黄河几字湾地区湖泊群1986-2024年萎缩的年际动态与驱动机制研究

本研究针对黄河几字湾(JZW)地区湖泊萎缩问题，利用Landsat数据分析了39年来季节性湖泊(SLA)和永久性湖泊(PLA)的时空动态，结合高程带和流域分区评估了气候变化与人类活动的敏感性。研究发现PLA显著萎缩(年均减少2 km2)，中高海拔区(1200≤DEM<1300m)受影响最大，人类活动贡献率达93.03%；SLA则轻微扩张。研究为理解季节性湖泊变化机制和维护湖泊功能提供了科学依据。

　　

黄河几字湾(Jiziwan, JZW)作为中国北方重要的生态屏障，其湖泊群是维系区域水循环和生物多样性的关键节点。然而自1980年代以来，该区域湖泊出现显著萎缩现象，但对其年际动态变化规律和驱动机制的认识仍存在空白。这项发表在《Journal of Hydrology: Regional Studies》的研究，通过长达39年的遥感监测，首次系统揭示了JZW地区湖泊群的时空演变特征及其驱动因素。

研究团队采用Google Earth Engine(GEE)平台和混合光谱指数方法，提取了1986-2024年间面积大于0.01 km²的季节性(SLA)和永久性湖泊(PLA)数据。关键技术包括：基于MNDWI-NDVI-EVI的混合光谱指数水体提取算法，结合25%和75%的水体频率(WIF)阈值划分湖泊类型；运用地理时空加权回归模型(GTWR)量化气候与人为因素的贡献率；通过TFPW-MK趋势检验和突变检测分析时序变化。研究区域覆盖甘肃、宁夏、内蒙古等五省区，划分6个子流域(QK、XS、ER等)和3个高程带(<1200m、1200-1300m、>1300m)。

研究结果显示：

1. 1.

   湖泊时空动态特征：PLA总体显著减少31.55%(斜率=-1.98)，其中1-10 km²的PLA缩减最剧(占比45.26-66.77%)；SLA则轻微增长。突变分析发现PLA在1996年出现拐点，此前扩张(3.75 km²/a)，此后持续萎缩(-4 km²/a)。

2. 2.

   高程分异规律：中高海拔区(1200-1300m)PLA缩减最显著(-2.87 km²/a)，占区域总湖面积的74.83-93.46%。这些区域的湖泊面积与年温度(AT)、地表温度(LST)、年降水(TP)和夏季蒸发(ET)显著相关。

3. 3.

   流域差异：ER流域PLA持续萎缩(-2.36 km²/a)，占全区PLA损失的93.03%；而WA流域PLA显著扩张(斜率=0.12)。所有流域的SLA均呈增加趋势，其中ER流域占比达80.30-91.21%。

4. 4.

   驱动机制：GTWR模型显示人类活动(GDP、夜间灯光强度NLI等)贡献了PLA变化的93%，尤其在ER流域；而SLA对气候变化(冬季降水TP(win)、最低月均降水LMAP)更敏感。典型湖泊如红碱淖(Hongjiannao)在2016年后因生态补水(1-1.5×10⁶ m³/a)面积趋于稳定。

讨论部分指出，ER流域湖泊萎缩主要源于煤矿开采导致的地下水超采(如巴汗淖流域水位年均降0.07 km²)和耕地扩张。而低海拔区湖泊因与黄河支流连通，受冰川融水补给呈现扩张。研究创新性地量化了不同高程带湖泊的响应差异，发现>1300m区域PLA与夏季降水(TP(sum))正相关(r>0.6)，而<1200m区域则与地下水储量(GWS)显著相关。

该研究为黄河流域生态保护提供了重要科学依据：首次证实生态补水工程可使红碱淖等关键湖泊面积恢复35 km²；提出的高程-流域二维分析框架，能够精准识别人类活动敏感区(如ER流域)和气候敏感区(如WA流域)。这些发现对制定差异化的流域管理策略具有重要实践价值，尤其为"西部开发"战略中的水资源优化配置提供了数据支撑。