宁夏平原湿地水体的季节性演变及其对年内气候变化的响应_邹业斌.pdf

第4 0卷第1期2 0 2 3年2月河 北 省 科 学 院 学 报J o u r n a l o f t h e H e b e i A c a d e m y o f S c i e n c e sV o l.4 0 N o.1F e b.2 0 2 3收稿日期:2 0 2 2-0 9-2 4基金项目:宁夏自然科学基金项目(2 0 2 1 AA C 0 3 0 6 0);宁夏高等学校一流学科建设项目(N X Y L X K 2 0 2 1 A 0 3);宁夏自然科学基金项目(2 0 2 2 AA C 0 3 0 5 2)作者简介:邹业斌(1 9 9 1-),男,宁夏中卫人,博士,讲师,主要研究方向:水利遥感和地理信息.通信作者:柴明堂(1 9 9 0-),男,甘肃会宁人,博士,副教授,主要研究方向:寒旱区环境与工程.文章编号:1 0 0 1-9 3 8 3(2 0 2 3)0 1-0 0 4 7-1 1宁夏平原湿地水体的季节性演变及其对年内气候变化的响应邹业斌1,2,柴明堂1,2,杨 娟1,冯东溥1,舒 瑞3,4,何文文5(1.宁夏大学土木与水利工程学院,宁夏 银川 7 5 0 0 2 1;2.宁夏回族自治区黄河水联网数字治水重点实验室,宁夏 银川 7 5 0 0 2 1;3.中国地质大学(武汉)公共管理学院,湖北 武汉 4 3 0 0 7 4;4.宁夏自然资源勘测调查院,宁夏 银川 7 5 0 0 0 2;5.湖南省第三测绘院,湖南 长沙 4 1 0 0 0 0)摘 要:许多内陆水体存在季节性变化,了解这种地表水资源的季节性行为对区域甚至全球尺度的水文和生态演变具有重要意义。本研究利用L a n d s a t TM/E TM+/O L I等多源遥感影像解译提取了宁夏平原1 9 9 62 0 2 0年近2 5年的枯水期和丰水期的湿地水体数据。通过对丰、枯水期湿地数据进行面积统计对比和空间叠加分析,量化分析湿地水体资源在气候变化背景下的季节性变化特征和模式。以1个月和3个月时间尺度标准化降水蒸发指数(S t a n d a r d i z e d P r e c i p i t a t i o n E v a p o-t r a n s p i r a t i o n I n d e x,S P E I)作为旱涝指数,结合对应的湿地水体面积季节性变化值,通过曲线拟合、相关分析和显著性检验,定量分析湿地水体对季节性气候干旱胁迫的响应。结果表明:(1)1 9 9 62 0 2 0年间研究区内丰、枯水期湿地水体面积最大变化值为4 0 4.8 4 k m2(2 0 1 8年),最小面积变化值为9.1 k m2(2 0 0 0年),近2 5年丰、枯水期湿地面积平均变化1 6 3.1 7 k m2。(2)从整体上看,1个月尺度和3个月尺度的S P E I的丰、枯水期变化值多年均值分别为0.5 6 5和1.4 0 3。(3)湿地水体面积变化与1个月尺度的S P E I变化值之间的相关性较低,而与3个月尺度的S P E I的变化值呈显著正相关性,其线性回归判定系数R2=0.8 2 8 2(p0.0 1),多项式回归判定系数R2=0.8 5 2 7(p0.0 1)。水文气候变化是内陆干旱区地表水资源季节性演变的主要影响因素之一。关键词:季节性演变;干旱胁迫响应;季相干旱效应;标准化降水蒸发指数;宁夏平原湿地中图分类号:P 9 5 1 文献标识码:AS e a s o n a l v a r i a t i o n o f w e t l a n d w a t e r b o d y i n N i n g x i a p l a i n a n d i t s r e s p o n s e t o a n n u a l c l i m a t e c h a n g eZ O U Y e-b i n1,2,C H A I M i n g-t a n g1,2,Y A N G J u a n1,F E N G D o n g-p u1,S H U R u i3,4,H E W e n-w e n5(1.S c h o o l o f C i v i l a n d H y d r a u l i c E n g i n e e r i n g,N i n g x i a U n i v e r s i t y,Y i n c h u a n N i n g x i a 7 5 0 0 2 1,C h i n a;2.K e y L a b o r a t o r y o f t h e I n t e r n e t o f W a t e r a n d D i g i t a l W a t e r G o v e r n a n c e o f t h e Y e l l o w R i v e r,N i n g x i a U n i v e r s i t y,Y i n c h u a n N i n g x i a 7 5 0 0 2 1,C h i n a;DOI:10.16191/ki.hbkx.2023.01.012河北省科学院学报2 0 2 3年第4 0卷3.S c h o o l o f P u b l i c A d m i n i s t r a t i o n,C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s,W u h a n H u b e i 4 3 0 0 7 4,C h i n a;4.N i n g x i a N a t u r a l R e s o u r c e s S u r v e y a n d I n v e s t i g a t i o n I n s t i t u t e,Y i n c h u a n N i n g x i a 7 5 0 0 0 2,C h i n a;5.H u n a n T h i r d I n s t i t u t e o f S u r v e y i n g a n d M a p p i n g,C h a n g s h a H u n a n 4 1 0 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:M a n y i n l a n d w a t e r b o d i e s e x h i b i t s e a s o n a l v a r i a t i o n,a n d u n d e r s t a n d i n g t h e s e a s o n a l b e h a v i o r o f s u c h s u r f a c e w a t e r r e s o u r c e s h a s i m p o r t a n t i m p l i c a t i o n s f o r h y d r o l o g i c a l a n d e c o l o g i c a l e v o l u t i o n a t r e g i o n a l a n d e v e n t e r r e s t r i a l s c a l e s.T h e w e t l a n d w a t e r d a t a o f t h e N i n g x i a P l a i n d u r i n g t h e d r y a n d w e t p e r i o d s f r o m 1 9 9 6 t o 2 0 0 2 w e r e e x t r a c t e d f r o m L a n d s a t TM/E TM+/O L I a n d o t h e r m u l t i-s o u r c e r e m o t e s e n s i n g i m a g e s.T h r o u g h a r e a s t a t i s t i c a l c o m p a r i s o n a n d s p a t i a l o v e r l a y a n a l y s i s o f w e t a n d d r y s e a s o n w e t l a n d d a t a,t h e s e a s o n a l c h a n g e c h a r a c t e r i s t i c s a n d p a t t e r n s o f w e t l a n d w a t e r r e s o u r c e s u n d e r t h e b a c k g r o u n d o f c l i m a t e c h a n g e a r e q u a n t i t a t i v e l y a n a l y z e d.T h e r e s p o n s e o f w e t l a n d w a t e r b o d i e s t o s e a s o n a l c l i m a t i c d r o u g h t s t r e s s i s q u a n t i f i e d b y c u r v e f i t t i n g,c o r r e l a t i o n a n a l y s i s a n d s i g n i f i c a n c e t e s t u s i n g t h e 1-m o n t h a n d 3-m o n t h t i m e-s c a l e S P E I a s t h e d r o u g h t a n d f l o o d i n d i c e s,a n d t h e c o r r e s p o n d i n g s e a s o n a l w e t l a n d a r e a c h a n g e v a l u e s.T h e r e s u l t s s h o w t h a t:(1)F r o m 1 9 9 6 t o 2 0 2 0,t h e m a x i m u m c h a n g e v a l u e o f w e t l a n d a r e a b e t w e e n w e t a n d d r y s e a s o n s i n t h e s t u d y a r e a w a s 4 0 4.8 4 k m2,a n d t h e m i n i m u m a r e a c h a n g e v a l u e w a s 9.1 k m2.T h e a v e r a g e c h a n g e o f w e t l a n d a r e a b e t w e e n w e t a n d d r y s e a s o n s w a s 1 6 3.1 7 k m2.(2)O n t h e w h o l e,t h e m u l t i-y e a r m e a n v a l u e s o f S P E I s v a r i a t i o n b e t w e e n w e t a n d d r y s e a s o n s o n t h e 1-m o n t h a n d 3-m o n t h s c a l e s w e r e 0.5 6 5 a n d 1.4 0.(3)T h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e w e t l a n d a r e a c h a n g e v a l u e a n d t h e S P E I c h a n