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为探究湖泊面积演变及影响因素,研究人员基于 Landsat、Sentinel - 2 等遥感数据,分析内蒙古 655 个湖泊 37 年面积变化。发现面积总体呈下降趋势,不同流域驱动因素不同,为水资源管理和生态保护提供科学依据。
湖泊是地球生态系统的 “明珠”,维系着区域生态平衡与人类生存发展。然而,在全球变暖与人类活动加剧的背景下,湖泊面积变化成为科学界关注的焦点。许多地区面临湖泊萎缩、生态功能退化等问题,但其背后 “气候 - 水文 - 人文” 的复杂耦合机制尚未完全明晰。内蒙古地处欧亚大陆蒙古高原,拥有典型的中温带季风气候和干旱半干旱特征,其湖泊对气候变化和人类活动高度敏感,宛如天然的生态实验室,为揭示湖泊演变的内在规律提供了绝佳样本。
为解开湖泊面积变化的驱动密码,中国研究人员针对内蒙古 5 大流域的 655 个湖泊展开了长达 37 年(1987-2023 年)的系统性研究。该研究成果发表在《Ecological Indicators》,为全球湖泊生态保护提供了重要的中国视角与数据支撑。
研究团队综合运用多源遥感技术(Landsat 系列、Sentinel - 2、GF - 1 卫星数据),结合气象(降水、蒸发)、水文(径流、地下水)及土地利用数据,通过归一化差异水指数(NDWI)、修正归一化差异水指数(MNDWI)等方法提取湖泊水体信息,并借助线性回归、t 检验、相关性分析等统计手段,量化自然与人类因素对湖泊面积的影响。
3.1 湖区演变趋势
研究发现,1987-2023 年内蒙古湖泊总面积在 4059.36-6489.46 km2 间波动,以 38.06 km2/a 的速率呈总体下降趋势(R2 = 0.39, p < 0.001)。这一过程呈现明显的阶段性:1987-1998 年面积扩张(88.27 km2/a),1998-2010 年快速萎缩(164 km2/a),2010 年后略有反弹并趋于稳定。不同流域差异显著:松花江、辽河、海河及西北流域湖泊面积显著减少,黄河流域则波动剧烈无明显趋势。
3.2 影响因素解析
- 降水的作用:区域降水东多西少,多数湖泊面积与降水相关性较弱(518 个湖泊 R2 <0.2),仅 15 个湖泊呈显著正相关(R2> 0.4)。极端降水年份(如 2002 年松花江流域)湖泊面积响应明显,但近年降水充足时湖泊仍萎缩,表明蒸发、人类用水等因素不可忽视。
- 蒸发的影响:潜在蒸散量(PET)自东向西递增,仅部分区域(如西北流域锡林郭勒盟)湖泊面积与 PET 呈弱相关,多数情况下蒸发并非主导因素。
- 地表径流的关联:除海河流域外,各流域径流均呈减少趋势(3.19%-94.9%),辽河干流径流锐减与湖泊面积缩减高度吻合,表明径流减少是重要驱动因素。
- 农业活动的冲击:耕地扩张与湖泊面积呈强负相关(如辽河盆地 R2 = 0.891),农业灌溉导致的地下水抽取和水资源分配改变,成为人类活动影响湖泊的主要途径。
3.3 驱动因素分类
通过多指标分析,将湖泊驱动因素划分为自然主导(如松花江流域,135 个湖泊)、人类主导(如辽河流域,193 个湖泊)及综合作用(99 个湖泊)三类。自然因素(降水、径流)在人类活动较少的区域起主导作用,而农业开发、城市化等人类活动则是经济较发达流域湖泊萎缩的主因。
结论与意义
本研究揭示了内蒙古湖泊面积变化的 “气候 - 人类” 双重驱动机制,证实自然因素在松花江、西北流域占主导,而农业活动是辽河、海河及黄河部分区域湖泊萎缩的关键推手。这一成果不仅深化了对 “气候 - 水文 - 人文” 耦合机制的认知,更为区域水资源管理(如优化灌溉模式、划定生态保护区)和全球变化下的湖泊生态保护提供了关键科学依据。未来需进一步整合冰川消融、地下水动态等多维度数据,为构建更完善的湖泊保护策略奠定基础。