朱小強(qiáng),塔西甫拉提·特依拜,*,丁建麗,依力亞斯江·努爾麥麥提,夏 楠,楊童童,張淑霞

1 新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 烏魯木齊 830046 2 新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 烏魯木齊 830046

旱災(zāi)是我國最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一,長時(shí)間較為嚴(yán)重的干旱不僅直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會經(jīng)濟(jì)[1]而且還會出現(xiàn)河水?dāng)嗔?、綠洲縮減、土壤荒漠化、沙塵暴增多等多種衍生災(zāi)害[2- 4]。中國西北地處干旱、半干旱氣候區(qū)。由于自然和人類活動等的原因,西北地區(qū)己是生態(tài)極其脆弱的地區(qū)之一,也是中國荒漠化最敏感區(qū)之一[5]。因此,對西北地區(qū)進(jìn)行長期有效的旱情監(jiān)測將對人類生活和生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有著極其重要的意義。土壤干濕狀況是監(jiān)測土地狀況的重要指標(biāo)之一,是作物生長的決定性因素,在水文、氣候等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用[6],同時(shí)也是制約植物正常生長的重要生態(tài)因素[7-8]。另外,在濕地生態(tài)環(huán)境中土壤水分扮演著一個(gè)重要的環(huán)境因子的角色,隨著土壤水分時(shí)空格局的變化,對地-氣的熱量平衡、土壤溫濕度和農(nóng)業(yè)等都會產(chǎn)生影響[9]。

當(dāng)前主要運(yùn)用植被指數(shù)法和熱慣量法等光學(xué)遙感技術(shù)進(jìn)行旱情監(jiān)測,由于植被指數(shù)和地表溫度是描述地表特征的兩個(gè)重要地表參數(shù),與地表土壤水分有著緊密的聯(lián)系,因而他們成為了干旱監(jiān)測的常用參量[10- 12]。相對于傳統(tǒng)的土壤干濕狀況監(jiān)測方法,遙感技術(shù)具有監(jiān)測范圍廣,時(shí)效性強(qiáng)的特點(diǎn)。然而利用不同分辨率的遙感影像反演得到的土壤水分是不同的,對于西北干旱區(qū)域旱情監(jiān)測,時(shí)效性與精確性是首要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。目前利用不同遙感數(shù)據(jù)資料進(jìn)行旱情監(jiān)測已取得了很多研究成果,如Price[13],Carlson等[14]發(fā)現(xiàn)歸一化植被指數(shù)(Normalized Differential Vegetation Index, NDVI)與地表溫度(Ts)之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,呈現(xiàn)二維負(fù)相關(guān)空間三角形特征；Sandholt等[15]更深入分析該特征空間生態(tài)特征的解釋,提出了利用溫度植被干旱指數(shù)TVDI估算土壤表層水分狀況；姚春生等[16]利用實(shí)測土壤水分與TVDI模型相結(jié)合并發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)較好的相關(guān)性；楊秀梅等[17]研究表明利用TVDI模型與MODIS數(shù)據(jù)進(jìn)行大尺度的西北地區(qū)的干旱監(jiān)測是可行的。杜靈通[18]利用MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品構(gòu)建溫度植被指數(shù),分析2000—2010年寧夏旱情與氣象干旱和農(nóng)業(yè)受干旱影響的關(guān)系。孫麗等[19]利用EOS/MODIS數(shù)據(jù)與降水量距平指數(shù)等多源數(shù)據(jù)構(gòu)建TVDI與綜合干旱監(jiān)測指數(shù)(IMDI)進(jìn)行干旱監(jiān)測實(shí)驗(yàn)研究,得出IMDI相比TVDI較為穩(wěn)定。李慧和王鵬等[20]利用Terra-MODIS數(shù)據(jù)與NOAA-AVHRR數(shù)據(jù)構(gòu)建應(yīng)用條件植被指數(shù)(VTCI)對比分析兩種數(shù)據(jù)源在不同時(shí)間空間尺度下VTCI的適應(yīng)性。總的來說,本文利用不同空間分辨率,相似時(shí)間的多源遙感數(shù)據(jù)分別構(gòu)建TVDI指數(shù),從時(shí)間到空間、低分辨率到高分辨率、旱季到濕季較為細(xì)節(jié)的對比分析了不同數(shù)據(jù)源下TVDI旱情監(jiān)測的適應(yīng)性,并最后對產(chǎn)生的不同結(jié)果進(jìn)行影響因素分析,利用多源數(shù)據(jù)進(jìn)行旱情監(jiān)測與以往研究有一定的不同。

本研究以新疆艾比湖濕地為研究區(qū),選用MODIS溫度與植被指數(shù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)構(gòu)建TVDI特征空間,并用Landsat 8遙感資料構(gòu)建的TVDI進(jìn)行對比驗(yàn)證,分析不同數(shù)據(jù)源所反演的特征空間的特點(diǎn)以及精度。最后用野外實(shí)測土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)對結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析。新疆艾比湖濕地位于西北干旱與半干旱區(qū)的敏感性湖泊濕地,湖水量與湖水面積的變化受到人為與自然因素的不同程度的驅(qū)動而改變,加上濕地蒸發(fā)量大、降水少的因素,極大的增加了艾比湖濕地旱情的風(fēng)險(xiǎn),因此,此研究可為艾比湖土壤水分時(shí)空分布特征以及水資源管理措施提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)資料

1.1 研究區(qū)概況

艾比湖流域位于43°38′—45°52′N,79°53′—85°02′E之間(圖1),流域東臨古爾班通過特沙漠,西接哈薩克斯坦共和國,北部相鄰?fù)欣锟h,南部為精河縣。流域而積達(dá)5×104km2,是準(zhǔn)噶爾西部的低洼地和水鹽匯集中心,大風(fēng)日天氣較多,蒸發(fā)量大,降水稀少,年平均氣溫6.6—7.8℃,年降水量116.0—169.2mm。艾比湖流域?qū)儆诘湫偷母珊祬^(qū)生態(tài)環(huán)境,目前有限的水資源使艾比湖流域人類生產(chǎn)生活用水與生態(tài)用水間的矛盾日益突出[21]。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 The sketch map of study area

1.2 數(shù)據(jù)源

1.2.1 遙感影像數(shù)據(jù)

通過USGS網(wǎng)站分別下載2013年5月26日與2016年5月29日過境艾比湖的Landsat 8數(shù)據(jù),以及2000—2016年4月—10月生長季的MODIS-NDVI數(shù)據(jù),空間分辨率為1km,2013年5月26日與2016年5月29日的無云或天氣狀況較好的Landsat 8 OLI遙感影像數(shù)據(jù),空間分辨率為30m。利用ENVI 5.1對MODIS遙感資料坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換,對OLI數(shù)據(jù)裁剪、輻射校正、FLAASH大氣校正等,精度符合研究標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 土壤樣品數(shù)據(jù)

本研究于2013年5月到2016年5月在研究區(qū)根據(jù)道路可達(dá)性土壤布設(shè)法,按照實(shí)驗(yàn)室出野外計(jì)劃,每年采集兩次土壤數(shù)據(jù),分別為每年的5月和10月中旬,土壤深度為1m,土壤坡面層為5層,分別為0—20、20—40、40—60、60—80、80—100cm。利用鋁盒采集各土壤層土樣,最后在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用烘干法測定土壤重量含水量。圖1為2013年5月(紅色采樣點(diǎn))和2016年5月(黑色采樣點(diǎn))期間分別采集的土壤樣點(diǎn)23個(gè)、55個(gè)。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)

統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)來源于精河縣統(tǒng)計(jì)局編著的《輝煌五十年》、《精河縣統(tǒng)計(jì)年鑒》等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)主要用于影響因素分析等研究。其中包括自然數(shù)據(jù)與人文數(shù)據(jù)。自然數(shù)據(jù)主要有湖面面積、風(fēng)速、月平均降水量、月平均相對濕度以及月平均氣溫距平；人文數(shù)據(jù)主要包括總?cè)丝跀?shù)據(jù)、耕地面積、第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 Offer Rozenstein劈窗算法

Offer Rozenstein等人和覃志豪等人[22]根據(jù)以往的劈窗算法以及Landsat 8數(shù)據(jù)的特點(diǎn),提出了SW1(Split-Window Algorithm)反演算法。其計(jì)算公式如下：

Ts=A0+A1T10-A2T11

(1)

式中,Ts為地表溫度,T10、T11,分別Landsat 8第10,第11波段的亮溫溫度。A0、A1和A2是系數(shù)。

2.2 溫度植被干旱指數(shù)(TVDI)

在NDVI和Ts構(gòu)成的三角形特征空間中,將不同植被指數(shù)條件對應(yīng)的最高下墊面溫度(Tsmax)相連,構(gòu)成了三角形的干邊,表示為該區(qū)域內(nèi)的干旱上限,將其干旱指數(shù)定義為1,與之相反的將不同植被指數(shù)對應(yīng)的最低下墊面溫度(Tsmin)相連構(gòu)成了三角形的濕邊,表示為該區(qū)域內(nèi)的最濕潤區(qū),將其干旱指數(shù)定義為0。通過溫度植被干旱指數(shù)方法對兩者信息進(jìn)行綜合處理與相應(yīng)的實(shí)測數(shù)據(jù)擬合,可以得到 TVDI 模型進(jìn)而得到研究區(qū)的土壤干旱狀況,為科學(xué)研究該研究區(qū)干旱情況提供了重要的依據(jù)[23]。

(2)

Tsmax=NDVIa+b;Tsmin=NDVIc+d

(3)

式中,Tsmax,Tsmin分別由植被指數(shù)與地表溫度根據(jù)干邊、濕邊線性擬合獲得,本研究中采用NDVI植被指數(shù),a、b、c、d分別是干邊和濕邊線性擬合方程的系數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 構(gòu)建特征空間

通過構(gòu)建MODIS數(shù)據(jù)與OLI數(shù)據(jù)的特征空間,并利用TVDI確定特征空間干濕邊(3式)并得到表1。從中看出,干邊的斜率都小于0,此結(jié)果也表明隨著NDVI的增加,Ts的最大值呈減小趨勢；濕邊的斜率都大于0,這也表明隨著NDVI的減小,Ts的最大值逐漸增大。同時(shí)由圖2可以看出,Ts的最大最小值在0.01分割的NDVI尺度上呈現(xiàn)三角形特征,兩種數(shù)據(jù)源的散點(diǎn)分布大致相似,但是也存在較大差異。MODIS-TVDI與Landsat-TVDI相比,散點(diǎn)圖較為稀疏,且NDVI的最大值都略小。

表1 不同數(shù)據(jù)源干、濕邊擬合結(jié)果

圖2 二維空間特征Fig.2 The 2-Dimension feature space

由表1看出,整體上MODIS數(shù)據(jù)擬合結(jié)果與Landsat 8數(shù)據(jù)擬合結(jié)果較為相似,擬合精度較好；MODIS數(shù)據(jù)中,2103年干邊R2=0.86,濕邊R2=0.35相差最大,2016年的干濕邊R2差異略??；Landsat 8擬合結(jié)果中,2013年R2最為接近,但2016年干、濕邊擬合結(jié)果分別為0.89、0.63,相差較大。

3.2 Ts-NDVI特征空間的劃分

為了從宏觀上更加直接的對艾比湖濕地土壤水分的時(shí)空有很好的了解,本研究對灰度值為0—1的范圍下進(jìn)行描述,以TVDI值為分級指標(biāo),以便更好地觀測區(qū)域的干旱情況。按照中國氣象局的干旱分級指標(biāo)進(jìn)行旱情分級,將土壤濕度劃分為5級,分別是：極濕潤(0

定性分析：由圖3干旱等級劃分圖可知整個(gè)研究區(qū)旱情分布特征,干旱面積最大,極濕潤、濕潤、正常面積次之,極干旱面積最小。但是通過4年的時(shí)間演變,干旱與極干旱的面積從2013年到2016年有所增加；相反艾比湖周圍的濕潤地帶面積相對減少。同時(shí)也可看出每年5月份的濕度相比于10月份要濕潤一些,從湖水面積可以看出,5月份湖水面積大于10月份湖水面積,可見5月份處于艾比湖濕地的濕季,而10月份處于濕地的干季。以長時(shí)間序列的艾比湖濕地土壤變化為出發(fā)點(diǎn),分析艾比湖濕地土壤水分以及干旱情況在時(shí)間和空間上的細(xì)節(jié)變化。

圖3 MODIS數(shù)據(jù)源旱情等級分布Fig.3 Soil moisture maps of MODIS data

定量分析：對不同時(shí)間的旱情分級圖進(jìn)行面積提取,通過定量分析研究可以明顯看出不同時(shí)間上的不同旱情等級的面積變化情況(表2)。由表3可以看出,5月份的極干旱面積均大于10月份的極干旱面積,并且面積相差較大,其中2014年5月的極干旱面積占到研究區(qū)總面積的16.26%,說明在夏季時(shí)段干旱程度較于秋季面積較大；另外“正?！闭伎傃芯繀^(qū)最大的面積,其次為“干旱”的等級,“正?！迸c“干旱”的面積分別在時(shí)間的跨度下,在年際和月際的變化亦存在較大差異。

表2 旱情等級面積

另外為了更加進(jìn)一步分析土壤水分的細(xì)節(jié)變化情況,本研究利用高精度的Landsat 8數(shù)據(jù)對MODIS數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)節(jié)上對比分析(圖4),可見兩種數(shù)據(jù)源反演結(jié)果整體趨勢一致,并且效果較好；充分利用MODIS數(shù)據(jù)在時(shí)間尺度上以及大范圍監(jiān)測的優(yōu)勢,可以更加明確的刻畫旱情的動態(tài)變化；同時(shí)結(jié)合Landsat 8數(shù)據(jù)的高精度的優(yōu)點(diǎn),將土壤水分在空間上的細(xì)節(jié)變化展現(xiàn)出來。對于干旱區(qū)濕地景觀,以多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)來代表多年的土壤旱情或水分狀況,無論是從時(shí)效性還是精確性來說,都可以在長時(shí)間序列的數(shù)據(jù)下顯得很有說服力。

圖4 不同數(shù)據(jù)源旱情等級分布Fig.4 Soil moisture maps of MODIS and Landsat data in a different time

3.3 精度驗(yàn)證

圖5 土壤水分與TVDI相關(guān)性Fig.5 The relation between TVDI and soil moisture of 0—20cm

將野外實(shí)測0—20cm的土壤樣品利用烘干法測定土壤的質(zhì)量含水量,與反演的TVDI值做精度驗(yàn)證,由圖5可以看出TVDI與艾比湖濕地實(shí)測土壤表層水分有很好的的負(fù)相關(guān)關(guān)系,說明利用TVDI對干旱區(qū)土壤水分監(jiān)測有很好的效果。但是不同數(shù)據(jù)源在不同時(shí)間上的相關(guān)性差異較大,有濕潤地帶向干旱地帶演變的趨勢。MODIS與土壤水分的相關(guān)系數(shù)整體上較為理想,2016年最大達(dá)到0.72；相反Landsat 8相關(guān)系數(shù)略低于MODIS整體,在2016年上出現(xiàn)最小為0.50。

3.4 土壤水分的時(shí)空變化

根據(jù)研究區(qū)TVDI數(shù)據(jù)資料,采用旱情分級指標(biāo)對TVDI進(jìn)行分類,利用轉(zhuǎn)移矩陣方法描述艾比湖4年旱情等級變化與不同旱情等級面積的變化(表3)。艾比湖濕地土壤水分時(shí)空尺度變化效應(yīng)較為明顯,通過對比分析,艾比湖濕地4年間極濕潤、濕潤、正常、干旱、極干旱分別轉(zhuǎn)移變化了148、381、1191、3237、1716km2,其中由2013年干旱與極干旱面積變化最大,正常次之,極濕潤與濕潤變化最小。由2013年極濕潤轉(zhuǎn)為2016年的濕潤,正常,干旱,極干旱的面積為49、15、2、3km2；由濕潤轉(zhuǎn)變?yōu)闃O濕潤,正常,干旱,極干旱的面積為135、153、29、2km2；由2013年正常轉(zhuǎn)移為極濕潤,濕潤,干旱,極干旱的面積為13、248、332、24km2；由2013年干旱轉(zhuǎn)為2016年的極濕潤,濕潤,正常,極干旱的面積為0、62、910、1582km2；由極干旱轉(zhuǎn)移為2016年的極濕潤,濕潤,正常,干旱的面積為0、0、89、2822km2?？梢姲群竦卦?年內(nèi)極濕潤,濕潤,正常的面積減少,干旱,極干旱的面積增加。旱情的進(jìn)一步加劇對于地區(qū)的生態(tài)存在較大威脅。

表3 2013年與2016年面積變化轉(zhuǎn)移矩陣

4 影響因素分析

4.1 自然因素

圖6 艾比湖面積與風(fēng)速的關(guān)系Fig.6 The relation between lakewater area and wind speed

由圖6可以看出1998—2016年期間,艾比湖湖面面積有一定的波動,隨著風(fēng)速的變化呈現(xiàn)顯著地負(fù)相關(guān)關(guān)系；艾比湖湖面面積自2002年開始到2016年呈現(xiàn)急劇萎縮的態(tài)勢,相比于面積突變年2002年,艾比湖面積減少46.2%,線性斜率變化為-33.82,線性相關(guān)性R2=0.71,在2013年到2016年間,艾比湖面積略微增加,而研究區(qū)風(fēng)速呈現(xiàn)急劇增加的態(tài)勢,2013年湖面面積為425km2,2016年艾比湖面積為450km2,面積變化率僅為5.9%；2013年艾比湖風(fēng)速為1.9m/s,2016年平均風(fēng)速為3.5m/s,變化率高達(dá)84.2%?？傮w上隨著研究區(qū)風(fēng)速的增加,艾比湖湖面面積呈現(xiàn)減小的趨勢,二者呈負(fù)相關(guān)。由此說明風(fēng)速是影響艾比湖面積變化的自然影響因素之一。

氣候變化對水資源的形成與變化具有重要的作用,降水和氣溫共同決定了區(qū)域氣候的濕潤和干燥程度,影響著徑流的形成和地域分布[24]。由圖7可以看出,在17年間研究區(qū)月平均降水量與月平均氣溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,月均溫呈現(xiàn)穩(wěn)定逐步上升的趨勢,且溫度距平逐漸向正值變化,表明溫度在逐漸增加；而降水量呈現(xiàn)隨著溫度增加而減少的趨勢。在此基礎(chǔ)上分析了精河縣降水量與相對濕度的關(guān)系,精河縣降水量與相對濕度整體呈現(xiàn)協(xié)同變化態(tài)勢。通過收集相關(guān)資料顯示研究區(qū)年平均降水量為102mm,年蒸發(fā)量為1512.6mm,日照時(shí)間長,年日照達(dá)2700多小時(shí),可見極大的蒸發(fā)量和日照時(shí)常與極小的降水量的直接負(fù)相關(guān)影響,導(dǎo)致艾比湖濕地的旱情態(tài)勢急劇增加,整體生態(tài)安全不容樂觀。

圖7 降水量與溫度及相對濕度的關(guān)系Fig.7 The relation between precipitation and temperature and relative humidity

另外,由圖8看出艾比湖地區(qū)各旱情等級變化轉(zhuǎn)移主要集中在湖泊及湖泊周邊,在時(shí)間與空間的尺度上艾比湖面積急劇減少,加之全球溫室效應(yīng)以及艾比湖處于西北干旱區(qū)內(nèi)陸,使湖水變化頻率加快,干旱較為嚴(yán)重。近年來隨著人口的增加和環(huán)境的急劇改變,使艾比湖濕地遭受重大的影響,另外周邊縣城農(nóng)業(yè)用地面積以及規(guī)模的不斷增加,使當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)用水消耗量大幅度增長,需要配置合理的水資源調(diào)控體系。艾比湖受阿拉山口的直接影響,每年春季時(shí)段內(nèi),阿拉山口的西北風(fēng)對艾比湖水體加速蒸發(fā)起到催化作用。圖中艾比湖湖體在2013年到2016年變化最為明顯,呈現(xiàn)湖水面積減小的趨勢；同時(shí)在全球溫室效應(yīng)的影響下,由圖8可知,艾比湖西北與西南方向的土壤濕度也有較大的變化,因?yàn)樯降貐^(qū)域主要為高山積雪,受溫室效應(yīng)影響,逐漸呈現(xiàn)消融趨勢,可見艾比湖濕地的旱情較為嚴(yán)重,生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)將由此收到威脅。

4.2 人文因素

從1950—1980年,是艾比湖急劇干枯萎縮期。30年間,由于氣候和人文因素的雙重疊加作用,其中主要是人文因素,加劇了艾比湖的干縮進(jìn)程。艾比湖湖面從50年代初的1200km2,至70年代是迅速萎縮到522km2。平均每年縮小20.3km2,是自然萎縮期的290多倍,儲水量亦從2億hm2多減少到0.46億hm2左右[25],由于艾比湖流域人口數(shù)量急劇增加和大興土木,導(dǎo)致這一時(shí)期湖水面積急速變化,入湖水量迅速減少。艾比湖湖水急劇減少,人口與農(nóng)業(yè)用地不斷增加(圖9),可以看出20世紀(jì)90年代至2007年人口增長與各產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值呈現(xiàn)同步增長趨勢,自2007年至今精河縣各產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值增長速率較快,變化較大,總?cè)丝跀?shù)波動劇烈,與2007年相比,精河縣2008年人口減少近20%；另外于2010年人口總數(shù)急劇增加,相比于2009年與2011年,精河縣2010年總?cè)丝跀?shù)增加與減少量分別為20%、19.4%。綜上表明人口總數(shù)變化、過度開墾以及產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)是艾比湖及周邊地區(qū)旱情變化的重要人文因素。

圖9 艾比湖流域人口與耕地面積及GDP的關(guān)系[26]Fig.9 The relation between population and cultivated land and GDP[26]

5 結(jié)論

利用MODIS數(shù)據(jù)構(gòu)建TVDI特征空間,發(fā)現(xiàn)TVDI反演土壤水分精度較好,可以實(shí)現(xiàn)大面積快速的旱情監(jiān)測分析。同時(shí)利用相同時(shí)期的Landsat 8遙感影像反演TVDI,分析兩種數(shù)據(jù)源反演土壤水分精度,結(jié)果表明：

(1)利用MODSI反演得到的TVDI特征空間反演土壤水分,有效地實(shí)現(xiàn)了大面積快速觀測地區(qū)旱情時(shí)空的變化,選用Landsat 8數(shù)據(jù)構(gòu)建的TVDI和野外實(shí)測土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)作對比驗(yàn)證,相關(guān)性較高,最大相關(guān)性R2=0.72,表明MODIS反演土壤水分進(jìn)行旱情監(jiān)測是可行的。

(2)通過分析面積轉(zhuǎn)移矩陣,可知土壤水分由湖體及河流向周邊逐漸減少；農(nóng)田向鹽漬地逐漸減少；平原向山地逐漸減少的趨勢；由干旱等級轉(zhuǎn)移矩陣變化可知,呈現(xiàn)極濕潤,濕潤,正常的面積減少,干旱與極干旱面積增加的態(tài)勢,其中干旱的面積增加最大,極干旱次之,可見旱情較為嚴(yán)重。艾比湖濕地旱情影響范圍較大,無論從湖體向周邊平原農(nóng)耕地,還是到西邊的山體區(qū)域都發(fā)生了較大變化?？梢姰?dāng)前艾比湖濕地干旱災(zāi)情不容樂觀。

(3)進(jìn)一步分析引起艾比湖濕地旱情變化的自然因素與人文因素,得知精河縣年均溫與湖水面積以及降水量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,風(fēng)速與蒸發(fā)量呈現(xiàn)同步增長態(tài)勢,而降水量與相對濕度隨著溫度的上升成年逐漸下降的趨勢；由于艾比湖大風(fēng)天氣與日照天數(shù)較多且艾比湖屬于干旱區(qū)內(nèi)陸湖泊,自然因素對艾比湖濕地旱情影響較大；分析今年來精河縣人口與農(nóng)耕面積的變化情況,人文因素方面,主要是由于人口急劇增加與大規(guī)模興建水土開發(fā)工程,導(dǎo)致艾比湖旱情迅速惡化。可以看出,多年來艾比湖流域內(nèi)隨著人口數(shù)量的增加,耕地面積不斷擴(kuò)張,需水量逐漸增大。因此人文因素也是艾比湖濕地旱情迅速惡化的主要原因之一。

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