1986—2019年哈拉湖面积动态变化及其成因分析

湖泊面积的动态监测不仅有利于分析区域气候变化的情景,而且还能为区域水资源评估等带来可靠的数据源。利用1986—2019年的多源卫星资料,提取了哈拉湖水体面积,并结合哈拉湖周边德令哈和托勒2个气象台站观测资料,对哈拉湖近36年湖泊年代际、年际及年内动态变化及其成因进行了分析。结果表明:1980s至2010s哈拉湖面积呈现先减小后增大趋势,其中20世纪90年代平均面积最小,2010年以来哈拉湖年平均面积最大;1986—2019年哈拉湖面积呈现先减小后增大的趋势,1986—2001年湖泊面积呈缓慢下降趋势,2002—2019年湖泊呈扩张趋势;从年内变化来看,近3年来,1—12月湖泊面积呈先减小后增大趋势,其中,2019年与前两年相比,湖泊面积除4月和12月与2018年大致相当外,其余各月面积均大于前两年,且近3年月面积最大和最小之间的差值分别为10.08、12.52 km~2;此外,哈拉湖湖岸线变化较明显的区域位于哈拉湖东南部和西南部。气象和冰川资料分析表明:1961—2018年哈拉湖地区气候呈增暖增湿趋势,气温上升速率为0.4℃/(10a)(R=0.296),降水增加速率为19.3 mm/(10a)(R=0.562,P0.01)。气候的暖湿化与冰川面积的退缩共同导致了湖泊面积的扩张,但以降水作用为主。     

气候变化对可可西里盐湖流域湖泊水量变化的影响分析

湖泊是气候变化的敏感指示器。为了研究气候变化对湖泊水量的影响,以盐湖流域为研究区,应用统计方法对1989—2018年降雨、气温、蒸发进行线性趋势和突变分析,采用多源卫星遥感技术对湖泊面积等水文要素进行监测,分析湖泊面积与气象要素、湖泊面积与湖泊水量之间的相关性。利用VIC模型模拟径流并结合计算的冰川水量得到盐湖径流组成,定量探讨气象要素对湖泊水量变化的影响,综合分析2011年前后气象要素影响流域湖泊水量的差异。结合统计分析与水文模型定量计算可知:年降雨量、年平均气温显著升高,年蒸发量呈下降趋势,且与湖泊面积有较好的相关性。湖泊面积与湖泊水量间相关性较高,可间接体现气象要素对湖泊水量变化的影响。2011年前卓乃湖和盐湖水量变化主要受降雨量影响,库赛湖和海丁诺尔湖水量变化主要受气温影响;2011—2014年4个湖泊水量变化主要受降雨量影响;2015—2018年4个湖泊水量变化中降雨增加量、冻土释水和地下水补给增加量、冰川融水量对湖泊扩张的贡献约为34.48%、57.66%、7.86%,气温变化成为影响湖泊水量变化的主要因素,降雨量影响次之。     

太湖入出湖水量变化情势及其原因初探

通过对环太湖1986~2010年水文巡测资料的整理,使用分区域分阶段的对比分析方法,分析太湖入出湖水量变化情势及其成因。分析表明,太湖入湖水量总体呈上升趋势,而流域降水量总体呈下降趋势,湖西区、望虞河入湖水量增加明显,而杭嘉湖区和武澄锡虞区自2000年以来入湖水量下降明显;太湖出湖水量与入湖水量变化基本一致。研究还发现,太湖各区域入出湖水量变化不仅与区域降水量有关,与"引江济太"等环境治理工程更加密切。     

联合Landsat影像和ICESat测高数据估计青海湖湖泊水量变化

湖泊既是陆地水资源的重要储蓄场所,也是区域和全球水文循环系统的重要组成部分,其水量波动对气候变化较为敏感。为了掌握湖泊面积、水位和水量的变化规律,借助1988-2018年Landsat TM/ETM/OLI影像和归一化差异水体指数NDWI（normalized difference water index）提取青海湖湖泊水域面积;利用ICESat-GLAS（ice, cloud, and land elevation satellite-geoscience laser altimeter system）测高数据提取青海湖湖泊水位变化,并结合观测资料检验陆地GLAS光斑脚点高程和湖泊水位的估测精度。根据湖泊面积与水位、水量与水位的关系,构建1988-2018年青海湖湖泊面积-水位-水量波动时变序列,并探讨湖泊水位、面积、水量的年内和年际变化特征。结果表明：GLAS光斑脚点高程与高程实测值的标准误差为0.14 m,与SRTM3高程标准误差为0.26 m;1988-2018年青海湖年均水位和水量总体上呈增加趋势,其中年均水位最低值出现于2004年,平均水位为(3 193.0±0.16) m,湖泊面积为(4 190±13) km²;与1988年年均水位相比,2018年青海湖年均水位上升了(1.93±0.22) m,湖泊年均面积扩张了(197.75±6.3) km²,湖泊水量增加了(8.93±0.12) km³。     

基于星载雷达测高资料估计博斯腾湖水位-水量变化研究

为了理解气候变化背景下的内陆湖泊水位、面积、水量波动变化规律,科学合理地指导湖泊水资源利用与开发。利用1990-2015年Landsat TM/ETM/OLI影像和2002-2015年多源星载雷达测高资料,借助归一化水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)提取博斯腾湖湖泊水域面积,结合湖泊水位观测数据,对星载雷达测高数据提取的湖面瞬时水位估计值进行对比与分析;根据湖泊面积与水位、水量与水位的关系式,构建湖泊面积-水位-水量波动时变序列,并探讨湖泊水位和水量变化的年际特征。结果表明:ICESat-GLAS、ENVISatERS、Jason-12的当日水位估计值与附近扬水站的水位观测值绝对误差分别小于0. 21、0. 18、0. 15 m,而且具有较强的相关性和一致性。1990-2002年湖泊水位持续增长阶段; 2002-2015年期间,湖泊水位持续下降。2015年湖泊水域面积比1990年减少了(32. 20±3. 5) km2,年均水位下降了(0. 81±0. 19) m,湖泊水量减少了(9. 49±0. 022)×108m3。因此,湖泊水量变化为气候系统和人类活动的影响机制的理解提供了参考依据。     

气候变化背景下乌梁素海流域水循环系统的演变特征

为了研究气候变化背景下乌梁素海流域水循环系统的演变特征,利用乌梁素海流域内及其周边13个气象站点的气象资料,从1961-2011年51年数据分析其气温、降水、蒸发的变化趋势,发现气温呈现显著上升,降水量和蒸发量年际波动较大,未显示出明显的变化趋势;同时分析了湖泊进出水量、水位变化和土地利用情况,尤其在近10年来,耕地迅速增加,草地林地减少,湖泊水位降低和面积减少,水资源矛盾加剧。气候变化和人类活动对乌梁素海流域水循环系统演变有着重大影响。     

人类活动对乌伦古湖环境演化的影响

基于水量平衡方程,通过水位还原计算,反演了乌伦古湖天然情形下的水位变化,大致区分出人类活动对湖水位变化的贡献约为70.01%;结合湖泊盐量平衡方程,反演了乌伦古湖1960年以来的矿化度变化,初步推断出湖区流域范围内农业灌溉引水量增加是造成入湖淡水补给量减少、湖水咸化加速的主要原因.     

近十年可可西里盐湖水量变化及其影响因素分析

由于全球气候变暖的影响,青藏高原湖泊开始逐步扩张,对自然环境和野外基础设施产生了威胁。为研究气候变化对湖泊水量的影响,利用2010～2018年青海可可西里腹地盐湖（又名68道班盐湖）的CryoSat-2卫星测高数据和Landsat遥感影像数据,分别提取了盐湖的水位及面积,结合实测获取的盐湖水下地形数据,计算并构建库容关系曲线,并结合气候变化特征进行了驱动力分析。结果表明：（1） 2010～2011年,湖泊水量增加了0.2亿m3,这一阶段盐湖还是独立湖泊;之后上游卓乃湖、库赛湖、海丁诺尔湖3个湖泊的湖水开始注入盐湖,盐湖成为流域水量“接收者”,水量开始快速增加,仅1 a就暴涨近12亿m3（该阶段主要为上游3个湖泊溢出水量）;2016年开始以平均每年约5.5亿m3的速度上涨;9 a间,盐湖的水量增加近33亿m3,并且作为流域水量的“接收者”,盐湖还在持续扩张。（2）降水量增加是盐湖扩张的主要因素,温度上升引起的冰川融化和冻土融水是湖泊变化的另一气候因素,但可能不是决定性因素。     

衡水湖渗漏损失量计算分析

湖泊渗漏量是湖泊水量平衡的一项重要因素。湖泊渗漏量计算方法采用水量平衡法,以湖泊月平均水位相应水面面积落差计算蓄水量变化,再考虑引水、用水、蒸发、降水等水量变化,其差值为湖泊渗漏量。采用2003-2012年衡水湖水位、降水量、蒸发量、引水量、用水量等观测资料,筛选出对渗漏量较小的月份,建立月平均水位与月平均渗漏量相关关系,计算出衡水湖年平均单位面积渗漏量为13.1万m^3/km^2。准确计算湖泊渗漏量,对合理开发利用水资源、制定水资源调度方案由重要作用。     

岱海湖水位对气候要素与土地利用的响应

利用Mann-Kendall检验、Hurst系数法、基于有序聚类法的t检验等方法分析湖区水位演变趋势;利用Partial Mantel检验法,并通过构建缺失资料地区的湖区水文模型,探究了典型半干旱区湖泊岱海湖水位对气候要素与土地利用变化的响应。结果表明：岱海湖水位1959—2018年呈现显著下降趋势,于1982年和2005年发生突变,未来水位将呈现持续降低趋势;岱海湖春季受融雪影响导致水位较高,秋季受用水影响导致水位较低,且秋季水位降低在四季中最为明显;气候变化与水土资源开发利用是影响半干旱区湖泊水位变化的主要因素,在气候变化条件下,岱海湖水位对气温变化最为敏感,对日照变化的响应次之;由于岱海湖流域降水-产流-下渗机制较为复杂,岱海湖水位对降水变化的响应具有滞后性,流域林草面积增加可能是引发岱海湖水位降低的重要因素。     

Patterns of Lake Balkhash water level changes and their climatic correlates during 1992–2010 period

The variation in Lake Balkhash water levels during the period from 1992 to 2010 and their relationship with climate dynamics were investigated in this study, using satellite altimetry data and meteorological records from climate stations located in the lake catchment basin. The altimetry‐derived water level demonstrated a general water level increase, reaching a mean value of 8.1 cm year^?1 in July 2005, with a maximum value of 342.52 m. The increased Lake Balkhash water level was accompanied by an overall upward trend in precipitation and temperature in the catchment basin during the study period. A strong increase in the winter and spring temperature was the main contributor to the general upward temperature trend, whereas a significant change of summer and autumn precipitation was the major contributor to the annual precipitation trend. Neither precipitation nor temperature increased uniformly across the entire lake drainage basin. The study results identified the most pronounced climate change occurring in the mountainous part (>2000 m above sea level) of the basin, in the upper reaches of the Ili river, which is the main water inflow to the lake. Statistical analysis indicated the Lake Balkhash water level is strongly correlated with both precipitation and temperature. The correlations were investigated for three altitudinal strata (<1000 m, 1000–2000 m, >2000 m) corresponding to the lower, middle and upper reaches of the Ili river. The best correlations were obtained for the upper reaches of the Ili river, indicating a changing snow cover and glacier equilibrium are the main factors controlling the water level trends in Lake Balkhash.     

基于Landsat卫星数据的洪湖水体遥感监测研究

2011年洪湖遭遇了70 a一遇的干旱,湖区水体面积发生了明显的变化。为了解影响洪湖水体面积变化的因素,利用1973年以来的多期Landsat卫星遥感图像数据,提取洪湖湖区水域面积,结合同期逐月日平均降雨量数据,对洪湖水体面积变化进行了探讨。分析表明：洪湖水体面积呈下降趋势;1973~2000年洪湖水体面积和年降雨量数据、汛期降雨量数据的相关性都很高,水体面积的变化趋势和年降雨量的变化趋势基本一致;而1973~2010年洪湖水体面积和年降雨量数据、汛期降雨量数据的相关性都有所降低,说明2000年后,影响洪湖水体面积的因素可能存在降雨量之外的其他因素,具体情况还有待进一步深入研究。     

Lake-Level Change and Water Balance Analysis at Lake Qinghai,West China during Recent Decades

Lake Qinghai, the largest saline lake with an area of 4,260 km² (2000) and average depth of 21 m (1985) in West China, has experienced severe decline in water level in recent decades. This study aimed to investigate water balance of the lake and identify the causes for the decline in lake level. There was a 3.35-m decline in water level with an average decreasing rate of 8.0 cm year⁻¹ between 1959 and 2000. The lake water balance showed that mean annual precipitation between 1959 and 2000 over the lake was 357 ± 10 mm, evaporation was 924 ± 10 mm, surface runoff water inflow was 348 ± 21 mm, groundwater inflow was 138 mm ± 9 and the change in lake level was −80 ± 31 mm. The variation of lake level was highly positively correlated to surface runoff and precipitation and negatively to evaporation, the correlation coefficients were 0.89, 0.81 and −0.66, respectively. Water consumption by human activities accounts for 1% of the evaporation loss of the lake, implying that water consumption by human activities has little effect on lake level decline. Most dramatic decline in lake level occurred in the warm and dry years, and moderate decline in the cold and dry years, and relatively slight decline in the warm and wet years, therefore, the trend of cold/warm and dry climate in recent decades may be the main reasons for the decline in lake level.     

基于Landsat及ICESat和Hydroweb的太湖容积变化监测

为得到太湖长期动态变化过程,利用1975—2015年Landsat数据,基于归一化差异水体指数法(NDWI)和改进型归一化差异水体指数法(MNDWI)提取湖泊面积数据,并基于ICESat和Hydroweb数据提取太湖水位数据。将两者相结合,得到了太湖容积变化和水量平衡数据。据此,分析了太湖水位、面积和容积变化的规律和趋势,并对其影响因素进行了研究。结果表明,太湖面积和容积变化近40年来呈缓慢增长趋势,分别从1975年的2 320.07 km~2和-0.047 0 km~3增长到了2015年的2 341.06 km~2和0.275 9 km3,增长趋势不明显;太湖水位总体上呈波动变化趋势,水位从1975年的0.982 6 m变为2015年的1.135 9 m。因此,太湖水位与面积相关性中等(R2≈0.65),容积变化与面积和水位变化的相关性较高(R~20.85)。太湖水量平衡为正平衡且变化不大,为0.009 2 km~3。入湖水量的增加、年降雨量和年蒸发量的变化及政府"退地还湖"政策是导致太湖发生变化的主要原因。     

基于遥感数据的洪泽湖库容曲线推求

基于洪泽湖区域21景ETM+遥感影像,解译得到洪泽湖的水面变化时间序列数据;结合三河闸(闸上)实测水位数据,推导了洪泽湖水位水面面积函数关系,运用积分方法得到洪泽湖库容曲线,并与现有库容曲线进行了对比分析。结果表明:洪泽湖周边水域圈圩养殖区是早期形成的,2000—2015年间圈圩总体上得到一定的控制,但在洪泽湖西岸有进一步加剧的趋势;水位-水面面积函数的选取对低水位水面面积推算有影响,进而对湖泊死库容计算产生累计误差影响;遥感影像数据越丰富、影像之间的湖泊水位差越小,则库容曲线越准确。     

洱海水质评价

本文对洱海流域水环境状况进行了系统全面评价。评价结果表明洱海污染源以面源为主，湖面降水和内源释放次之，工业和城镇生活的污染贡献率相对较低。洱海的主要超标污染物是总磷和汞，其中总磷污染最为严重。洱海从1992～2001年富营养化水平保持在中营养水平，现正处于中营养向富营养湖泊的过渡阶段。洱海在1993～2000年之间，总硬度和总氮上升趋势明显。洱海运行水位对洱海水体总磷的变化影响明显。