生態(tài)文明語境下寧夏春季沙塵暴與植被覆蓋變化相關(guān)性分析

□沙金燕

（寧夏師范學(xué)院政治與歷史學(xué)院 寧夏 固原 756000）

生態(tài)安全是經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)發(fā)展的重要保障，越主動防范，越能減少負(fù)面影響。植被覆蓋度的年際變化造成寧夏不同地區(qū)春季沙塵暴發(fā)生頻數(shù)呈年際波動，為此，要增強(qiáng)憂患意識，堅持以習(xí)近平生態(tài)文明思想為指導(dǎo)，實現(xiàn)人與自然和諧共存，統(tǒng)籌寧夏地區(qū)植被覆蓋的系統(tǒng)治理，形成新的綠色發(fā)展理念，有效化解生態(tài)環(huán)境風(fēng)險[1]。

1 資料與方法

植被覆蓋度是生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的基本參數(shù)。如使用傳統(tǒng)的地面實測方法來估算獲取植被覆蓋度，既要巨大的人力和財力，還要考慮很多限制性因素，得出的結(jié)果精準(zhǔn)度也不高。如利用遙感數(shù)據(jù)獲取需要區(qū)域的植被覆蓋度，不僅精確度高、信息全、范圍廣，還不受任何環(huán)境條件限制。因此，利用遙感數(shù)據(jù)獲取的方法已成為當(dāng)前人們研究生態(tài)環(huán)境等的重要技術(shù)途徑。

利用遙感數(shù)據(jù)提取寧夏地區(qū)特征數(shù)據(jù)，研究植被覆蓋變化與春季沙塵暴的關(guān)系，并根據(jù)覆蓋度值變化的不同對寧夏地區(qū)進(jìn)行植被區(qū)劃，具體步驟如下。

（1）在ERDIS中對獲取的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：波段融合、圖像拼接、圖像裁剪。

（2）遙感圖像增強(qiáng)處理：去霾處理、降噪處理、去條帶處理，結(jié)果得到圖1。

（3）植被歸一化指數(shù)計算。

（4）提取植被覆蓋度。

（5）根據(jù)不同的植被覆蓋度值對寧夏地區(qū)的植被覆蓋狀況進(jìn)行劃分，結(jié)果見圖2。

圖1 寧夏地區(qū)的ERDIS生成圖

圖2 寧夏地區(qū)植被覆蓋狀況的區(qū)劃圖

當(dāng)遙感傳感器探測地面反射光譜時，會接收獲取到地表植被的反射光譜。當(dāng)太陽光的可見光波段照射在植被上時，大部分可見光波段的紅光會被植被吸收，但大部分近紅外波段的光會被植被反射。歸一化植被指數(shù)（NDVI）就是一種反映地表植被覆蓋狀況的遙感指標(biāo)，由遙感傳感器接收獲取地表植被反射光譜信息推算而獲得定量值。

NDVI反映的是單位像元中植被類型、植被覆蓋度、生長狀態(tài)等信息，其值的范圍是－1≤NDVI≤1，其大小主要取決于葉面積指數(shù)LAI（垂直密度）和植被覆蓋度A等要素。根據(jù)區(qū)域中植被覆蓋結(jié)構(gòu)形態(tài)的不同，將其分為均一像元和混合像元兩類。當(dāng)植被完全覆蓋某個特定區(qū)域時，其植被覆蓋度的值屬于均一像元。如果NDVI隨年際變化都為正值，那么說明植被覆蓋狀況總體呈上升趨勢，是增加的態(tài)勢。當(dāng)整個特定區(qū)域不能完全被植被覆蓋時，其植被覆蓋度的值為0或負(fù)值，是植被結(jié)構(gòu)與非植被結(jié)構(gòu)構(gòu)成的混合結(jié)構(gòu)，屬于混合像元。如果NDVI隨年際變化處于下降趨勢，說明植被覆蓋開始減少。其依據(jù)的NDVI的公式如下。

用上面的公式將其轉(zhuǎn)換為植被覆蓋度值，其植被覆蓋度值的轉(zhuǎn)換模型如下。

式（2）中：A是轉(zhuǎn)換后的植被覆蓋度值，NDVImin和NDVlmax分別是最小和最大歸一化植被指數(shù)值。

2 寧夏地區(qū)植被覆蓋變化與春季沙塵暴的相關(guān)性分析

對遙感多波段圖像進(jìn)行植被指數(shù)變換后，得出NDVImax=0.570368，NDVI=0.497819，經(jīng)統(tǒng)計分析NDVImin=0.01。利用上面兩個公式，把NDVI轉(zhuǎn)換成為植被覆蓋度值進(jìn)行分析對比，并根據(jù)值的不同，對寧夏地區(qū)植被覆蓋狀況進(jìn)行區(qū)劃，與沙塵暴空間分布進(jìn)行對照。

根據(jù)其植被覆蓋度值的不同，將寧夏地區(qū)的植被覆蓋劃分為5個區(qū)：鹽同香山牧區(qū)、引黃灌溉農(nóng)牧區(qū)、賀蘭山林區(qū)、西海固牧林農(nóng)區(qū)和六盤山林牧農(nóng)區(qū)。

由此得知，可將沙塵暴劃分為5個區(qū)，其結(jié)果正好與寧夏沙塵暴的空間分布一致，即中北部地區(qū)發(fā)生的概率較大，南部六盤山地區(qū)及賀蘭山地區(qū)發(fā)生的概率相對較小。

利用公式對TM圖像提取的水體、植被覆蓋度值為＜10%、10%～30%、30%～60%、60%～100%的4種類型面積，相對于用QulckBird圖像的提取結(jié)果，其平均誤差約為10.51%，具體見表1所示。

對比看出，引黃灌區(qū)大部分NDVI值小于0.2；中部干旱帶，即鹽同香山牧區(qū)NDVI值小于0.15；南部山區(qū)，即西海固、六盤山地區(qū)的NDVI值大于0.6。

由此得知，寧夏全區(qū)植被覆蓋狀況隨年際變化總體呈上升趨勢，變化趨勢較好，尤其是銀川平原、衛(wèi)寧灌區(qū)南部山區(qū)。位于中部的干旱區(qū)，黃沙廣泛，水源短缺，多年植被覆蓋呈退化趨勢，易發(fā)生沙塵暴。

表1 植被覆蓋度值分類區(qū)劃

3 結(jié)論

（1）植被覆蓋度的年際變化造成寧夏不同地區(qū)春季沙塵暴發(fā)生頻數(shù)呈年際波動，但總體呈下降趨勢。沙塵暴發(fā)生頻數(shù)的差異性主要體現(xiàn)在植被覆蓋度上。寧夏全區(qū)植被覆蓋年際變化呈增加的態(tài)勢，尤其是銀川平原、衛(wèi)寧灌區(qū)及南部山區(qū)發(fā)生沙塵暴頻率較少，而中部的干旱區(qū)多年植被覆蓋呈退化趨勢，最易發(fā)生沙塵暴。因此，植被覆蓋程度越低的區(qū)域，沙塵暴災(zāi)害發(fā)生的概率越大。

（2）春季和夏季植被覆蓋度與沙塵暴發(fā)生的日數(shù)、持續(xù)的時間呈負(fù)相關(guān)。寧夏地區(qū)在春季3—5月降水量相對較少、蒸發(fā)量大、干旱頻繁、氣溫回升快、風(fēng)力變大，對沙塵暴發(fā)生頻率的影響較大。加之這一時期土地開始耕作種植，地表僅存的植被被清除，土壤中生長的植被結(jié)構(gòu)被破壞，并將深層的細(xì)微土壤顆粒暴露于地表，這些因素決定了春季是寧夏地區(qū)沙塵暴最頻發(fā)的季節(jié)，尤其是4—5月。

進(jìn)入夏季后，隨著降水增多，干旱得到緩解，土壤濕潤度不斷增加，風(fēng)力減弱，地面溫差較小，植被覆蓋度增大，沙塵暴的發(fā)生頻率也隨之減少，一般9—10月可降至最低。秋季后降水量急劇減少，土壤濕潤度至來年1月達(dá)到最低，植被開始凋謝，植被覆蓋度不斷減少，風(fēng)力減小，對沙塵暴的發(fā)生頻率影響較小。

進(jìn)入冬季后，寧夏全區(qū)除南部山區(qū)降雪較多外，其他區(qū)域比較干燥，降水總體較少，植被覆蓋度達(dá)到一年中的最低值，沙塵暴發(fā)生的頻率略有增加，但由于冬季氣溫低，地表處于凍結(jié)狀態(tài)，在一定程度上減少了沙塵暴的發(fā)生。

（3）植被覆蓋度的高低直接影響土壤風(fēng)蝕的強(qiáng)度，進(jìn)而影響沙塵暴災(zāi)害發(fā)生的強(qiáng)度。土壤濕潤度對最大沙塵暴發(fā)生頻率的影響可以持續(xù)3～4個月。隨著植被覆蓋度的降低，土壤沙化嚴(yán)重，加之土壤濕潤度較低，土壤風(fēng)蝕量具有明顯的指數(shù)遞增趨勢。因此，植被覆蓋度是沙塵暴形成的一個主要因素。