青藏高原内陆流域湖泊面积序列变化与气候响应研究

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rr2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
青藏高原被称为地球“第三极”,同时也是亚洲水塔。由于其特殊的地形及动力和热力作用,青藏高原对区域和全球气候具有重要影响。青藏高原分布着众多湖泊,是地球上海拔最高的湖泊分布区,青藏高原大部分湖泊分布在内陆流域(包括羌塘高原和柴达木盆地),这些湖泊起到连接大气圈、冰冻圈和生物圈的水循环的重要作用。同时,这些湖泊不与其他区域的水体相连,能对其集水区的环境变化做出迅速响应,对于气候变化极为敏感,是反映气候变化的重要指标。湖泊面积与湖泊水量直接相关,能较好地反映湖泊动态。湖泊面积变化受到当地气候变量(温度,降水等)和大尺度气候因素(区域季风系统,全球大气和海洋环流等)的综合影响,了解其变化情况对于了解青藏高原的水文过程以及认识区域对气候变化的响应规律具有重要意义。近几十年来,由于全球气温变暖,青藏高原的气候也发生了显著变化,主要表现为前所未有的变暖,风力减弱,潜在蒸发量减少和水汽增加等。这些变化影响了该地区的水循环,导致湖泊面积发生了显著变化。研究青藏高原的湖泊面积变化情况并分析其与气候变化的关系是当前探索第三极地区环境变化的迫切需求。本研究以青藏高原内陆流域为研究区,使用行星尺度的地理空间数据处理和分析平台Google Earth Engine(GEE),通过对过去30年(1990-2019)Landsat系列卫星的遥感影像进行处理和分析,获取了青藏高原内陆流域976个湖泊(面积>1 km~2)的逐年面积数据;在此基础上,探索了湖泊面积变化与不同尺度气候变量之间的关系。本研究的主要内容和结论如下:(1)研究通用的湖泊面积自动提取算法。为了识别湖泊位置并统计湖泊数目,本研究基于JRC(Joint Research Centre)全球表面水数据(1984-2019年)的最大水体掩膜波段(max_extent),通过生成最大水体多边形并利用坡度去除河流来识别青藏高原内陆流域全部面积大于1 km~2湖泊的位置和分布范围。然后基于Google Earth Engine地理空间数据计算与分析云平台,利用Landsat系列卫星遥感影像数据,开发出一套通用的湖泊面积自动提取算法,该算法使用归一化水体指数和自适应的水体指数阈值,可获取湖泊每年最大水体面积。该算法适用于不同特征的湖泊,利用湖泊的位置和分布范围就能同时计算该湖泊Landsat5/7/8所有有影像年份的面积数据。(2)基于开发的算法进行湖泊面积的计算、验证、及变化分析。根据湖泊自动提取算法,逐个湖泊进行面积数据的计算,最终得到976个湖泊近30年(1990-2019)的面积变化时间序列数据。然后利用Zhang(2019)的数据和Hydroweb的数据对本研究获得面积进行对比验证,结果表明获取的面积数据具有较高的可靠性。基于此数据,本研究分析了湖泊面积的时空变化规律,发现从1990年到2019年,青藏高原内陆流域的湖泊面积以451.19 km~2·year-1(1.235%·year-1)的速度显著增长;同时呈现出阶段化的变化特征,从1990年到2005年,湖泊迅速扩张(451.26 km~2·year-1),从2005年到2019年扩张速度放缓(345.63 km~2·year-1)。(3)在不同的地理尺度分析湖泊面积对气候变化的响应。利用相关分析和极值分析的方法分析了湖泊面积与各气候因素之间的关系。结果表明在过去30年中,青藏高原内陆流域的湖泊面积变化与局部气候要素(气温、降水)表现出较强的相关性。对于区域季风系统,东亚夏季风与研究区域的湖泊面积之间没有显著相关性,印度洋夏季风与羌塘高原西部子区域的湖泊面积有弱相关性(r>0.31,P<0.1)。对于全球大气环流,研究区域的湖泊面积与北大西洋年代际振荡(AMO)之间存在显著的遥相关(r>0.56,P<0.05),与北大西洋涛动(NAO)无关。此外,通过探索厄尔尼诺(拉尼娜)事件发生的年份和湖泊面积序列的谷(峰)值匹配情况发现,厄尔尼诺(拉尼娜)事件带来的异常干旱(降雨)现象与羌塘高原大部分区域的湖泊面积变化显著相关。
其他文献
整体桥取消了伸缩缝和支座,主梁在温度变化时产生的胀缩变形会通过桥台传递至桩顶,因而要求整体桥桩基需具备较高的水平变形能力。整体桥桩基中常采用的H型钢桩造价高、易锈蚀,而混凝土桩易开裂,变形能力差。超高性能混凝土桩作为整体桥桩基,仅需采用较小截面即可满足竖向承载能力,同时减小水平刚度,增强变形能力。为了改良混凝土桩基的变形能力的同时兼顾经济性,提出了一种上小下大的新型UHPC-RC阶梯桩。然而,目前
学位
随着我国城乡一体化的快速发展和新农村建设的步伐加快,乡村街道作为有着巨大潜力的新型旅游产品,兼具经济和文化价值,成为了区域经济和文化发展的助燃剂,但是乡村文化却在这个时期遭遇了来自城市的文化冲击和压迫,其缓慢、稳定的自我完善进程被中断,自然而然的倒向城市文化,在盲目引进的城市文化架构中,逐渐被边缘化。面对快速城镇化和旅游业发展背景下的乡村街道现实文化困境,如何保护利用和恢复重构,成为非常紧迫的现实
学位
生物多样性是人类赖以生存和可持续发展的基础。经济社会发展过程中导致了生物多样性的快速下降的因素众多,土地利用变化导致栖息地破坏是生物多样性丧失的重要原因。中国近几十年来快速城镇化过程中建设用地扩张导致了生物多样性的持续下降。因此准确评估建设用地扩张导致的生物多样性损失可为更好地生物多样性保护提供理论支撑。建设用地扩张占用耕地和自然地类导致生物多样性的直接损失。建设用地占用耕地减少了作物生产力,减少
学位
在“健康强国”的战略引导下,我国健康产业发展强劲,显著影响人民生活质量,2020年“新型冠状肺炎”的爆发令国民更加注重身体健康,健康产业研究具有重要的现实意义。但现有的健康产业研究大多侧重于理论、发展路径的探讨,从投入产出技术角度出发的论著不多。因此,本文使用投入产出法,通过编制健康产业投入产出表,建立模型计算相关系数,对健康产业进行投入产出分析。同时,借助结构分解分析法对健康产业影响因素进行分析
学位
全球生物多样性的下降是21世纪人类共同面对的最严峻挑战之一,对地球的生态健康和生态系统服务功能都产生了重大影响,加强对生态系统生物多样性的监测与评估有重要的意义和价值。淡水生态系统作为全球生态系统的重要组成部分,近年来由于人类活动而遭破坏,影响人类的可持续发展。大型底栖动物作为淡水生态系统食物网的核心物种,对人类活动干扰胁迫和气候变化等反应灵敏,对于生态系统健康具有指示意义,是淡水生态系统监测和评
学位
微塑料(Microplastics,MPs)是指粒径小于5 mm的塑料颗粒。由于其广泛的分布和持续增加的产量,在全世界范围内得到广泛关注。MPs已进入食物链并且在人体粪便中检出,由此引发对MPs可能造成的人体健康风险的担忧。大量研究证实MPs主要富集在胃肠道并且能够导致肠道炎症。但是关于人体肠道MPs赋存特征以及MPs诱发肠道炎症的机制尚缺乏系统深入的研究。此外,MPs可以作为载体携带环境污染物进
学位
宏微结合素养作为化学学科核心素养的重要组成部分,对初中生学业质量有着重要影响。基于Rasch模型开发初中生化学宏微结合素养水平测评工具,并对武汉市9年级学生进行潜在类别及影响因素分析。结果显示,9年级学生的化学宏微结合素养被划分为高水平和低水平两个潜在类别,且受到了性别、喜爱化学老师的程度、家长督促完成作业的程度、使用小组合作模式的程度、信息技术赋能化学学习的程度、开展化学实验的程度等因素的显著影
期刊
印染废水中溶解性有机物(Dissolved organic matter,DOM)组成复杂、可生化性差、生物毒性大,是制约印染废水达标排放、引发出水健康风险的关键因素之一。电强化生物法已被证实可有效提高难降解有机废水的处理效率,为印染废水DOM降解和去除的潜在强化手段。目前电强化生物法相关研究以剖析单一有机污染物削减机制为主,缺乏成分极其复杂的实际废水中DOM的去除研究,限制了电极强化活性污泥法在
学位
位于长江三角洲的秦淮河中下游地区是我国城市化高度发展的典型区域,也是我国河网最丰富的地区之一。上世纪60年代以来,围绕该地区城市发展、水系治理、水环境改善等问题引发了人们激烈讨论。为此,本文以秦淮河中下游为研究区,在大尺度上基于1985-2018年不透水面栅格数据,通过空间分析揭示南京地区城市化及城市蔓延时空特征;在小尺度上,从水系数量、形态特征以及空间格局三个方面构建秦淮河中下游水系结构和连通指
学位
“宏微结合”是普遍适用的世界观和方法论,不只是化学才具有的化学学科特点。阐述了化学科学中“宏微结合”的几个主要方面,以及对“宏微结合”的深入思考,探讨了“宏微结合”能力的培养。指出化学教学也应该“宏微结合”,为此要做好3方面工作。
期刊