近35年红碱淖动态及驱动因子分析

陈晓江 杨劼

摘要 红碱淖是中国最大的沙漠内陆湖泊，位于鄂尔多斯高原。通过对1978～2012年红碱淖面积变化动态与气候因子在时间序列上的相互作用进行分析，揭示了内陆湖泊面积萎缩的驱动原因。研究结果显示，1978～2012年湖泊年平均萎缩率为1.31%。1987～2012年红碱淖面积呈递减趋势，1978年湖面积为61.93 km2，2012年湖面积33.08 km2。该流域降水减少是内陆湖泊面积变化的驱动因子之一；通过分析该流域的社会经济发展，发现人类活动干扰是使湖泊面积减少的主要驱动因子。最后揭示了以降水补给为主的高原内陆湖泊红碱淖面积动态及生态胁迫原因。

关键词 生态胁迫；湖泊动态；遥感分析；红碱淖

中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）16-05189-04

内陆湖泊是内陆高原生物生存的基础，且内陆湖泊是气候变化、环境变异的重要指示器[1]。湖泊的形成、发育、消亡，及其湖面的扩张与收缩引起的生态环境的演化过程，都是全球的、区域的构造和气候事件共同作用的结果[2]。由于人类活动和全球气候变化的影响，全球湖泊产生了一系列的生态问题，如湿润区湖泊的富营养化及湖泊污染问题[3]、干旱区的湖泊萎缩及生态系统退化问题[4]。遥感技术在各领域的广泛应用，使全面深入地在较大的时空尺度上研究湖泊环境变化动态得以实现[5-6]。例如利用遥感技术研究了青藏高原[7-9]、蒙新高原[10]、苏北平原[11]、三江源[12-13]、江汉湖群[14]、中亚内陆湖泊[15-16]等湖泊环境的变化状况。近年来，位于鄂尔多斯高原的红碱淖面积持续萎缩，水位下降，水质咸化，pH上升，鱼类资源枯竭，周边地区荒漠化程度日趋严重[17-19]。为此，笔者通过遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术，对红碱淖湖面积动态进行研究，以期为湖泊湿地的科学利用和区域生态环境可持续发展提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 红碱淖位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗与陕西交界处（图1）。其水源补给来自7条季节性河流，入湖河流主要是4条，无出流，系内陆封闭性湖泊[20]。在2000年，《中国湿地保护行动计划》把红碱淖列入我国重要湿地名录。湖区位于我国候鸟迁徙的主要路线上，是候鸟夏

图1 研究区位置示意季的重要繁殖地之一，是遗鸥、棕头鸥、大天鹅等珍稀水禽的天然栖息地[21]。

1.1.1 研究区地形地貌与气候特征。红碱淖流域是由流动沙地、半固定沙地、固定沙地和沙盖黄土梁峁以及大小不同的小水域、洼地、草本沼泽带等组成的风沙地貌。湖泊底部中心低洼，四周向中心倾斜，坡度平缓。红碱淖流域大陆性气候显著，气候干燥、四季界线显著，近35年年均气温6.93 ℃，年度气温最高38.9 ℃，最低-28.1 ℃。盛行西北风，无霜期约179 d，冰封期4个月，年均日照时间2 878 h，年均降水300 mm，降水主要集中在7～9月[22-24]。

1.1.2 研究区植被状况。文献资料记载红碱淖流域植被类型较为丰富，主要以旱柳-芦苇群落为主的森林沼泽，以沙柳-芦苇群落为主的灌丛沼泽，以芦苇、香蒲为优势种的草本沼泽，以及以碱蓬为优势种的盐沼，形成了较为完整的湿地植被生态系统。湖泊周边岸带植被以白刺（Nitraria roporowskii）、油蒿（Artemisia ordosica）、沙柳（Salix cheilophila）等沙生植物为优势种群[25-26]。

1.2 研究方法 研究所用数据来源于中国科学院数据应用环境网站（http：//rsr.csdb.cn）、内蒙古大学遥感与地理信息系统实验室和美国地质调查局（USGS）网站（http：//glovis.usgs.gov/）的资料下载。通過对遥感影像校正处理后，运用目视解译和监督分类法，结合实地考察研究红碱淖湖面积变化动态。研究选取了年均温度、年均降水量和蒸发量3种气候要素，数据来源于中国国家气象局和伊金霍洛旗气象站。湖泊面积和气候因子的相关分析使用Pearson相关系数分析。

2 结果与分析

2.1 湖泊动态变化与气候因子分析 1978～2012年红碱淖面积动态变化呈递减趋势（图2），从1978年的61.93 km2萎缩到2012年的33.08 km2，湖面积减少了44.9%。而在该时间序列上，红碱淖流域气温年均值为6.93 ℃，距平值变化范围是-1.27～1.35 ℃，总的变化趋势是变暖的。在距平图上显示（图3），1978～1994年基本上是负距平，其时间序列上的累积负距平-7.52 ℃，所以该区域在1978～1994年的时间序列上是气候相对较寒冷；1995～2011基本上都是正距平，累积正距平7.56 ℃，所以该区域在1995～2011年的时间序列上是气候相对较温暖。总体上，该区域气候在1995年后变暖，峰值在2000年，2000年后气候变化波动较大，但正距平值在减小。

红碱淖流域在1978～2011年时间序列上年均降水为284.88 mm，根据距平图显示（图4），该流域降水波动较大，距平值范围-121.75～158.67 mm，总体上的年均降水量较少，从1999年以来，除2002年和2003年降水量较高外，其他年份降水量都较少，特别是1999年、2000年和2011年降水量低于200 mm。而同一时期该流域的蒸发量总的趋势变化波动较小，1978～2008年的蒸发量年均值为2 354.2 mm，距平值变化范围是-270.87～329.13 mm，从2002年以来，该流域蒸发量呈减少趋势（图5）。

通过Pearson相关分析（表1），湖泊面积变化与该流域气温、降水、蒸发量有一定相关性，但相关性不显著，其中湖泊面积与降水的相关度要高于与气温和蒸发量的相关度，相关性分析说明影响湖泊面积变化的不只是气候因子。

2.2 人类活动干扰因子分析 应用ENVI4.8软件对红碱淖流域2006年6月和2011年6月两期TM遥感影像进行土地利用分类（图6），并利用该软件通过叠加分析数据，得到

红碱淖流域土地利用类型间的转移矩阵，如表2所示。矩阵元素为一种土地利用类型转移到另一种土地利用类型的面积，可以直观地得到该流域土地变化情况。2006年到2011年间，流域的水体面积减少10.77 km2，其中，变化幅度较大、面积增加的是农田和居民地，分别是705.6 km2和538.19 km2，主要由面积减少的草地、沙地、裸地转移来的，虽然由水体直接转移的量很少，但是，居民地和农田的增加，必然会增加用水量，所以，红碱淖水面积减少与人类活动干扰的因素相关。

红碱淖流域的经济发展与人口压力也是红碱淖湖面萎缩的原因之一，以该流域中的一个行政区——伊金霍洛旗为例，定量分析该旗从2006年以来的地区生产总值与人口数量（图7），可以部分地揭示出红碱淖所面临的胁迫。

3 结论

随着全球气候变暖，内陆气候趋向干旱是红碱淖湖面萎缩和生态系统脆弱的自然原因。但是土地的利用加剧了红碱淖流域生态系统景观的破碎化程度，降低了红碱淖生态系统的复杂性，使该湖泊生态系统对气候波动的响应更加敏感，增加了区域生态系统的脆弱性。社会经济发展增加了湖泊环境的压力，红碱淖的两条主要补给水源河流营盘河和蟒盖兔河上修建了两座水库，直接减少了红碱淖地表汇水量；资源的掠夺性开采导致了水资源损失。湖泊水域面积变化是气候变化和人类活动影响的结果，利用与保护的矛盾日益加剧。重视生态环境的保护，科学合理地利用湖泊流域资源，加强生态监测与保护措施，才能有效地减缓湖泊生态系统的退化。

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责任编辑 黄小燕 责任校对 李岩