資料和地理信息技術(shù)建立我國(guó)內(nèi)流區(qū)2000年以來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間序列的湖泊空間數(shù)據(jù)庫(kù)，明晰我國(guó)不同內(nèi)流區(qū)湖泊變化差異及影響因素，從而為我國(guó)內(nèi)流區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)乃至跨流域調(diào)水提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

1?研究區(qū)概況

我國(guó)內(nèi)、外流區(qū)大致沿大興安嶺西麓—內(nèi)蒙古高原南緣—陰山—賀蘭山—祁連山—日月山—巴顏喀拉山—念青唐古拉山—岡底斯山一線分布，此線以西，除額爾齊斯河流入北冰洋外，基本上屬于內(nèi)流區(qū)[4]。按照流域劃分體系，我國(guó)一級(jí)內(nèi)流區(qū)主要包括青藏高原腹地、柴達(dá)木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地、陰山北部、祁連山北部和伊犁河內(nèi)流區(qū)（見(jiàn)圖1）[16]。內(nèi)流區(qū)氣候干旱、降水稀少，區(qū)內(nèi)湖泊以鹽湖和咸水湖為主，淡水湖較少，有冰雪融水補(bǔ)給，來(lái)水較豐，因此湖泊具有較大的面積，深度也較大[2]?？紤]到湖泊受季節(jié)影響較為強(qiáng)烈[18]，湖泊面積越大越穩(wěn)定[17]，因此選取內(nèi)流區(qū)內(nèi)所有面積大于100 km2的88個(gè)湖泊作為研究對(duì)象，區(qū)內(nèi)除伊犁河流域外，其他流域均有此規(guī)模的湖泊分布，基本能夠代表我國(guó)內(nèi)流區(qū)湖泊變化特征。

2?數(shù)據(jù)和方法

提取中國(guó)一級(jí)內(nèi)流區(qū)范圍，采用地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn）提供的空間分辨率為90 m的SRTM（Shuttle Radar Topography Mission航天飛機(jī)雷達(dá)地形測(cè)繪任務(wù)），參考《中國(guó)湖泊志》確定研究區(qū)湖泊位置及名稱[2]。湖泊矢量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考“中國(guó)2005—2006年1∶25萬(wàn)面積1.0 km2以上湖泊分布數(shù)據(jù)集”[19]、“2000—2011年可可西里地區(qū)主要湖泊邊界矢量數(shù)據(jù)”[7]、“2000—2014年中國(guó)西北地區(qū)湖泊邊界矢量數(shù)據(jù)”[18]。此外，于USGS網(wǎng)站（http：//earthexplorer.usgs.gov）下載317景Landsat TM/ETM+遙感影像，用以補(bǔ)充解譯缺失年份的湖泊矢量數(shù)據(jù)，從而形成“2000—2014年中國(guó)內(nèi)流區(qū)湖泊矢量數(shù)據(jù)集”。為保證補(bǔ)充解譯的湖泊矢量數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，用于補(bǔ)充解譯的影像時(shí)間集中于湖泊狀態(tài)較為穩(wěn)定的10月，僅有21景影像采集時(shí)段為9月和11月。

基于SRTM地形數(shù)據(jù)，利用ArcGIS 9.3水文模型提取中國(guó)一級(jí)內(nèi)流區(qū)范圍，結(jié)合Google Earth軟件以及Ma等[4]和張國(guó)平等[16]的研究成果，對(duì)提取結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，確保提取的流域與實(shí)際湖泊水系特征相吻合。湖泊邊界矢量通過(guò)人工目視解譯獲取，解譯標(biāo)準(zhǔn)參照中國(guó)國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)“中國(guó)湖泊水質(zhì)、水量與生物資源調(diào)查”制定的原則[4]，解譯精度控制在一個(gè)像元以內(nèi)。

3?結(jié)果與討論

3.1?中國(guó)內(nèi)流區(qū)湖泊現(xiàn)狀

根據(jù)流域劃分方案[4，16]，中國(guó)共有29個(gè)一級(jí)流域，其中內(nèi)流區(qū)2014年面積大于100 km2的湖泊共88個(gè)（見(jiàn)表1），總面積32 018.46 ?km2。青藏高原腹地湖泊數(shù)量最多、面積最大，分別占內(nèi)流區(qū)湖泊總數(shù)的77%、總面積的69%;其次是柴達(dá)木盆地，分別占湖泊總數(shù)的14%、總面積的20%;塔里木盆地和祁連山北部?jī)H有博斯騰湖和東居延海面積大于100 km2，伊犁河流域無(wú)大于100 km2的湖泊。

3.2?中國(guó)內(nèi)流區(qū)湖泊面積變化特征

2000—2014年中國(guó)內(nèi)流區(qū)湖泊面積持續(xù)增大（見(jiàn)圖2）。2000年內(nèi)流區(qū)88個(gè)面積大于100 km2的湖泊總面積為28 771.13 km2，2014年為32 018.46 km2，14 a增加了3 247.33 km2，平均每年增加231.95 km2。2000—2002年與2009—2012年內(nèi)流區(qū)湖泊總面積增加最為明顯，均超過(guò)了1 000 km2。

3.3?中國(guó)內(nèi)流區(qū)各流域湖泊變化特征

由圖3可知：2000—2014年青藏高原腹地和柴達(dá)木盆地湖泊面積呈增大趨勢(shì)，2014年比2000年分別增加3 336.19、311.28 km2，增速分別為222.41、20.75 km2/a;塔里木盆地和準(zhǔn)噶爾盆地湖泊面積在2002年、2003年最大，之后呈萎縮趨勢(shì)，2014年比2000年分別減小216.32、228.74 km2;陰山北部和祁連山北部湖泊面積在2003年最小，之后呈增大趨勢(shì)，2014年陰山北部湖泊面積比2000年減小2.79 km2，而祁連山北部湖泊面積增大47.71 km2。

3.4?中國(guó)內(nèi)流區(qū)湖泊面積變化空間差異

2000—2014中國(guó)內(nèi)流區(qū)主要湖泊面積變化及分布情況見(jiàn)圖4，可以看出，各湖泊面積變化存在一定的差異性。把湖泊面積變化分為增大、減小、先增大后減小、先減小后增大4種情況，其中：面積增大的湖泊最多，有61個(gè)，全部位于青藏高原腹地和柴達(dá)木盆地;其次為面積減小和面積先減小后增大兩種湖泊，均有11個(gè)，散布在整個(gè)內(nèi)流區(qū);面積先增大后減小的湖泊有5個(gè)，分別為青藏高原腹地的拜惹布錯(cuò)和班戈錯(cuò)、準(zhǔn)噶爾盆地的艾比湖和賽里木湖、柴達(dá)木盆地的卓乃湖。

為比較湖泊面積變化的差異性，分別計(jì)算2014年與2000年各湖泊面積變化百分比（見(jiàn)圖5）。其中：2014年72個(gè)湖泊面積比2000年有所增大，占內(nèi)流區(qū)湖泊數(shù)量的82%。卓乃湖和艾比湖面積減幅接近40%，博斯騰湖等14個(gè)湖泊面積減幅小于30%，青海湖和納木錯(cuò)等38個(gè)湖泊面積增幅小于20%，28個(gè)湖泊面積增幅為20%～80%，6個(gè)湖泊面積成倍增大。從空間分布來(lái)看，2014年比2000年面積明顯增大的湖泊主要集中在可可西里地區(qū)和羌塘高原地區(qū)，面積減小的湖泊則散布于整個(gè)內(nèi)流區(qū)。

3.5?中國(guó)內(nèi)流區(qū)湖泊變化驅(qū)動(dòng)因素分析

影響中國(guó)內(nèi)流區(qū)湖泊面積變化的主要因素有地表徑流、湖面降水、冰川融水、湖面蒸發(fā)和地下水交換、凍土、沼澤等[9]。2000—2014年，全球氣溫升高明顯加快[20]，中國(guó)西北地區(qū)由暖干逐漸向暖濕轉(zhuǎn)化，冰川退化嚴(yán)重[21-22]。青藏高原腹地近年來(lái)降水增加明顯，蒸發(fā)顯著減少，冰川融水增加，湖泊面積增大主要因素為有利的氣候條件[23-26]。柴達(dá)木盆地近年來(lái)處于豐水期，蒸發(fā)減少，降水量增加，冰雪融水增多，導(dǎo)致該區(qū)2001年以來(lái)湖泊面積顯著增大[27-28]。內(nèi)蒙古地區(qū)氣溫升高，蒸發(fā)量顯著增大，降水量明顯減小，這種不利的氣候條件導(dǎo)致區(qū)內(nèi)湖泊面積萎縮[29]。2000—2014年，祁連山北部地區(qū)和陰山北部地區(qū)降水量先增大后減小再增大[30-31]，與該區(qū)湖泊面積變化規(guī)律一致。祁連山北部地區(qū)2000年以來(lái)氣溫降低，蒸發(fā)量減少，湖泊面積略有增大[30];陰山北部自2000年后氣溫升高明顯、蒸發(fā)量呈先增大再減小后增大的趨勢(shì)[31-32]，湖泊面積略有減小。1961—2013年，準(zhǔn)噶爾盆地降水量呈增大趨勢(shì)，蒸發(fā)量顯著減小，湖泊面積增大主要因素為有利的氣候條件[26， 33]。塔里木盆地降水量略有增大，蒸發(fā)量顯著減小，區(qū)內(nèi)除博斯騰湖外其余湖泊面積均呈增大趨勢(shì)[18， 34]。

2014年中國(guó)內(nèi)流區(qū)共有16個(gè)湖泊面積較2000年減小，原因與各湖泊之間存在水道聯(lián)系、局地氣候和人類活動(dòng)的干擾有關(guān)，如色林錯(cuò)流域的班戈錯(cuò)、錯(cuò)鄂、吳如錯(cuò)、格仁錯(cuò)與色林錯(cuò)存在水道聯(lián)系[35]，西昆侖地區(qū)阿魯錯(cuò)與美馬錯(cuò)亦存在水道聯(lián)系[7]，卓乃湖、海丁諾爾、鹽湖和庫(kù)賽湖的水道聯(lián)系引起湖水串聯(lián)性外溢事件[6]，郭扎錯(cuò)、太陽(yáng)湖、飲馬湖流域局地氣候變化引起冰川補(bǔ)給變化[7， 36]，柴達(dá)木盆地茶卡鹽湖、準(zhǔn)噶爾盆地艾比湖、塔里木盆地博斯騰湖、青藏高原腹地瑪旁雍錯(cuò)、陰山北部達(dá)來(lái)諾爾地區(qū)人類用水供需矛盾加劇[37-39]。

4?結(jié)?論

（1）中國(guó)現(xiàn)有7個(gè)一級(jí)內(nèi)流區(qū)，2014年區(qū)內(nèi)大于100 km2的湖泊有88個(gè)，總面積32 018.46 ?km2，除伊犁河流域外均有分布，其中青藏高原腹地湖泊數(shù)量最多、面積最大，分別占內(nèi)流區(qū)湖泊總數(shù)的77%、總面積的69%。

（2）2000—2014年，中國(guó)內(nèi)流區(qū)湖泊面積呈增大趨勢(shì)，共增加3 247.33 km2，平均每年增加231.95 km2。柴達(dá)木盆地和青藏高原腹地湖泊面積持續(xù)增大，塔里木盆地和準(zhǔn)噶爾盆地湖泊面積2003年之后持續(xù)萎縮，陰山北部和祁連山北部湖泊面積2003年之后平穩(wěn)增大。湖泊面積增大明顯區(qū)域主要集中在可可西里地區(qū)和羌塘高原地區(qū)，面積減小區(qū)域散布于整個(gè)內(nèi)流區(qū)。

（4）2000—2014年，中國(guó)內(nèi)流區(qū)降水量增大、蒸發(fā)量減小、冰川加速退縮，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)湖泊面積整體增大，個(gè)別湖泊面積減小或波動(dòng)與局地氣候、湖泊之間存在水道聯(lián)系、人類活動(dòng)干擾有關(guān)。

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