全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿猿卷 第 圆员期摇 摇 圆园员猿年 员员月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
生态系统生产总值核算院概念尧核算方法与案例研究 欧阳志云袁朱春全袁杨广斌袁等 渊远苑源苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
气候变化对传染病爆发流行的影响研究进展 李国栋袁张俊华袁焦耿军袁等 渊远苑远圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
好氧甲烷氧化菌生态学研究进展 贠娟莉袁王艳芬袁张洪勋 渊远苑苑源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
氮沉降强度和频率对羊草叶绿素含量的影响 张云海袁何念鹏袁张光明袁等 渊远苑愿远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
世界蜘蛛的分布格局及其多元相似性聚类分析 申效诚袁张保石袁张摇 锋袁等 渊远苑怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
风向因素对转基因抗虫棉花基因漂移效率的影响 朱家林袁贺摇 娟袁牛建群袁等 渊远愿园猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
长江口及东海春季底栖硅藻尧原生动物和小型底栖生物的生态特点 孟昭翠袁徐奎栋 渊远愿员猿冤噎噎噎噎噎噎噎
长江口横沙东滩围垦潮滩内外大型底栖动物功能群研究 吕巍巍袁马长安袁余摇 骥袁等 渊远愿圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎
沣河沿岸土壤和优势植物重金属富集特征和潜在生态风险 杨摇 阳袁周正朝袁王欢欢袁等 渊远愿猿源冤噎噎噎噎噎噎
盐分和底物对黄河三角洲区土壤有机碳分解与转化的影响 李摇 玲袁仇少君袁檀菲菲袁等 渊远愿源源冤噎噎噎噎噎噎
短期夜间低温胁迫对秋茄幼苗碳氮代谢及其相关酶活性的影响 郑春芳袁刘伟成袁陈少波袁等 渊远愿缘猿冤噎噎噎噎
猿圆个切花菊品种的耐低磷特性 刘摇 鹏袁陈素梅袁房伟民袁等 渊远愿远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
年龄和环境条件对泥蚶富集重金属镉和铜的影响 王召根袁吴洪喜袁陈肖肖袁等 渊远愿远怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
角倍蚜虫瘿对盐肤木光合特性和总氮含量的影响 李摇 杨袁杨子祥袁陈晓鸣袁等 渊远愿苑远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
多噬伯克霍尔德氏菌 宰杂鄄云允怨对草甘膦的降解特性 李冠喜袁吴小芹袁叶建仁 渊远愿愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
金龟甲对蓖麻叶挥发物的触角电位和行为反应 李为争袁杨摇 雷袁申小卫袁等 渊远愿怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
白洋淀生态系统健康评价 徐摇 菲袁赵彦伟袁杨志峰袁等 渊远怨园源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
珠海鹤洲水道沿岸红树林湿地大型底栖动物群落特征 王摇 卉袁钟摇 山袁方展强 渊远怨员猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
典型森林和草地生态系统呼吸各组分间的相互关系 朱先进袁于贵瑞袁王秋凤袁等 渊远怨圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
抚育间伐对油松人工林下大型真菌的影响 陈摇 晓袁白淑兰袁刘摇 勇袁等 渊远怨猿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
百山祖自然保护区植物群落 遭藻贼葬多样性 谭珊珊袁叶珍林袁袁留斌袁等 渊远怨源源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
土霉素对堆肥过程中酶活性和微生物群落代谢的影响 陈智学袁谷摇 洁袁高摇 华袁等 渊远怨缘苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
兴安落叶松针叶解剖结构变化及其光合能力对气候变化的适应性 季子敬袁全先奎袁王传宽 渊远怨远苑冤噎噎噎噎
盐城海滨湿地景观演变关键土壤生态因子与阈值研究 张华兵袁刘红玉袁李玉凤袁等 渊远怨苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
半干旱区沙地芦苇对浅水位变化的生理生态响应 马赟花袁张铜会袁刘新平 渊远怨愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
杂宰粤栽模型融雪模块的改进 余文君袁南卓铜袁赵彦博袁等 渊远怨怨圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
科尔沁沙地湖泊消涨对气候变化的响应 常学礼袁赵学勇袁王摇 玮袁等 渊苑园园圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
贝壳堤岛 猿种植被类型的土壤颗粒分形及水分生态特征 夏江宝袁张淑勇袁王荣荣袁等 渊苑园员猿冤噎噎噎噎噎噎噎
三峡库区古夫河着生藻类叶绿素 葬的时空分布特征及其影响因素 吴述园袁葛继稳袁苗文杰袁等 渊苑园圆猿冤噎噎噎
资源与产业生态
煤炭开发对矿区植被扰动时空效应的图谱分析要要要以大同矿区为例 黄摇 翌袁汪云甲袁李效顺袁等 渊苑园猿缘冤噎噎
学术信息与动态
叶中国当代生态学研究曳新书推介 刘某承 渊苑园源源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿园园鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿园鄢圆园员猿鄄员员
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 百山祖保护区森林植物群落要要要百山祖国家级自然保护区位于浙西南闽浙交界处袁由福建武夷山向东北伸展而成袁
主峰海拔 员愿缘远援苑皂袁为浙江省第二高峰遥 其独特的地形和水文地理环境形成了中亚热带气候区中一个特殊的区域袁
保存着十分丰富的植物种质资源以及国家重点保护野生动植物种袁尤其是 员怨愿苑年由国际物种保护委员会列为世界
最濒危的 员圆种植物之一的百山祖冷杉袁是第四纪冰川的孑遗植物袁素有野活化石冶之称遥 随着海拔的升高袁其植被为
常绿阔叶林尧常绿鄄落叶阔叶混交林尧针阔混交林尧针叶林尧山地矮林和山地灌草丛遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 33 卷第 21 期
2013年 11月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.33,No.21
Nov.,2013
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金(41271193); 国家科技支撑计划(2011BAC07B02); 鲁东大学学科建设项目资助
收稿日期:2012鄄07鄄11; 摇 摇 修订日期:2012鄄10鄄26
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: xlchang@ 126.com
DOI: 10.5846 / stxb201207110979
常学礼, 赵学勇, 王玮, 刘良旭.科尔沁沙地湖泊消涨对气候变化的响应.生态学报,2013,33(21):7002鄄7012.
Chang X L, Zhao X Y, Wang W, Liu L X.Responses of lake fluctuation to climate change in Horqin Sandy Land.Acta Ecologica Sinica,2013,33(21):
7002鄄7012.
科尔沁沙地湖泊消涨对气候变化的响应
常学礼1,*, 赵学勇2, 王摇 玮1, 刘良旭1
(1. 鲁东大学地理与规划学院,烟台摇 264025; 2. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州摇 730000)
摘要:湖泊是受气候变化影响显著的地理单元之一,不同地区湖泊消涨与气候变化关系的分析是理解陆地水文过程对未来气候
变化响应的关键之一。 对干旱、半干旱地区而言,湖泊消涨对气候变化的响应是干旱区生态保护和未来可持续发展的重要指
征。 气候变化对湖泊的影响在不同的区域已有较多的研究,但是针对湖泊群且基于湖泊大小分级和不同降水强度的对应研究
还很鲜见。 有鉴于此,作者在 RS和 GIS技术支持下,采用湖泊大小和降水强度分级的方法,分析了科尔沁沙地湖泊群消涨与气
候变化的关系。 在 1971—2010年间,年均气温波动升高和降水量波动减少是该区域的主要气候变化特点。 从 5a 移动平均分
析来看,1990年是气温变化的转折点,1991—2010 年的平均气温(7.36依0.55)益,高于全球同期平均增温 0.52益。 在 1975—
2009年间,科尔沁沙地湖泊面积和数量的变化趋势呈抛物线型减少,在 1995 年湖泊面积与数量最高。 进入 21 世纪,湖泊面积
萎缩、数量减少呈明显的加快趋势。 到 2009年,面积>0.05km2湖泊数量仅为 81 个,不足高峰期(1995 年)的 11%;湖泊总面积
为 4375.0hm2,不到 1995年的 26%。 湖泊消涨主要受到年降水量波动影响,与年内降水分布格局无关,气温变化的影响不显著。
关键词:降水量波动;湖泊面积与数量;科尔沁沙地
Responses of lake fluctuation to climate change in Horqin Sandy Land
CHANG Xueli1,*, ZHAO Xueyong2, WANG Wei1, LIU Liangxu1
1 College of Geography and Planning, Ludong University, Yantai 264025, China
2 Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy of Science, Lanzhou 730000, China
Abstract: Lake is a geographical unit sensitive to climate change; it is an important aspect to understand the responses of
terrestrial hydro鄄ecological process to future climate change in different regions. Especially, the lake variation is a significant
indictor for ecological conservation and sustainable development in arid and semi鄄arid zone. Researches have indicated that
lake fluctuation was influenced by climate change, but few analyzed the relationship between lake variation and climate
change based on lake scale and precipitation classification. RS and GIS techniques were employed in this article to analyze
the relationship between lake area / number and precipitation class in Horqin Sandy Land. Analysis showed that air
temperature increase and annual precipitation reduction are two dominant characteristics in Horqin Sandy Land from 1971 to
2010. Five鄄year moving average analysis revealed that the annual mean air temperature had a turning point at 1990 and the
mean value was (7.36依0.55)益 from 1991 to 2010, higher than 0.52益 of the global mean during same period. The lake
area and number were changed in a pattern of parabola form 1975 to 2009, and the peaks of the both were at 1995. There
was a rapid lake shrinkage in recent decade, and as a result the number and area of lakes with an area more than 0.05 km2
in 2009 was less than 11% and 26% of that in 1995, respectively. Lake variation was not affected by precipitation
distribution in a year, but the amount of annual precipitation. The annual mean air temperature was not a significant factor
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to lake variation.
Key Words: precipitation fluctuation; lake area and number; Horqin Sandy Land
湖泊作为受降水波动和气温升高直接影响的地理单元在全球气候变化研究中扮演着重要的角色。 其对
气候变化的响应可以表现在湖泊水位、面积和数量的变化[1鄄5],因此研究湖泊动态、水环境变化对气候的响应
成为人们认识气候变化对区域地理环境影响的主要方面之一[5鄄8]。 从这一主题研究内容的特点来看主要集
中在 3个方面:一是利用湖相沉积物的各项指标来反演湖泊在长时间尺度上环境演变过程, 以及古气候如温
度、降水量的变化[9鄄11];二是以湖泊水位变化对水生生物影响为主要研究对象,解释大型水生植物和浮游动物
对水位变化的响应机制和生产力变化趋势[12鄄15];三是研究湖泊面积、水质变化与气候变化的相互
关系[2鄄4,16鄄18]。
从研究湖泊消涨的地域分布特点来看,主要集中在青藏高原、欧亚大陆干旱区和半干旱区以及水资源丰
富且湖泊分布密集的区域。 其中,在高原湖泊变化研究中不仅关注了降水的影响,同时也强调了全球升温背
景下冰川积雪融化速率加快导致了湖泊面积和数量的增加,成为全球升温研究的一个重要补充[3鄄4,10]。 在干
旱区和半干旱地区的湖泊研究中,强调了湖泊是维持区域生态系统组成和生产力稳定的重要因素之一,它不
仅是水资源可持续性利用中的主要源,而且也是区域环境退后与否的关键标志[19鄄21]。 在水资源相对丰富的
长江和松花江流域,气候变化和人类活动干扰叠加导致的湖泊水量平衡失调成为人们关注的对象,湖泊消涨
与区域降水的关系、人类活动导致的水质恶化等成为研究的焦点[2,8,18]。
从研究方法特点来看,近几十年来遥感技术的发展与完善极大地提高了湖泊空间信息的获取精度和频
度[17,22鄄23],使湖泊变化的研究进入了可重复检查且常规观测无法替代的新阶段。
纵观已有湖波动态与气候变化的主题研究发现,在一定的区域和气候条件下,不同湖泊大小对降水变化
和气温升高的响应机制尚未提及。 为此,本文以半干旱区科尔沁沙地湖泊群为研究对象,从不同级别湖泊大
小对气候变化的响应程度和不同降水量强度对湖泊的影响两个方面进行研究,尝试解释半干旱沙区湖泊群消
涨对气候变化的响应机制。
1摇 研究区概况
研究区选择在内蒙古自治区通辽市科尔沁左翼后旗(简称科左后旗),地理坐标介于 121毅30忆—123毅42忆
E、42毅40忆—43毅42忆N(图 1)。 该区在中国气候区划上属东北温带半湿润气候区向内蒙古温带半干旱气候区的
过渡地带,年降水量 500mm 左右,主要集中在 6—8月份,约占全年降水总量的 70% 以上。 土壤类型以风沙
土为主,占总面积的 69%,其次为草甸土占 23%,碱土和沼泽土也有少量的分布。 研究区的植被类型为沙地
疏林草场和湿地鄄沼泽草场,优势植物种主要有榆树 (Ulmus pumila L.)、山杏 ( Prunus sibirica L.)、芦苇
(Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud.)、大香蒲(Typha orientalis P.)、苔草(Carex meyeriana Kunth和铺地
委陵菜(Potentilla supina L.)等。
2摇 研究方法
2.1摇 数据源
空间数据从美国地质勘探局(USGS)遥感数据库免费向全球用户提供的 1975—2009 年期间的 MSS、
Landsat TM(ETM+)遥感数据库中选择(表 1)。 其中 MSS 数据的轨道号:path,129;row,30;Landsand TM
(ETM+)数据的轨道号:path,120;row,30。 影像采用 USGS的加工产品,投影格式为 WGS_1984_UTM。
2.2摇 湖泊面积提
在 ERDAS环境中采用监督分类的方法对不同时期的影像进行运算处理,每一期的影像各自建立训练区
50个以上,采样区必须包括不同湖泊色调以提高准确率。 最后,对提取出的湖泊范围进行人工目视检查,主
要对湖泊中水生植物形成的噪音进行人工属性调整,归属到湖泊。 由于小的湖泊极易受到近期降水的影响,
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而本文研究的最小时间间隔也在 2a左右,所以对湖泊面积小于 0.05km2的予以剔除(图 2)。
图 1摇 研究区位置图
Fig.1摇 Location of study area
表 1摇 卫星影像获得时间
Table 1摇 Acquisition time of remote sensing images
序列
Order
获取时间
Acquisition time
时间间隔 / a
Time interval
数据类型
Data type
P1 1975鄄09鄄23 0 MSS
P2 1978鄄10鄄04 3.03 MSS
P3 1983鄄10鄄04 5.00 MSS
P4 1988鄄09鄄23 4.97 TM
P5 1995鄄09鄄11 6.97 TM
P6 1999鄄08鄄29 3.97 TM
P7 2001鄄09鄄03 2.01 ETM+
P8 2007鄄08鄄27 5.98 TM
P9 2009鄄09鄄17 2.05 TM
2.3摇 精度检查
为了分析湖泊判断的准确与否,Cohen 1960年最先提出 Kappa 系数来比较生成图件与地物的一致性,随
后在此基础上发展了标准 Kappa系数、随机 Kappa系数、位置 Kappa 系数等用来评价遥感图像解译的正确程
度[24鄄25]。 本文采用随机 Kappa系数(K) 来分析解译后影像的精度:
K = (pi - pr) / (p j - pr) (1)
式中,K为 Kappa系数,当 K>0.75时,影像分类精度较高;当 0.4时,影像分类精度较差。 在本文中 p j为遥感影像中确定的湖泊样点点数;pi为相同位置经监督分类与目视解
译整合后与遥感影像标记的湖泊类型一致的点数;pr与 pi相反,为不一致的点数。 在精度检查中,检查点随机
选择在湖泊边缘,样点数为 100个,不同时期湖泊分类精度检查结果见表 2,总体分类精度较高。
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图 2摇 不同信息源类型湖泊信息提取(1975,MSS;1995,TM;2001,ETM+)
Fig.2摇 Extraction of lake information for different remote sensing data (1975, MSS; 1995, TM; 2001, ETM+)
表 2摇 不同时期湖泊分类精度检查
Table 2摇 Classification accuracy assessment of different data types of lakes
数据类型
Data type
检验样点数
Check point number
一致样点数
Matched point number
不一致样点数
Unmatched point number K
MSS 100 93 7 0.924
TM(ETM+) 100 98 2 0.980
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2.4摇 降水量和湖泊数据整合与级别划分
由于遥感数据的获取时间间隔不一致,所以对降水量数据和湖泊变化数据必须整合。 整合假设是:任意
两个时期湖泊面积和数量的变化是同期累积降水量、平均气温(或其它因子)影响所致。 所以本文不同时期
湖泊面积、数量以及同期气象要素要依据表 1中间隔年份进行均分,用公式 A = (P i +1 - P i) / n 整合为间隔期
平均年变化值。 其中 A为某间隔期湖泊面积(或数量)平均年变化,P i为相邻数据前一年的湖泊面积(或数
量)值,P i+1为相邻数据后一年对应值,n为间隔年限。
降水量数据整合依据中国气象数据共享服务网(http: / / new鄄cdc.cma.gov.cn:8081)提供的日值进行对应
的统计,对研究区周边彰武、开原、四平、长岭、通辽、开鲁和宝国图等 7 个气象站的同期降水量和气温,在
Arcgis9.3中 Spatial analyst模块中用 Kriging 插值法进行计算。 对插值结果用图 1 中研究区范围裁截,最后用
每一降水量等值区的中值与所对应得面积进行面积加权计算,得出研究区的不同时段的年均降水量和气温。
考虑到湖泊大小对降水波动响应的异质性,本文按湖泊面积大小依次分成 0.05—0.1km2、0.1—0.5 km2、
0.5—1.0 km2、1.0—10 km2以及所有湖泊(总体)5 个级别。 同时,根据国家气象局对降水级别的划分标准,以
及研究区在过去 40a暴雨以上降水极少的情形,故采用小雨累计(24h降水量<10mm)、中雨累计(24h 降水量
10—25mm)、大雨累计(24h降水量>25mm)以及总降水量 4个水平与湖泊变化进行对应分析。
3摇 结果
3.1摇 近 40年来气候变化趋势
从研究区周边 7 个气象站点 1971—2010 年的平均特征来看,降水量变化在 314. 6mm(2001 年)至
659郾 1mm(1994年)之间,40a 平均值为(470.2 依 82.5) mm。 从变化趋势来看(图 3),5a 移动平均显示,在
1985—1998年间研究区降水量高于平均值,明显处在降水高峰期,该时期平均降水量为(510.8依77.8)mm;从
1999年开始研究区明显进入降水量低峰期,该时期平均降水量为(425.2依90)mm。
从不同周期的年平均气温特点来看(图 3),40a 间年均气温变化在 5.7益 (1976 年)至 8.5益 (2007 年)之
间,40年平均值为(6.93依0.72)益。 从 5a移动平均的变化趋势来看,整体呈波动式增加。 1990 年之前的平均
气温明显低于多年平均值,为(6. 50 依 0. 59)益,从 1991 年以后平均气温明显高于多年平均值,为(7. 36 依
0郾 55)益。
图 3摇 1971—2010年研究区气候变化特征分析
Fig.3摇 Analysis of climate characteristics of the study area from 1971 to 2010
3.2摇 近 35年来湖泊变化趋势
结果分析表明(图 4),近几十年来研究区的湖泊变化无论是在数量上还是在面积上,都发生着显著的变
化。 从整体特征来看(图 4),在 1975—2009年间湖泊总数量和总面积均表现出先增大后减小的变化趋势,最
高值出现在 1995 年,总数量和总面积分别为 765 个和 17059.9 hm2;最低值出现在 2009 年,总数量和总面积
分别为 81 个和 4375.0hm2。 从不同级别湖泊数量和面积的变化来看(图 4),变化趋势与整体特征相似,在
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1995年都达到了峰值。 从变化趋势预测方程的关联系数来看,0.05 ~ 0.1km2级别的湖泊具有最好的拟合关
系。 在相关系数最低的 0.5—1km2级别,湖泊数量和面积变化趋势预测曲线的显著水平也在 95%以上(湖泊
数量:R= 0.680>r8, 0.05 = 0.632;湖泊面积:R= 0.658>r8, 0.05 = 0.632)。
3.3摇 气候变化对湖泊的影响
3.3.1摇 降水波动
对湖泊数量和面积与其对应的同期年均降水量和气温进行 Pearson关联分析(表 3)。 结果表明就降水事
件的影响而言,不同级别的降水对湖泊的消涨都具正关联,但是只有年降水量达到了较显著的水平(双尾检
查在 0.05水平以上)。 而年平均气温对湖泊消涨的影响呈负关联,在 1.0—10 km2水平上相对最高。
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图 4摇 1975—2009年不同湖泊级别面积和数量的变化趋势
Fig.4摇 Changes of lake area and number at different levels from 1975 to 2009
表 3摇 湖泊面积、数量与不同降水级别和气温的关联分析
Table 3摇 Correlation analysis of lake area and number at different precipitation classifications and air temperature
分级
Classification
年降水量
Yearly P
大雨
P>25mm
中雨
10mm小雨
P>25mm
年均气温
Yearly mean T
湖泊面积 0.05—0.1 0.733* 0.506 0.502 0.581 -0.147
Lake area 0.1—0.5 0.741* 0.539 0.501 0.621 -0.077
0.5—1.0 0.760* 0.57 0.488 0.652 0.056
1.0—10.0 0.910** 0.669 0.67 0.591 -0.291
所有 0.851** 0.595 0.57 0.636 -0.137
湖泊数量 0.05—0.1 0.729* 0.51 0.494 0.585 -0.135
Lake number 0.1—0.5 0.743* 0.56 0.515 0.624 -0.069
0.5—1.0 0.774* 0.58 0.532 0.647 0.013
1.0—10.0 0.926** 0.614 0.679 0.582 -0.401
所有 0.762* 0.551 0.524 0.617 -0.109
摇 摇 ** 和 *分别代表 Sig.<0.01和 Sig.< 0.05
进一步的回归分析表明,不同级别湖泊面积和数量对降水变化响应都呈线性关联,拟合回归方程都达到
显著水平。 从不同湖泊级别对年均降水量的响应区别来看,随湖泊面积增加,降水量对其影响越显著(图 5),
其中,1.0—10 km2水平上年均降水量对湖泊变化的影响最显著,0.05—0.1km2水平上影响相对最小(图 5)。
3.3.2摇 气温升高
考虑到温度升高对湖泊的影响在不同年份间的作用也具有累加效应的特点,故采用关联程度最高的
1郾 0—10 km2级别(表 3)分析湖泊变化与同期年平均温度的关系。 图 6 的分析表明,温度升高对湖泊的影响
呈负相关,但其与湖泊变化的关系远没有降水量显著,无论对湖泊数量还是面积,关系不显著。
4摇 讨论
5a移动平均的分析表明,在全球气候变化的影响下,科尔沁地区的降水从 1999 年开始明显进入降水量
低峰期,而同期的年均气温从 1990年开始呈现增温的趋势。 对 Jones 等[26]提供的全球共享气象站数据分析
表明,1971—2010年间的全球平均气温为 0.17益,其中 1971—1990年间的平均气温为 0.01益,1991—2010 年
间为 0.34益,增加了 0.33益。 而科尔沁地区在同一时期内由 6.50益升高到 7.36益,增加了 0.86益,高于全球同
期增温 0.52益。 考虑到全球变暖的纬度效应,可以认为科尔沁地区受全球变暖的影响相对较小,反映到本文
湖泊消涨与年均气温的变化关系上,二者关联程度较低(表 3、图 6)。 与此同时,降水量在 1985—1998 年间经
历了一个偏高的时期后,在 1999年以后显著下降(图 3)。
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摇 摇 在研究期间,科尔沁沙地湖泊的变化呈现单峰型的变化过程,在 1995 年间湖泊面积和数量达到峰值,进
入 21世纪湖泊面积萎缩、数量减少呈明显的加快趋势。 到 2009年,大于 0.05km2湖泊数量仅为 81个,不足高
峰期(1995年,765个)的 11%;湖泊面积仅为 1995年的 26%左右。 从湖泊分布格局的变化趋势来看,无论是
湖泊面积还是数量,不同级别的变化过程都呈抛物线型变化趋势,不同级别湖泊面积和数量的变化基本一致。
其中 1995年湖泊的面积和数量是最大时期(图 4)。 进入到 21 世纪研究区湖泊面积和数量呈显著的下降
趋势。
从不同降水量级别的影响来看,不同降水强度的累计降水量对湖泊消涨的影响不显著,只有年降水量达
到了显著水平(表 3)。 据此可以推断,年内降水量的分布格局对湖泊变化影响甚微。 从湖泊大小对降水量波
动的响应来看,随湖泊面积的增加与年降水量的关系趋向密切(图 5)。 产生这一结果的原因主要有两种可
能,一是面积较小的湖泊可以得到较大面积湖泊萎缩和近期降水事件发生而形成的补充(即等级理论中的小
系统对干扰过程反响明显,变化速率快;较大的系统对干扰过程反响不明显,变化速率较慢[27],从而导致面积
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图 5摇 不同级别湖泊与同期年均降水量的关系
Fig.5摇 Relations between lake size and annual mean precipitation
图 6摇 同期年平均气温对湖泊(1—10km2)消涨的影响
Fig.6摇 Impact of annual mean air temperature on lake (1—10km2) fluctuation
较小湖泊群的数量特征变化较小,对降水量的波动响应不明显;二是本文遥感数据的获取时间间隔较长(2—
7a,表 1),很难在符合分析要求的数据系列中获取与降水事件完全匹配的影像,这样对那些在不同时期都存
在、面积大的湖泊准确地得到了反映,而对于面积较小、在影像数据获取时面积小于 0.05km2的湖泊,则不能
得到准确的反映。
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从气温升高对湖泊变化的影响来看,二者关系不显著。 这一特点与分布在青藏高原和内陆干旱区、依赖
冰川融化补给的湖泊类型明显不同[3,28],科尔沁沙地湖泊主要受降水波动的影响,而青藏高原和内陆干旱区
湖泊则显著受到气温升高和降水量变化的双重影响,因为气温升高引发的冰川融化对增加湖水补给扮演着重
要的作用[3,17,19鄄20,28]。
从科尔沁沙地湖泊消涨与相邻的松嫩平原湖泊群的研究结果比较来看[18,22],二者的变化趋势显著的不
同。 产生这一结果的原因可能与科尔沁沙地的湖泊特点有关,因为科尔沁沙地的湖泊在多数情况下与河流没
有直接的连通,只有在特大的丰水年才出现与河流贯通的现象,所以直接受到局地降水波动的影响。 而相邻
的松嫩平原湖泊群与嫩江相连能够得到流域降水形成的径流补充并且受到湿地保护政策的人为影响,从而湖
泊面积呈增加的趋势。
5摇 结论
本研究表明,近 40年来半干旱风沙区湖泊面积和数量呈抛物线型下降,湖泊的消涨主要受到年降水量波
动影响与年内降水分布格局无关,气温变化的影响不显著。
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
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叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
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本期责任副主编摇 余新晓摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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