识别液态和固态水的四波段水指数及其在咸海流域的应用

作     者：岳兵 陈曦 李赛博 杜正平 John WILSON 杨筠慧 焦毅蒙 黄双燕 周成虎 Yue B;Chen X;Li S;Du Z;Wilson J;Yang J;Jiao Y;Huang S;Zhou C

作者机构：中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 Spatial Sciences InstituteUniversity of Southern CaliforniaLos AngelesCA 90089-0374USA 

出 版 物：《中国科学：地球科学》 (Scientia Sinica(Terrae))

年 卷 期：2024年第54卷第3期

页      面：788-807页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:42230708) 中国科学院战略性先导科技专项项目(编号:XDA20060303)资助 

主　　题：咸海流域 锡尔河流域 阿姆河流域 水指数 水面积覆盖 水亏缺 气候变化 

摘      要：虽然已有许多水指数被运用于咸海和咸海流域的水域面积分析,然而已有研究尚存在很大的不确定性.由于所使用水指数存在水体误识别的问题,导致不同研究得出的结论差异很大.此外,各种研究采用的咸海流域面积也差异很大,流域面积从约1百万km^(2)到2百万km^(2)不等.因此,我们首先界定咸海流域、锡尔河和阿姆河流域以及它们的上、中、下游的边界,然后提出可识别液态水和固态水的四波段指数(ILSW),以解决传统水指数的误别偏差问题.ILSW基于绿色、红色、近红外和热红外波段反射值,是归一化差异水指数(NDWI)和地表温度(LST)的合成.验证结果显示,ILSW水指数在咸海流域的准确性远远超过其他指数.研究结果表明,南咸海的水域面积平均每年缩小963km^(2),而北咸海几乎没有变化;由于气候变暖,咸海流域上游常年冰雪面积有大幅度退缩趋势,阿姆河上游和锡尔河上游常年冰雪的退缩速率分别为年均6233和384km^(2)/a.气候变化和人类活动引起了严重的水亏问题.自20世纪90年代以来,水亏呈增长趋势,平均每年增长3.778亿m^(3).2011~2020年期间,整个咸海流域平均总水亏量为76.967亿m^(3),而锡尔河流域上游(咸海流域的一个组成部分)水盈余量为25.461亿m^(3).研究结果对制定咸海流域可持续发展战略具有重要意义.