基于Landsat和ICESat的中亚干旱区典型湖泊水量平衡估算

作     者：陈栋栋 

作者单位：西北师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵军

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

主      题：水资源遥感 湖泊水量平衡 湖泊变化 气候变化 中亚干旱区 

摘      要：1950年以来,全球平均气温逐渐上升。在有气象资料记载以来,过去30年平均气温比任何时间段都高,尤其是2000-2010年,是有记载以来平均气温最高的几年;与气温不同的是,全球陆地表面降水变化总体不大,降水增加较为明显区域集中在30°0°N。中亚干旱区是干旱内陆湖泊最主要的集中分布区,同时受自然和人为因素共同影响。本文以中亚干旱区湖泊为研究对象,基于遥感影像数据、卫星测高数据、MODIS土地覆被数据、气象再分析资料及部分站点气象资料数据,运用RS和GIS技术,提取中亚干旱区湖泊面积、水位变化信息并估算水量变化状况,探索中亚干旱区主要湖泊的时空变化特征,并探究其对气候变化的响应程度。初步得到以下结论:(1)2003-2009年,中亚干旱区湖泊面积整体呈现“持续萎缩的变化过程。其中,区内湖泊除咸海(北湖)面积显著增加外,7个湖泊保持相对稳定的状态,其它9个湖泊均呈大幅缩小趋势。不同类型的湖泊面积变化各不相同,高山封闭湖面积变化呈小幅萎缩趋势,湖泊面积在多年平均值上下浮动,变化相对稳定。空间上,高山封闭湖则在各个方位上均有变化。而平原尾闾湖同时存在面积变化的各种状况(上升、下降和基本保持稳定)。外流湖湖泊面积总体呈现负增长趋势。对于平原尾闾湖和外流湖而言,湖泊面积变化剧烈的方向均分布有出入水口。(2)在中亚干旱区已选的17个湖泊中,通过对比三种不同补给类型的湖泊水位变化分析发现,即使相同类型湖泊,在不同区域呈现不同的变化模式,相比平原尾闾湖和外流湖而言,高山湖水位波动幅度很小。但不同区域湖泊水位变化也存在着差异,在帕米尔高原地区分布的高山封闭湖水位显著抬升,分布在天山中部地区的则相对稳定。平原尾闾湖同时存在水位上涨、稳定和下降的情况,咸海(北湖)水位显著抬升,而咸海(南湖)水位急剧下降。虽然外流湖水位普遍处于下降的状态,但也因其有无拦水坝分布而存在两种情况,出水口建有拦水坝的湖泊水位显著下降,未建拦水坝的湖泊水位则保持相对稳定。(3)利用湖泊水量平衡公式拟合得到中亚干旱区17个湖泊在2003-2009年水量总体呈减少趋势。湖泊水量变化与水位变化具有高度的正相关关系。高山封闭湖基本处于水量平衡的状态,而平原尾闾湖和外流湖则处于负平衡的状态。(4)气象因素仍然是主导湖泊变化的关键因素。尤其是水位和水量的变化与流域内降水值呈显著正相关,与温度呈负相关,但对于高山封闭湖而言,有冰川补给的湖泊,温度对湖泊变化影响则是正效应的。由此可见,冰川融水对高山封闭湖变化影响很大,气候变化对这类湖泊的影响也更大。人类活动作为影响湖泊变化的一个重要因素,在中亚干旱区显得越发突出。同时,近年来,中亚地区城市化进程的加快、人口的增加及工业和生活用水的增加,加剧了中亚水资源的分配不均,导致补给河流径流量与出入湖水量的巨大差异,印证了近年来中亚干旱区湖泊变化受人类活动的影响越来越大。