內(nèi)陸干旱區(qū)尾閭湖濕地識別及其景觀結(jié)構(gòu)動態(tài)變化
——以艾比湖濕地為例

王敬哲

1. 深圳大學自然資源部大灣區(qū)地理環(huán)境監(jiān)測重點實驗室，廣東 深圳 518060; 2. 新疆大學資源與環(huán)境科學學院，新疆 烏魯木齊 830046

在全球生態(tài)系統(tǒng)之中，濕地發(fā)揮著重要作用。濕地易于退化，在干旱地區(qū)濕地干縮則表現(xiàn)得更為顯著，而濕地作為干旱地區(qū)水資源的重要載體，其生態(tài)功能不可替代。干旱區(qū)濕地對于氣候因素的波動以及人為因素的響應更為敏感，濕地所在區(qū)域的環(huán)境變化可以通過濕地的流轉(zhuǎn)、消亡、干縮、發(fā)育等進行深刻反映。因此，開展干旱區(qū)濕地研究對區(qū)域的水資源合理配置、濕地景觀格局變過程及其驅(qū)動機制具有重大科學意義。論文抓住濕地擴縮與繼發(fā)的環(huán)境效應的這一核心問題，以國家重要濕地——艾比湖濕地國家級自然保護區(qū)為研究靶區(qū)，收集了近30年來春、夏、秋3個季節(jié)的遙感數(shù)據(jù)，以隨機森林RF為主要分類器，對濕地的空間結(jié)構(gòu)變化、轉(zhuǎn)移特征、時空關(guān)聯(lián)模式、景觀格局、空間連通性等進行分析，同時在分析這些主要氣象水文要素的多尺度變化的基礎上，探索濕地變化對氣候變化的響應機制。本論文的研究內(nèi)容和主要研究結(jié)論如下：

(1) 在基于RF分類器為框架的背景下，論文固定決策樹的顆數(shù)N為100，特征變量的個數(shù)x為25，在該種參數(shù)設定下識別精度最優(yōu)，并將其視為最優(yōu)參數(shù)設置方案進行具體的分類工作。

(2) 1991—2017年整個研究區(qū)的各類濕地的面積與時空分布存在明顯差異。河流濕地、湖泊濕地、人工濕地、沼澤濕地、鹽沼濕地及非濕地的多年平均面積分別為110.00、604.92、17.08、760.41、322.02、1 296.02 km2，非濕地的面積占比最大。

(3) 提出了一種SAR水體指數(shù)(MSWI)?；谶@一指數(shù)和Sentinel 1A數(shù)據(jù)，分類結(jié)果的總體準確度為99.94%，Kappa系數(shù)為0.997 1。季節(jié)性變化顯示湖泊濕地在年內(nèi)呈現(xiàn)出“急劇上升”—“顯著下降”—“逐漸穩(wěn)定”的變化趨勢。

(4) 艾比湖濕地的濕地率整體空間自相關(guān)水平呈波動趨勢，而嚴重枯水期的年份(2015年)的自相關(guān)水準極低，說明這一時期的艾比湖濕地的空間集中效應較差。近30年間艾比湖濕地保護區(qū)的湖泊濕地逐漸向西北部轉(zhuǎn)移。最大的濕地率全部出現(xiàn)在春季。

(5) 不同季節(jié)中湖泊濕地、沼澤濕地以及非濕地的連通程度最強。秋季的斑塊現(xiàn)狀最為復雜。春季的濕地空間連通性最優(yōu)，夏季次之，秋季最不理想。季相變化主要受到區(qū)域的氣候條件與入湖水量等因素影響。大型濕地斑塊(≥100 ha)與全局圖論指數(shù)之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系，對艾比湖濕地整體的空間連通性做出了至關(guān)重要的貢獻。各類濕地斑塊的NDI與其面積均呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，濕地斑塊的面積越大，NDI也就越大。

(6) 當前條件下，湖泊濕地的非適宜區(qū)占保護區(qū)的34.10%，高度適宜區(qū)則可能在RCP 4.5情景下的2070年達到極高值，其面積占比為4.32%。依據(jù)Jackknife檢驗的結(jié)果可知對此貢獻程度前5個最高的因素依次為：氣溫日較差>最干燥季節(jié)均溫>溫度季節(jié)變化標準差>最溫暖季節(jié)均溫>年降水量。沼澤濕地與鹽沼濕地在未來氣候情景下的時空分布具有較高的相似性，這與當前的情況是比較一致的。