【摘要】：湖泊作为受全球气候变化影响显著的地理单元之一,能够敏感地记录气候变化,堪称气候环境的“指示器”。本文以全球的湖泊为研究对象,利用2001-2016年MODIS 250m每16天合成的NDVI数据,根据湖泊水体和背景地物的光谱特性,考虑湖泊的地理位置、面积大小以及湖泊边界清晰程度,提取186个面积大于400km~2的湖泊的面积,并分析湖泊面积变化的时空特征。同时,利用2002-2010年Hydroweb湖泊水位数据,选取204个湖泊,建立较长时间序列的湖泊变化信息数据库,从时间、空间尺度上分析湖泊面积和水位变化的特征。另外,结合全球陆面同化系统(GLDAS)数据(气温、降水和蒸散发)、土地覆盖数据以及人口密度数据,分析全球气温、降水、蒸散发、土地覆盖以及人口密度的时空变化特点。在此基础上,以丝绸之路沿线干旱半干旱地区为例,分析该地区湖泊面积以及影响因子的时空变化特征,并探讨湖泊面积变化对影响因子的响应。通过研究,基本结论如下:(1)将基于MODIS每16天合成的NDVI数据和Landsat TM/ETM+/0LI数据提取的青海湖面积比较发现,两种数据提取的青海湖面积具有较高的相关性(p0.01),但基于MODIS数据提取的湖泊面积存在夏季低估而冬季高估的现象。因此,使用年平均的MODIS数据提取湖泊面积可以消除因不同季节下垫面性质的不同带来的季节性波动,也考虑了MODIS数据的高时间分辨率优势,能够更好地反映湖泊面积长时间的变化趋势。(2)湖泊面积的研究表明,约80%的湖泊面积萎缩,仅20%的湖泊面积扩张;78%的湖泊面积变化强度小,其变化率在-5-5km~2/a间;面积扩张的湖泊主要分布在高山高原地区。湖泊水位分析表明,约60%的湖泊水位上升,40%的湖泊水位下降;约71%的湖泊水位变化率在-0.3-0.3 m/a间,表明大部分湖泊的水位变化强度很小;水位上升的湖泊主要分布在高山高原和沿海地区,而水位下降的湖泊集中在谷地和平原地区。(3)2001-2016年全球气温(+0.0523℃/a)、降水(+1.1641mm/a)和蒸散发(+2.7889mm/a)都表现为增加的趋势。2001-2015年建设用地(+22.46×10~3 km~2/a)、草地(+15×10~3 km~2/a)以及耕地(+3.51×10~3 km~2/a)面积不断增加,而裸地(-19.73×10~3km~2/a)、林地(-9.93×10~3 km~2/a)、湿地(-6.24×10~3 km~2/a)以及水体(-5.08×10~3 km~2/a)面积呈减少的趋势。2001-2015年全球大部分地区人口密度变化率分布在-5-5人/5a,表明该区域的人口密度变化较小。(4)2001-2016年丝绸之路沿线干旱半干旱地区24个湖泊的面积共减少了22189.7 km~2,15个湖泊的面积减少,9个湖泊的面积增加。2001-2016年湖泊流域内气温(+0.0813℃/a)、降水(+2.05mm/a)和蒸散发(+1.21mm/a)表现为波动增加。2001-2015年,流域内主要的土地覆盖类型是草地,其次是裸地、耕地和森林,湿地和建设用地比例很小。建设用地(+22.02×10~3 km~2/a)、森林(+6.42×10~3 km~2/a)、耕地(+7.61×10~3 km~2/a)、草地(+6.24×10~3 km~2/a)和湿地(+0.8×10~3 km~2/a)等5种土地覆盖类型的面积在增加,只有裸地(-1.42×10~3 km~2/a)和水体(-1.76×10~3km~2/a)的面积在减少。2001-2015年,大部分流域的人口密度在增加。分析湖泊面积与影响因子的相关性发现,气温是影响丝绸之路沿线干旱半干旱地区所有湖泊面积变化的主要因素,土地覆盖的变化和人口密度的增加主要影响该区域中西部平原地区的湖泊,对高原地区的湖泊作用不明显。
【图文】：
图 3.1 湖泊面积提取的空间建模Fig. 3.1 Spatial modeling of lake area extraction第五，湖泊面积的统计。将提取的湖泊面积叠加到原始影像，通过目视判读确定提取结果是否准确，如是则进行面积统计，，否则调整阈值重新计算。湖泊面积提取流程如图 3.2 所示:
图 3.2 湖泊面积提取流程Fig. 3.2 Specific process of lake area extraction精度验证为验证本文使用的 16 天 MODIS 数据能否准确的提取湖泊面积，-2013 年青海湖地区的 163 期 Landsat TM/ETM+/OLI 影像并目视解译出积(表 3.3)，使用每 16 天的 MODIS 数据提取了 2001-2013 年青海湖的到 TM/ETM+数据与 MODIS 数据在时间上并非一一对应，因此，以 T的湖泊面积为基准，将 TM/ETM+提取的湖泊面积前后相邻的 MODI平均值对应到 TM/ETM+所提取的湖泊面积上而增强可比性（图 3.3-基于 MODIS 数据和 TM/ETM+数据提取的青海湖面积（图 3.3）对比据提取的青海湖面积具有较高的相关性（p<0.01），R2为 0.5907，较 T提取的青海湖面积而言，MODIS 数据所提取的青海湖面积夏季存在明冬季出现高估（图 3.4），但从二者的变化率来看，两种数据均能够较海湖面积的变化趋势。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P343.3;P467
【参考文献】
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本文编号：
2666696
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