量化热带干旱地区的土壤侵蚀速率：在哥伦比亚拉塔塔科阿地区采用创新性的SBAS InSAR技术和统计聚类方法

《Progress in Physical Geography: Earth and Environment》：Quantifying soil erosion rates in tropical drylands: An innovative SBAS InSAR and statistical clustering approach in La Tatacoa, Colombia

　　

摘要

在脆弱的热带干旱地区量化土壤侵蚀对于荒漠化管理至关重要，但由于基于实地的方法存在空间限制，这一任务在方法学上仍然具有挑战性。本研究引入了一个新的框架，该框架结合了小基线子集干涉合成孔径雷达（SBAS-InSAR）和无监督统计聚类技术，用于量化哥伦比亚La Tatacoa干燥森林地区的侵蚀速率并验证其空间异质性。利用123张Sentinel-1雷达图像（时间跨度为2018年至2023年），我们生成了高分辨率的位移速度图像，并将这些图像与Sentinel-2的归一化植被指数（NDVI）数据以及来自ALOS PALSAR数字高程模型的地貌特征进行了整合。整个研究区域的平均侵蚀速率为每年0.43至0.54毫米；然而，这些平均值掩盖了显著的局部不稳定性。通过对100个随机采样点进行时间序列K均值聚类分析，我们识别出四种不同的变形模式，从而统计上证实了高速度区域是实际存在的地质现象，而非测量误差。具体而言，第4组样本集中发现了侵蚀速率高达每年30毫米的严重热点区域，这一数值是美国农业部（USDA）设定的土壤耐受阈值（每年0.93毫米）的32倍。这些热点区域系统性地出现在坡度较大的地貌中。$>9°$ 而NDVI数据也进一步验证了这一现象。通过严格区分真实的地质变形模式与背景变化，该框架为数据匮乏的干旱生态系统提供了一种可扩展的、基于证据的资源保护干预措施优先排序工具。

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