2000—2014年中国内流区主要湖泊面积变化

李龙 姚晓军 巨喜锋 卜亚平 李晓锋

摘 要：利用數字高程模型并结合中国流域划分方案，得到中国内流区一级流域分布范围，基于2000—2014年Landsat TM、ETM+遥感影像，通过人工目视解译提取中国内流区面积大于100 km2的湖泊边界矢量数据，并据此对中国内流区主要湖泊的分布、面积变化及成因进行分析。结果表明：①在中国现有的7个一级内流区中，面积大于100 km2的湖泊有88个，总面积32 018.46 km2，除伊犁河流域外均有分布;②2000—2014年，中国内流区湖泊总面积以平均每年231.95 km2的速度持续增大，总计增加3 247.33 km2，其中柴达木盆地和青藏高原腹地湖泊面积持续增大，塔里木盆地和准噶尔盆地湖泊面积在2003年之后持续萎缩，阴山北部和祁连山北部湖泊在2003年以后面积平稳增大;③在研究时段内，绝大部分湖泊面积增大明显，主要集中在可可西里地区和羌塘高原地区，面积减小区域零星散布于整个研究区;④降水量增加、蒸发量减少、冰川和冻土加速消融是导致研究区湖泊面积整体增加的主要原因，局地气候、各湖泊之间存在的水道联系与人类活动的干扰造成了部分湖泊面积减小和波动。

关键词：湖泊;面积变化;气候变化;中国内流区

中图分类号：TV213.3文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.06.013

Variations of Lakes Area in Endorheic Basin of China During 2000-2014

LI Long1，YAO Xiaojun2， JU Xifeng3， BU Yaping1， LI Xiaofeng2

（1.Lanzhou Resources & Environment Voc-Tech College， Lanzhou 730721， China;

2.College of Geography and Environment Sciences， Northwest Normal University， Lanzhou 730070， China;

3.School of Resources & Environment Science， Xinjiang University， Urumqi 830046， China）

Abstract：The distribution range of first-level watershed in endorheic basin of China was gotten by combing digital elevation model and drainage basin partition plan of China. Besides， based on Landsat TM/ETM+/OLI remote sensing images in the period of 2000-2014， the vectorized boundary of 88 lakes with areas greater than 100 km2 were obtained by artificial visual interpretation technology and then the causes of lake variation were analyzed. The results show that： a） Among seven primary endorheic basins of China， there are 88 lakes that area greater than 100 km2 and the total area is 32，018.46 km2 except Ili River watershed. b） During the period of 2000-2014， the area of endorheic basin of China expends with the speed of 231.95 km2 per year， which totally increases to 2，347.33 km2. The lake area of Qaidam Basin and Qinghai-Tibet Plateau hinterland is continuously expending. Although the areas of Tarim Basin and Junggar Basin are shrinking after 2003， the lakes of the north of Yinshan and Qilian Mountains are increased smoothly. c） During researching， majority of lakes expend obviously， most of them concentrated on Hohxil and Qiangtang Plateau. The shrinking area scatters throughout the study area. d） The main reason why lakes expending are because of increasing precipitation， decreasing evaporation and melting of glaciers and frozen oil. Local climate， waterway of lakes and human activities also affect the reduction and fluctuation of some lakes.

Key words： lake; area change; climate change; endorheic basin of China

湖泊作为陆地水圈的组成部分，参与自然界的水分循环，其水域变化是其所在流域水量平衡的综合结果[1]，对气候的变化极为敏感[2-3]。据统计，全国共有面积大于1.0 km2的湖泊2 693个，总面积81 414.6 km2[4]。近年来，伴随着湖区荒漠化、生态退化、自然灾害频发等问题日益严重，湖泊研究越来越受到人们的关注[5-6]。很多学者对湖泊进行了较为系统的研究，主要集中在长时间序列湖泊面积变化、湖泊水位变化和湖泊的水量平衡[7-9]，研究区域涉及青藏高原湖区、西北干旱湖区、云贵高原湖区、东北平原与山地湖区、东部平原湖区等典型区域[10-14]。

内流区是指地表径流不与海洋相通的地区[15]，按照一级流域划分方案，全国现有7个一级内流区[16]，除伊犁河流域外均有面积大于100 km2的湖泊分布[2， 4]，主要包括青藏高原湖区和西北干旱区湖区[2， 16]，湖泊水资源一直是影响区域经济发展的关键因素[17]。在内流区的大部分湖泊，只有入湖流量补给，而无流出，更能反映流域内气候变化，湖水损耗主要是湖面蒸发和人类活动[2]。由于研究目的不同，国内学者尚未对我国内流区湖泊动态变化进行详细研究，因此缺少内流区间的湖泊变化差异对比分析，亟需应用遥感资料和地理信息技术建立我国内流区2000年以来较长时间序列的湖泊空间数据库，明晰我国不同内流区湖泊变化差异及影响因素，从而为我国内流区生态、经济建设乃至跨流域调水提供数据支持和理论依据。

1 研究区概况

我国内、外流区大致沿大兴安岭西麓—内蒙古高原南缘—阴山—贺兰山—祁连山—日月山—巴颜喀拉山—念青唐古拉山—冈底斯山一线分布，此线以西，除额尔齐斯河流入北冰洋外，基本上属于内流区[4]。按照流域划分体系，我国一级内流区主要包括青藏高原腹地、柴达木盆地、准噶尔盆地、塔里木盆地、阴山北部、祁连山北部和伊犁河内流区（见图1）[16]。内流区气候干旱、降水稀少，区内湖泊以盐湖和咸水湖为主，淡水湖较少，有冰雪融水补给，来水较丰，因此湖泊具有较大的面积，深度也较大[2]。考虑到湖泊受季节影响较为强烈[18]，湖泊面积越大越稳定[17]，因此选取内流区内所有面积大于100 km2的88个湖泊作为研究对象，区内除伊犁河流域外，其他流域均有此规模的湖泊分布，基本能够代表我国内流区湖泊变化特征。

2 数据和方法

提取中国一级内流区范围，采用地理空间数据云（http：//www.gscloud.cn）提供的空间分辨率为90 m的SRTM（Shuttle Radar Topography Mission航天飞机雷达地形测绘任务），参考《中国湖泊志》确定研究区湖泊位置及名称[2]。湖泊矢量基础数据参考“中国2005—2006年1∶25万面积1.0 km2以上湖泊分布数据集”[19]、“2000—2011年可可西里地区主要湖泊边界矢量数据”[7]、“2000—2014年中国西北地区湖泊边界矢量数据”[18]。此外，于USGS网站（http：//earthexplorer.usgs.gov）下载317景Landsat TM/ETM+遥感影像，用以补充解译缺失年份的湖泊矢量数据，从而形成“2000—2014年中国内流区湖泊矢量数据集”。为保证补充解译的湖泊矢量数据与参考数据的統一，用于补充解译的影像时间集中于湖泊状态较为稳定的10月，仅有21景影像采集时段为9月和11月。

基于SRTM地形数据，利用ArcGIS 9.3水文模型提取中国一级内流区范围，结合Google Earth软件以及Ma等[4]和张国平等[16]的研究成果，对提取结果进行验证，确保提取的流域与实际湖泊水系特征相吻合。湖泊边界矢量通过人工目视解译获取，解译标准参照中国国家科技基础性工作专项“中国湖泊水质、水量与生物资源调查”制定的原则[4]，解译精度控制在一个像元以内。

3 结果与讨论

3.1 中国内流区湖泊现状

根据流域划分方案[4，16]，中国共有29个一级流域，其中内流区2014年面积大于100 km2的湖泊共88个（见表1），总面积32 018.46  km2。青藏高原腹地湖泊数量最多、面积最大，分别占内流区湖泊总数的77%、总面积的69%;其次是柴达木盆地，分别占湖泊总数的14%、总面积的20%;塔里木盆地和祁连山北部仅有博斯腾湖和东居延海面积大于100 km2，伊犁河流域无大于100 km2的湖泊。

3.2 中国内流区湖泊面积变化特征

2000—2014年中国内流区湖泊面积持续增大（见图2）。2000年内流区88个面积大于100 km2的湖泊总面积为28 771.13 km2，2014年为32 018.46 km2，14 a增加了3 247.33 km2，平均每年增加231.95 km2。2000—2002年与2009—2012年内流区湖泊总面积增加最为明显，均超过了1 000 km2。

3.3 中国内流区各流域湖泊变化特征

由图3可知：2000—2014年青藏高原腹地和柴达木盆地湖泊面积呈增大趋势，2014年比2000年分别增加3 336.19、311.28 km2，增速分别为222.41、20.75 km2/a;塔里木盆地和准噶尔盆地湖泊面积在2002年、2003年最大，之后呈萎缩趋势，2014年比2000年分别减小216.32、228.74 km2;阴山北部和祁连山北部湖泊面积在2003年最小，之后呈增大趋势，2014年阴山北部湖泊面积比2000年减小2.79 km2，而祁连山北部湖泊面积增大47.71 km2。

3.4 中国内流区湖泊面积变化空间差异

2000—2014中国内流区主要湖泊面积变化及分布情况见图4，可以看出，各湖泊面积变化存在一定的差异性。把湖泊面积变化分为增大、减小、先增大后减小、先减小后增大4种情况，其中：面积增大的湖泊最多，有61个，全部位于青藏高原腹地和柴达木盆地;其次为面积减小和面积先减小后增大两种湖泊，均有11个，散布在整个内流区;面积先增大后减小的湖泊有5个，分别为青藏高原腹地的拜惹布错和班戈错、准噶尔盆地的艾比湖和赛里木湖、柴达木盆地的卓乃湖。

为比较湖泊面积变化的差异性，分别计算2014年与2000年各湖泊面积变化百分比（见图5）。其中：2014年72个湖泊面积比2000年有所增大，占内流区湖泊数量的82%。卓乃湖和艾比湖面积减幅接近40%，博斯腾湖等14个湖泊面积减幅小于30%，青海湖和纳木错等38个湖泊面积增幅小于20%，28个湖泊面积增幅为20%～80%，6个湖泊面积成倍增大。从空间分布来看，2014年比2000年面积明显增大的湖泊主要集中在可可西里地区和羌塘高原地区，面积减小的湖泊则散布于整个内流区。

3.5 中国内流区湖泊变化驱动因素分析

影响中国内流区湖泊面积变化的主要因素有地表径流、湖面降水、冰川融水、湖面蒸发和地下水交换、冻土、沼泽等[9]。2000—2014年，全球气温升高明显加快[20]，中国西北地区由暖干逐渐向暖湿转化，冰川退化严重[21-22]。青藏高原腹地近年来降水增加明显，蒸发显著减少，冰川融水增加，湖泊面积增大主要因素为有利的气候条件[23-26]。柴达木盆地近年来处于丰水期，蒸发减少，降水量增加，冰雪融水增多，导致该区2001年以来湖泊面积显著增大[27-28]。内蒙古地区气温升高，蒸发量显著增大，降水量明显减小，这种不利的气候条件导致区内湖泊面积萎缩[29]。2000—2014年，祁连山北部地区和阴山北部地区降水量先增大后减小再增大[30-31]，与该区湖泊面积变化规律一致。祁连山北部地区2000年以来气温降低，蒸发量减少，湖泊面积略有增大[30];阴山北部自2000年后气温升高明显、蒸发量呈先增大再减小后增大的趋势[31-32]，湖泊面积略有减小。1961—2013年，准噶尔盆地降水量呈增大趋势，蒸发量显著减小，湖泊面积增大主要因素为有利的气候条件[26， 33]。塔里木盆地降水量略有增大，蒸发量显著减小，区内除博斯腾湖外其余湖泊面积均呈增大趋势[18， 34]。

2014年中国内流区共有16个湖泊面积较2000年减小，原因与各湖泊之间存在水道联系、局地气候和人类活动的干扰有关，如色林错流域的班戈错、错鄂、吴如错、格仁错与色林错存在水道联系[35]，西昆仑地区阿鲁错与美马错亦存在水道联系[7]，卓乃湖、海丁诺尔、盐湖和库赛湖的水道联系引起湖水串联性外溢事件[6]，郭扎错、太阳湖、饮马湖流域局地气候变化引起冰川补给变化[7， 36]，柴达木盆地茶卡盐湖、准噶尔盆地艾比湖、塔里木盆地博斯腾湖、青藏高原腹地玛旁雍错、阴山北部达来诺尔地区人类用水供需矛盾加剧[37-39]。

4 结 论

（1）中国现有7个一级内流区，2014年区内大于100 km2的湖泊有88个，总面积32 018.46  km2，除伊犁河流域外均有分布，其中青藏高原腹地湖泊数量最多、面积最大，分别占内流区湖泊总数的77%、总面积的69%。

（2）2000—2014年，中国内流区湖泊面积呈增大趋势，共增加3 247.33 km2，平均每年增加231.95 km2。柴达木盆地和青藏高原腹地湖泊面积持续增大，塔里木盆地和準噶尔盆地湖泊面积2003年之后持续萎缩，阴山北部和祁连山北部湖泊面积2003年之后平稳增大。湖泊面积增大明显区域主要集中在可可西里地区和羌塘高原地区，面积减小区域散布于整个内流区。

（4）2000—2014年，中国内流区降水量增大、蒸发量减小、冰川加速退缩，导致区内湖泊面积整体增大，个别湖泊面积减小或波动与局地气候、湖泊之间存在水道联系、人类活动干扰有关。

参考文献：

[1] 丁永建，刘时银，叶柏生，等. 近50 a中国寒区与旱区湖泊变化的气候因素分析[J]. 冰川冻土，2006，28（5）：623-632.

[2] 王苏民，窦鸿身.中国湖泊志[M].北京：科学出版社，1998：5-77.

[3] 鲁安新，姚檀栋，王丽红，等.青藏高原典型冰川和湖泊变化遥感研究[J].冰川冻土，2005，27（6）：783-792.

[4] MA R，YANG G，DUAN H，et al. Chinas Lakes at Present：Number，Area and Spatial Distribution[J]. Science China Earth Sciences，2011，54（2）：283-289.

[5] 张振克，杨达源.中国西北干旱区湖泊水资源-环境问题与对策[J].干旱区资源与环境，2001，15（2）：7-10.

[6] 姚晓军，孙美平，宫鹏，等.可可西里盐湖湖水外溢可能性初探[J].地理学报，2016，71（9）：1520-1527.

[7] 姚晓军，刘时银，李龙，等.近40年可可西里地区湖泊时空变化特征[J].地理学报，2013，68（7）：886-896.

[8] 葛莉，习晓环，王成，等.ICESat-1/GLAS数据湖泊水位监测研究进展[J].遥感技术与应用，2017，32（1）：14-19.

[9] LI L，LI J，YAO X J，et al. Changes of the Three Holy Lakes in Recent Years and Quantitative Analysis of the Influencing Factors[J]. Quaternary International，2014，349：339-345.

[10] 张国庆.青藏高原湖泊变化遥感监测及其对气候变化的响应研究进展[J].地理科学进展，2018，37（2）：214-223.

[11] FANG Leqi，TAO Shengli，ZHU Jiangling，et al. Impacts of Climate Change and Irrigation on Lakes in Arid Northwest China[J]. Journal of Arid Environments，2018，154：34-39.

[12] 肖茜，杨昆，洪亮.近30 a云贵高原湖泊表面水体面积变化遥感监测与时空分析[J].湖泊科学，2018，30（4）：1083-1096.

[13] 李宁，刘吉平，王宗明.2000—2010年东北地区湖泊动态变化及驱动力分析[J].湖泊科学，2014，26（4）：545-551.

[14] 刘新，何隆华，周驰.长江中下游近30年来湖泊的水域面积变化研究[J].华东师范大学学报（自然科学版），2008（4）：124-129.

[15] 侯光才，赵振宏，王晓勇，等.黄河中游鄂尔多斯高原内流区与闭流区的形成机理：基于水循环的分析[J].地质通报，2008（8）：1107-1114.

[16] 张国平，赵琳娜，许凤雯，等.基于流域结构分析的中国流域划分方案[J].北京师范大学学报（自然科学版），2010，46（3）：417-423.

[17] 饶恩明，肖燚，欧阳志云，等.中国湖泊水量调节能力及其动态变化[J].生态学报，2014，34（21）：6225-6231.

[18] 李晓锋，姚晓军，孙美平，等.2000—2014年我国西北地区湖泊面积的时空变化[J].生态学报，2018，38（1）：96-104.

[19] 国家地球系统科学数据中心.国家地球系统科学数据共享服务平台湖泊-流域科学数据库[EB/OL].（2017-11-22）[2019-06-18].http：//lake.geodata.cn.

[20] STOCKER T F， QIN D， PLATTNER G K，et al. IPCC Climate Change 2013： the Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change[J]. Computational Geometry，2013，18（2）：95-123.

[21] 施雅风，沈永平，李栋梁，等.中国西北气候由暖干向暖湿转型的特征和趋势探讨[J].第四纪研究，2003（2）：152-164.

[22] 施雅风，刘时银，上官冬辉，等.近30 a青藏高原气候与冰川变化中的两种特殊现象[J].气候变化研究进展，2006（4）：154-160.

[23] 张宁瑾，肖天贵，假拉.1979—2016年青藏高原降水时空特征[J].干旱气象，2018，36（3）：373-382.

[24] 贺添，邵全琴.基于MOD16产品的我国2001—2010年蒸散发时空格局变化分析[J].地球信息科学学报，2014，16（6）：979-988.

[25] 杨珂含，姚方方，董迪，等.青藏高原湖泊面积动态监测[J].地球信息科学学报，2017，19（7）：972-982.

[26] ZHANG Guoqing，YAO Tandong，CHEN Wenfeng，et al. Regional Differences of Lake Evolution Across China During 1960-2015 and Its Natural and Anthropogenic Causes[J]. Remote Sensing of Environment，2019，221：386-404.

[27] 李燕，金永明，孙永寿.柴達木盆地近55 a降水量变化趋势的时空特征[J].人民黄河，2013，35（9）：48-50.

[28] 徐浩杰，杨太保.1981—2010年柴达木盆地气候要素变化特征及湖泊和植被响应[J].地理科学进展，2013，32（6）：868-879.

[29] HU Qi，PAN Feifei，PAN Xuebiao，et al. Spatial Analysis of Climate Change in Inner Mongolia During 1961-2012，China[J]. Applied Geography，2015，60：254-260.

[30] 李虹雨，马龙，刘廷玺，等.1951—2014年内蒙古地区气温、降水变化及其关系[J].冰川冻土，2017，39（5）：1098-1112.

[31] 刘海月，沈渭寿，李海东，等.1957—2013年内蒙古达里诺尔自然保护区气候变化特征[J].云南大学学报（自然科学版），2016，38（4）：586-594.

[32] 佟斯琴，刘桂香，武娜.1961—2010年锡林郭勒盟气温和降水时空变化特征[J].水土保持通报，2016，36（5）：340-345，351.

[33] 康丽娟，巴特尔·巴克，罗那那，等.1961—2013年新疆气温和降水的时空变化特征分析[J].新疆农业科学，2018，55（1）：123-133.

[34] YAO Junqiang，HU Wenfeng，CHEN Yaning，et al. Hydro-Climatic Changes and Their Impacts on Vegetation in Xinjiang，Central Asia[J]. Science of the Total Environment，2019，660：724-732.

[35] 旺堆杰布，丹增尼玛，白马多吉，等.近40年西藏高原北部4个内陆湖泊面积变化及气候要素分析[J].高原科学研究，2018，2（2）：65-74.

[36] 纪鹏，郭华东，张露.近20年西昆仑地区冰川动态变化遥感研究[J].国土资源遥感，2013，25（1）：93-98.

[37] 于升松，刘兴起，谭红兵，等.茶卡盐湖水文、水化学及资源开发研究[J].盐湖研究，2005（3）：10-16.

[38] 朱长明，李均力，张新，等.近40 a来博斯腾湖水资源遥感动态监测与特征分析[J].自然资源学报，2015，30（1）：106-114.

[39] 马超，刘玮玮，赵鹏飞，等.1962—2016年达里诺尔流域水、草退化及气候响应[J].地理研究，2017，36（9）：1755-1772.

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