【摘要】：湖泊作為受全球氣候變化影響顯著的地理單元之一,能夠敏感地記錄氣候變化,堪稱氣候環(huán)境的“指示器”。本文以全球的湖泊為研究對(duì)象,利用2001-2016年MODIS 250m每16天合成的NDVI數(shù)據(jù),根據(jù)湖泊水體和背景地物的光譜特性,考慮湖泊的地理位置、面積大小以及湖泊邊界清晰程度,提取186個(gè)面積大于400km~2的湖泊的面積,并分析湖泊面積變化的時(shí)空特征。同時(shí),利用2002-2010年Hydroweb湖泊水位數(shù)據(jù),選取204個(gè)湖泊,建立較長(zhǎng)時(shí)間序列的湖泊變化信息數(shù)據(jù)庫(kù),從時(shí)間、空間尺度上分析湖泊面積和水位變化的特征。另外,結(jié)合全球陸面同化系統(tǒng)(GLDAS)數(shù)據(jù)(氣溫、降水和蒸散發(fā))、土地覆蓋數(shù)據(jù)以及人口密度數(shù)據(jù),分析全球氣溫、降水、蒸散發(fā)、土地覆蓋以及人口密度的時(shí)空變化特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,以絲綢之路沿線干旱半干旱地區(qū)為例,分析該地區(qū)湖泊面積以及影響因子的時(shí)空變化特征,并探討湖泊面積變化對(duì)影響因子的響應(yīng)。通過(guò)研究,基本結(jié)論如下:(1)將基于MODIS每16天合成的NDVI數(shù)據(jù)和Landsat TM/ETM+/0LI數(shù)據(jù)提取的青海湖面積比較發(fā)現(xiàn),兩種數(shù)據(jù)提取的青海湖面積具有較高的相關(guān)性(p0.01),但基于MODIS數(shù)據(jù)提取的湖泊面積存在夏季低估而冬季高估的現(xiàn)象。因此,使用年平均的MODIS數(shù)據(jù)提取湖泊面積可以消除因不同季節(jié)下墊面性質(zhì)的不同帶來(lái)的季節(jié)性波動(dòng),也考慮了MODIS數(shù)據(jù)的高時(shí)間分辨率優(yōu)勢(shì),能夠更好地反映湖泊面積長(zhǎng)時(shí)間的變化趨勢(shì)。(2)湖泊面積的研究表明,約80%的湖泊面積萎縮,僅20%的湖泊面積擴(kuò)張;78%的湖泊面積變化強(qiáng)度小,其變化率在-5-5km~2/a間;面積擴(kuò)張的湖泊主要分布在高山高原地區(qū)。湖泊水位分析表明,約60%的湖泊水位上升,40%的湖泊水位下降;約71%的湖泊水位變化率在-0.3-0.3 m/a間,表明大部分湖泊的水位變化強(qiáng)度很小;水位上升的湖泊主要分布在高山高原和沿海地區(qū),而水位下降的湖泊集中在谷地和平原地區(qū)。(3)2001-2016年全球氣溫(+0.0523℃/a)、降水(+1.1641mm/a)和蒸散發(fā)(+2.7889mm/a)都表現(xiàn)為增加的趨勢(shì)。2001-2015年建設(shè)用地(+22.46×10~3 km~2/a)、草地(+15×10~3 km~2/a)以及耕地(+3.51×10~3 km~2/a)面積不斷增加,而裸地(-19.73×10~3km~2/a)、林地(-9.93×10~3 km~2/a)、濕地(-6.24×10~3 km~2/a)以及水體(-5.08×10~3 km~2/a)面積呈減少的趨勢(shì)。2001-2015年全球大部分地區(qū)人口密度變化率分布在-5-5人/5a,表明該區(qū)域的人口密度變化較小。(4)2001-2016年絲綢之路沿線干旱半干旱地區(qū)24個(gè)湖泊的面積共減少了22189.7 km~2,15個(gè)湖泊的面積減少,9個(gè)湖泊的面積增加。2001-2016年湖泊流域內(nèi)氣溫(+0.0813℃/a)、降水(+2.05mm/a)和蒸散發(fā)(+1.21mm/a)表現(xiàn)為波動(dòng)增加。2001-2015年,流域內(nèi)主要的土地覆蓋類型是草地,其次是裸地、耕地和森林,濕地和建設(shè)用地比例很小。建設(shè)用地(+22.02×10~3 km~2/a)、森林(+6.42×10~3 km~2/a)、耕地(+7.61×10~3 km~2/a)、草地(+6.24×10~3 km~2/a)和濕地(+0.8×10~3 km~2/a)等5種土地覆蓋類型的面積在增加,只有裸地(-1.42×10~3 km~2/a)和水體(-1.76×10~3km~2/a)的面積在減少。2001-2015年,大部分流域的人口密度在增加。分析湖泊面積與影響因子的相關(guān)性發(fā)現(xiàn),氣溫是影響絲綢之路沿線干旱半干旱地區(qū)所有湖泊面積變化的主要因素,土地覆蓋的變化和人口密度的增加主要影響該區(qū)域中西部平原地區(qū)的湖泊,對(duì)高原地區(qū)的湖泊作用不明顯。
【圖文】：

圖 3.1 湖泊面積提取的空間建模Fig. 3.1 Spatial modeling of lake area extraction第五，湖泊面積的統(tǒng)計(jì)。將提取的湖泊面積疊加到原始影像，通過(guò)目視判讀確定提取結(jié)果是否準(zhǔn)確，如是則進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)，，否則調(diào)整閾值重新計(jì)算。湖泊面積提取流程如圖 3.2 所示:

圖 3.2 湖泊面積提取流程Fig. 3.2 Specific process of lake area extraction精度驗(yàn)證為驗(yàn)證本文使用的 16 天 MODIS 數(shù)據(jù)能否準(zhǔn)確的提取湖泊面積，-2013 年青海湖地區(qū)的 163 期 Landsat TM/ETM+/OLI 影像并目視解譯出積(表 3.3)，使用每 16 天的 MODIS 數(shù)據(jù)提取了 2001-2013 年青海湖的到 TM/ETM+數(shù)據(jù)與 MODIS 數(shù)據(jù)在時(shí)間上并非一一對(duì)應(yīng)，因此，以 T的湖泊面積為基準(zhǔn)，將 TM/ETM+提取的湖泊面積前后相鄰的 MODI平均值對(duì)應(yīng)到 TM/ETM+所提取的湖泊面積上而增強(qiáng)可比性（圖 3.3-基于 MODIS 數(shù)據(jù)和 TM/ETM+數(shù)據(jù)提取的青海湖面積（圖 3.3）對(duì)比據(jù)提取的青海湖面積具有較高的相關(guān)性（p<0.01），R2為 0.5907，較 T提取的青海湖面積而言，MODIS 數(shù)據(jù)所提取的青海湖面積夏季存在明冬季出現(xiàn)高估（圖 3.4），但從二者的變化率來(lái)看，兩種數(shù)據(jù)均能夠較海湖面積的變化趨勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P343.3;P467

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2666696