基于多源数据的祁连山国家公园生态环境演变研究

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祁连山国家公园是保障我国西北部地区生态平衡的天然屏障,同时也是第一批国家公园体制试点区之一。水热要素作为贯穿祁连山陆地生态系统演化过程中的两大控制因子,决定了研究区生态环境的本底格局,也影响着区域山地-绿洲-荒漠耦合系统的良性循环与可持续发展。基于此,以多源数据为输入构建标准化降水蒸散指数、遥感生态环境指数以及耦合协调模型,研究祁连山国家公园生态环境演变,并探讨研究区水热状况与生态环境耦合协调关系及其未来发展,旨在为祁连山国家公园生态环境保护与生态修复提供参考。研究结果表明:(1)祁连山国家公园存在暖湿化趋势,干湿交替周期性明显。不同时间尺度下研究区趋于缓慢变湿状态,较为严重的干旱事件多发生在夏季,2016年发生从干旱到湿润的突变。以肃南站-野牛沟站为划分干湿趋势的界限,呈现“西部趋湿,东部趋干;中部趋湿,边缘趋干”的空间分布规律。干湿交替以19年为第一主周期且研究区正处于偏湿期,未来仍具有短期持续偏湿趋势。(2)祁连山国家公园生态环境经历了先恶化后逐步恢复的过程,在空间上存在两极化趋势。1989—2019年研究区生态环境质量以良为主,弱生态用地等级向生态环境更优等级转变,生态环境向好发展。同时生态等级提升区域由趋干状态转变为趋湿状态,生态升级明显缓解了区域干旱状况。但由于雪冰覆盖区域退缩严重,需要对其重点关注。(3)祁连山国家公园水热状况、生态环境状况及二者的耦合关系均表现出明显的地带性差异。在水热状况变化方面,除在1745—2700m区域上存在干旱化趋势外,其它海拔条带则呈现完全相反的暖湿化趋势。随着海拔升高,生态环境质量以及二者耦合关系在各垂直带上逐渐降低。同时各海拔条带表现出生态环境先破坏后逐渐恢复的过程,耦合协调度呈不同程度的向好发展。(4)祁连山国家公园水热要素与生态环境不断趋于协调且未来整体向好发展趋势明显。研究时段内区域耦合协调关系经历了磨合发展(1989—2007年)、转型发展(2007—2016年)、协调发展(2016—2019年)三个阶段,从勉强耦合水热状况损益型波动上升至良好耦合生态环境与水热状况同步型,但需要重点关注肃南裕固族自治县、民乐县、祁连县内部分失调衰退区域。未来耦合协调关系呈指数型向好发展,并将于2037年前后进入高度耦合的协调发展状态,届时研究区将拥有良好生态环境发展基础。
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