李春兰

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阚洗邴
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1 第 38 卷第 3 期 2015 年 5 月 ARID LAND GEOGRAPHY Vol. 38 No.3 May 世纪初期气候波动下浑善达克沙地荒漠化动态变化分析 0 李春兰 1,3, 朝鲁门 2, 包玉海 3,4, 银山 3,4, 张继权 5, 阿拉腾图雅 3, 包刚 4, 胡日查 3 3, 罗娟 (1 华东师范大学地理科学学院, 上海 ; 2 内蒙古生态与农业气象中心, 内蒙古呼和浩特 01005; 3 内蒙古师范大学地理科学学院, 内蒙古呼和浩特 ; 4 内蒙古师范大学遥感与信息重点实验室, 内蒙古呼和浩特 ; 5 东北师范大学城市与环境科学学院, 吉林长春 ) 摘要 : 基于 EOS-MODIS 遥感数据, 利用 GIS 计算出归一化植被指数 (NDVI) 和植被覆盖指数 (PV), 计算得到荒漠化指数 (DI) 对浑善达克沙地荒漠化进行识别, 根据像元数统计不同荒漠化类型的面积及其变化数据, 再分析荒漠化面积与气象要素的相关性, 进而得出近 13 a 在气候波动下浑善达克沙地荒漠化的动态变化结果表明 : 浑善达克沙地年平均气温呈下降趋势, 年平均降水量呈增加趋势, 且平均降水量对荒漠化动态变化的影响比平均气温对荒漠化动态变化的影响大在气候波动影响下浑善达克沙地以荒漠化面积缩小为主, 中度荒漠化, 重度荒漠化和极重度荒漠化对荒漠化的演替贡献较大, 表现为高程度荒漠化向低程度荒漠化转换空间分布上, 表现为西部极重度荒漠化面积明显减少, 主要转化为重度荒漠化类型, 东中部重度荒漠化明显减少, 主要转化为未荒漠化和轻度荒漠化类型关键词 : 气候波动 ; 浑善达克沙地 ; 荒漠化指数 ; 动态变化中图分类号 : P 文献标识码 A 文章编号 (2015) (556~564) 近年来, 学者们对浑善达克沙地荒漠化的研究主要集中在研究区的荒漠化发生发展演变荒漠化成因及动态变化荒漠化评价指标荒漠化的影响分析以及荒漠化治理对策等方面更多的是结 [1] 合遥感数据进行分析, 范建友利用 TM 影像进行了浑善达克沙地典型地区正镶蓝旗植被覆盖与荒 [2] 漠化评价研究, 白海花利用 RS 和 GIS 技术进行了浑善达克沙地荒漠化动态变化与生态效应研究, 武 [3] 建伟等利用遥感数据, 从植被覆盖的角度分析了浑善达克沙地近 20 a 来沙漠化发展动态与成因, 王牧 [4] 兰等利用 RS 和 GIS 技术, 进行浑善达克沙地动态 [5] 变化及影响因素分析, 刘树林等利用 2000 年 TM 影像, 分析研究了浑善达克沙地沙漠化的分布格局发 [6] 展态势以及土地沙漠化造成的负面影响, 康相武等利用 20 世纪 70 年代中期成像的 MSS 80 年代中期和 90 年代后期的 TM 数字影像, 进行了浑善达克沙地土地沙漠化时空演变规律研究这些研究主要从植被指数的角度来分析浑善达克沙地的荒漠化本研究利用 MODIS 数据, 计算求得荒漠化指数 (DI), 最后建立荒漠化面积与气象要素的相关性来分析 21 世纪初期在气候波动下浑善达克沙地的荒漠化动态变化规律, 为浑善达克沙地荒漠化的治理提供支持 1 研究区概况浑善达克沙地的地理位置介于 ~ E, ~ N 之间东收稿日期 : ; 修订日期 : 基金项目 : 十二五科技支撑计划项目资助 (2013DAK05B01); 国家自然科学基金地区联合资助重点项目 ( ); 内蒙古师范高层次人才和科研启动经费资助的项目 (YJRC12054) 作者简介 : 李春兰 (1989-), 女, 四川绵阳人, 博士, 主要研究双动两案教学和课堂教学行为研究及自然灾害 @163.com 通讯作者 : 银山 (1963-), 男, 内蒙古通辽人, 教授, 硕士生导师, 主要从事自然地理学和荒漠化及自然灾害方面的研究 yinshan@imnu.edu.cn

3 期李春兰等 :21 世纪初期气候波动下浑善达克沙地荒漠化动态变化分析 557 图 1 浑善达克沙地位置及其范围示意图 Fig.1 Location and boundary of Hunshandake Desert 起大兴安岭南段西麓, 向西一直延伸到集二铁路沿线以西, 东西延伸约 473 km, 南北宽 50~100 km, 最宽处达 200 km, 总面积 4 163 967.

2 3 期李春兰等 :21 世纪初期气候波动下浑善达克沙地荒漠化动态变化分析 557 图 1 浑善达克沙地位置及其范围示意图 Fig.1 Location and boundary of Hunshandake Desert 起大兴安岭南段西麓, 向西一直延伸到集二铁路沿线以西, 东西延伸约 473 km, 南北宽 50~100 km, 最宽处达 200 km, 总面积 hm 2 包括锡林郭勒盟的锡林浩特市阿巴嘎旗苏尼特左旗苏尼特右旗镶黄旗正镶白旗正蓝旗多伦县和赤峰市的克什克腾旗等 9 个旗县 ( 市 )( 图 1) 浑善达克沙地属中温带半干旱大陆性季风气候区, 冬季寒冷大风少雨干旱, 夏季降水集中年平均气温为 1.5,1 月份平均气温 -18.3,7 月份平均气温 18.7, 极端最高温度 35.9, 极端最低气温 -36.6, 夏季凉爽宜人全年降雨量为 mm, 而且主要集中在月份, 约占全年降雨量的 80%~90% 全年的无霜期 104 d, 积雪日数 180 d 2 资料来源本研究的气象数据选取了浑善达克沙地范围内的 9 个标准气象站记录的年平均气温和年平均降水量资料, 分别计算锡林郭勒盟的锡林浩特市阿巴嘎旗苏尼特左旗苏尼特右旗镶黄旗正镶白旗正蓝旗多伦县和赤峰市的克什克腾 [7] 旗的线性倾向率, 荒漠化数据以浑善达克沙地年的 MODIS 数据为主要信息源 3 研究方法 3.1 气象数据处理线性倾向率, 即要素变化倾向率, 主要用于分析要素的变化趋势, 用 X i 表示样本量为 n 的某一气候变量, 如气温或降水量, 用 t i 表示所对应的时间, 建立 X i 和 t i 之间的一元线性回归 X i=a+bt i(t i=1,2,3,n), (1) 式中 :a,b 分别为回归常数和回归系数, 可以用最小二乘法进行估计 3.2 荒漠化数据处理根据中国三北地区荒漠化区域分类与发展趋势综合研究野外调查地质调查内容技术要求中的关于中国三北地区荒漠化分类分级及参考指正表的修订, 将浑善达克沙地荒漠化按程度划分为未荒漠化轻度荒漠化中度荒漠化重度荒漠 [8-9] 化极重度荒漠化五级本文采用了 EOS-MODIS 数据产品 MOD13Q1 的 16 d 合成的 250 m 空间分辨率的植被指数数据产品, 用于全球植被指数监测, 全球生物地球化学和水文模型或者全球或地区气候等模型的输入数据, 描述陆地表面的生物物理特征及进程, 包括初级生产和荒漠化等领域数据时相选为植被指数出现峰值的 7 月末 (7.27~8.12) 的最高值合成数据经过水云重气溶胶以及云阴影掩膜处理的双向大气校正表面反射率计算得来运用 ENVI 软件进行投影转换, 边界线裁剪, 并利用 Band Math 工具计算出归一化植被指数 (NDVI) [10] 和植被覆盖指数 (PV) [11-12], 计算求得荒漠化指数 (DI) [13] 对浑善达克沙地进行荒漠化的识别, 通过决策树方法进行 DI 的分级, 即荒漠化指数 (DI)0~0.45 为未荒漠化 0.45~

3 558 干旱区地理 38 卷 0.65 为轻度荒漠化 0.65~0.78 为中度荒漠化 0.78~0.96 为重度荒漠化 0.96~1 为极重度荒漠化, 最后得到年的 DI 分布图, 再根据像元数 [14] 进行统计不同荒漠化类型的面积及其变化数据归一化植被指数 (NDVI) 计算归一化植被指数 (NDVI) 是应用最为广泛的植被指数, 它能有效地监测植被状况植被覆盖度和叶面积指数等生态参数有关荒漠化的研究表明, 地表植被遭受严重破坏, 地表植被覆盖度降低和生物量减少时在遥感图像上表现为植被指数相应减少因此, 植被指数可作为反映荒漠化程度的生物物理参数在植被覆盖度高, 生长状况好的区域, 荒漠化不明显, 反之荒漠化程度严重 NDVI=(R 2-R 1)/(R 1+R 2), (2) 式中 :R 1 R 2 分别是 MODIS 第一波段第二波段的反射率 R i=rl i (DN i -OS i), (3) 式中 :RL i OS i 分别是第 i 波段的反射定标值, 可以在 MODIS 文件中读取理论上植被指数应该在 0~1 之间变化, 当植被指数 <0.15 时, 因受土壤背景干扰很大, 其数值已无意义 ; 当植被指数 <0.90 时, 各种反射和吸收光谱接近饱和, 其分辨率失去灵敏度, 只有在 0.15~0.90 之间的植被指数与植被覆盖率呈线性关系因此, 把 NDVI<0.15 的值确定为 0.15, 把 >0.9 的值确定为植被覆盖指数 (PV) 计算植被覆盖指数 (PV) 是指植被冠层的垂直投影面积与土地总面积之比, 是表征植被的一个重要生物物理参量通过归一化植被指数计算出与其相应的植被覆盖指数, 可用来表征植被的覆盖程度, 即植被覆盖率 PV=(NDVIi-NDVI min)/(ndvi max-ndvi min),(4) 式中 :PV 是植被覆盖率,NDVI i 是年的归一化植被指数,NDVI min 是研究区内 NDVI 的最小值, 一般我们取 0.15,NDVI max 是研究区 NDVI 中最大的值, 一般取荒漠化指数 (DI) 计算一个地区荒漠化的轻重程度与植被覆盖率有直接的关系, 荒漠化程度越高, 植被覆盖率越低, 因此荒漠化指数 (DI) 与植被覆盖指数 (PV) 为负相关关系, 所以荒漠化指数可以用公式 (5) 计算出来 DI=1-PV, (5) DI 指数和植被覆盖指数 (PV) 为负相关关系, 因此 DI 指数值范围应是 1-PV 值根据 DI 值变化范围进行分等定级, 可以确定出荒漠化程度, 利用像元数统计各种不同类型的面积, 从而通过面积的变化反映不同荒漠化类型的年际变化决策树分类法传统的监督分类和非监督分类方法, 单纯利用像元的亮度特征对遥感影像进行分割, 因而分类精度往往比较低, 也不能满足实际应用的需要随着人们对遥感认识的逐步深入, 新的分类方法不断提出, 如纹理分析方法波段组合方法神经网络方法模糊分类方法植被指数方法决策树分类方法等决策树分类方法 (Decision Tree Classifier) 是以每个像元的特征值为设定的基准位, 分层逐次进行比较, 最终从影像中分离出目标地物的一种分类方法其基本思想是逐步从原始影像中分离并掩膜每种目标作为一个图层或树枝, 避免对其他目标提取时造成干扰及影响, 最终复合所有的 [15] 图层以实现图像的自动分类这种方法不仅不需要像监督分类的最大似然法一样依赖任何先验的统计假设条件, 而且可以方便地利用除波段亮度值以外的其他专家知识, 具有直观高效等特点, 所以在遥 [16] 感影像分类和专题信息提取中已有广泛的应用 4 浑善达克沙地气候波动特征分析 4.1 浑善达克沙地年平均气温的变化特征分析浑善达克沙地平均气温年际变化趋势见表 1 近 13 a 来浑善达克沙地平均气温以 (10 a) -1 的倾向率递减, 呈明显的变冷趋势而各站点中, 锡林浩特市, 苏尼特右旗, 苏尼特左旗, 阿巴嘎旗, 多伦县, 镶黄旗和克什克腾旗年平均气温降低比较明显, 平均气温倾向率分别为 (10 a) -1, (10 a) -1, (10 a) -1, (10 a) -1, (10 a) -1, (10 a) -1, (10 a) -1, 正蓝旗和正镶白旗的年平均气温出现一定的增温现象, 但变化相对比较缓慢, 平

4 3 期李春兰等 :21 世纪初期气候波动下浑善达克沙地荒漠化动态变化分析 559 Tab.1 表 1 近 13 a 9 个站点年平均气温倾向率 Annual mean temperature incline rate of the 9 meteorological stations in recent 13 years 站名锡林浩特市苏尼特右旗苏尼特左旗阿巴嘎旗多伦县倾向率 / (10 a) * * 站名镶黄旗克什克腾旗正蓝旗正镶白旗浑善达克沙地倾向率 / (10 a) * 表示 p<0.05 图 2 近 13 a 浑善达克沙地年平均气温变化图 Fig.2 Annual mean temperature change of Hunshandake Desert in recent 13 years 均气温倾向率分别为 (10 a) -1,0.728 (10 a) -1, 在地区分布上浑善达克沙地西部地区的气温降低趋势明显高于东中部地区整体来看, 近 13 a 来浑善达克沙地平均气温呈逐渐降低的趋势, 在一定程度上抑制了浑善达克沙地荒漠化的发展从图 2 可以分析出, 近 13 a 来浑善达克沙地年平均气温两端急剧下降, 中间在多年平均气温附近上下明显波动, 出现 3 个波峰,2 个波谷,2002 年 2004 年和 2007 年出现波峰, 分别达和 5.1,2003 年和 2005 年出现波谷峰, 分别达 3.7 和浑善达克沙地年平均降水量的变化特征分析浑善达克沙地降水量年际变化趋势见表 2, 近 13 a 来浑善达克沙地平均降水量以 mm 10 a -1 的倾向率增加各观测站点降水量变化程度不同, 其中正蓝旗, 苏尼特右旗, 苏尼特左旗, 克什克腾旗, 阿巴嘎旗, 锡林浩特市的年均降水量出现一定程度的增加, 其降水量倾向率分别为 mm (10 a) -1, 而正镶白旗, 多伦县, 镶黄旗呈减少趋势, 降水量倾向率分别为 mm (10 a) -1, 在地区分布上, 浑善达克沙地西部地区的年平均降水量增加趋势明显高于东中部地区从整体来看, 近 13 a 来浑善达克沙地年平均降水量呈逐渐增加的趋势, 在一定程度上抑制了浑善达克沙地荒漠化的发展从图 3 可以分析出, 近 13 a 来浑善达克沙地平均降水量的年际变化在多年平均降水量上下波动, 且具有一定的阶段性, 在年, 波动明显且波动幅度较大, 但是波动频率小, 年, 波动频率明显且波动幅度较小综上所述, 浑善达克沙地年平均气温变化呈明显的降低趋势, 其中锡林浩特市, 苏尼特右旗, 苏尼特左旗, 阿巴嘎旗, 多伦县, 镶黄旗和克什克腾旗的年平均气温下降最明显, 正蓝旗和正镶白旗的年平均气温出现一定的增温现象 ; 年平均降水量多呈增加趋势, 但存在明显区域差异, 正蓝旗, 苏尼特右旗, 苏尼特左旗, 克什克腾旗, 阿巴嘎旗, 锡林浩特市年平均降水量呈明显增加趋势, 正镶白旗, 多伦县, 镶黄旗年平均降水量出现减少趋势, 即浑善达克沙地西部的地区年平均气温呈明显降低趋势, 年平均降水量呈明显增加趋势, 而东中部地区年平均气温呈缓慢上升趋势, 年平均降水量呈缓慢减少趋势图 3 近 13 a 浑善达克沙地年平均降水量变化图 Fig.3 Annual mean precipitation change of Hunshandake Desert in recent 13 years

5 560 干旱区地理 38 卷 Tab.2 表 2 近 13 a 9 个站点平均年降水量倾向率 Annual mean precipitation incline rate of the 9 meteorological stations in recent 13 years 站名正镶白旗多伦县镶黄旗正蓝旗苏尼特右旗倾向率 / (10 a) * * 站名苏尼特左旗克什克腾旗阿巴嘎旗锡林浩特市浑善达克沙地倾向率 / (10 a) * 表示 p < 浑善达克沙地荒漠化遥感调查结果与动态变化特征分析本文主要利用荒漠化指数 (DI) 来反映荒漠化的动态变化, 以浑善达克沙地 2000 年的的土地荒漠化现状为基础, 分析 21 世纪初期在气候波动下浑善达克沙地的荒漠化变化情况, 年荒漠化的面积及其 DI 分布图见表 3 和图年, 未荒漠化面积增加了 hm 2, 占总增加面积的 30.35%, 说明该时期内浑善达克沙地荒漠化面积减少了年, 未荒漠化的面积减少了 hm 2, 是总增加面积的 10.04%, 说明该时期内浑善达克沙地荒漠化面积增加了表 3 显示, 年浑善达克沙地未荒漠化面积平均增加了 hm 2, 说明浑善达克沙地荒漠化面积减少了其中, 轻度荒漠化平均面积增加 hm 2, 中度荒漠化, 重度荒漠化和和极重度荒漠化平均面积分别减少了 hm 2, hm 2, hm 2 由此可知, 中度荒漠化, 重度荒漠化和和极重度荒漠化减少的部分主要转化为未荒漠化和轻度荒漠化综上所述, 近 13 a 来浑善达克沙地以荒漠化面积减少为主, 表现为高程度荒漠化向低程度荒漠化转化, 其中中度荒漠化, 重度荒漠化和极重度荒漠化面积的减少对浑善达克沙地荒漠化的逆转贡献比较大从图 4(a) 可以分析出,2000 年浑善达克沙地土地荒漠化总的分布特征为自东向西荒漠化程度逐渐加剧, 东部以未荒漠化和轻度荒漠化为主, 中部地区以中度荒漠化和重度荒漠化为主, 极重度荒漠化土地集中分布在西部从图 4(b) 可以分析出, 2006 年浑善达克沙地土地荒漠化总的分布特征也呈自东向西荒漠化程度逐渐严重的趋势, 东部以未荒漠化和轻度荒漠化为主, 中西部地区以中度荒漠化和重度荒漠化为主, 极重度荒漠化零星的分布在西部相对干旱的地区从图 4(c) 可以分析出,2012 年浑善达克沙地土地荒漠化总的分布特征也呈自东向西荒漠化程度逐渐严重的趋势, 东中部以未荒漠化和轻度荒漠化为主, 西部地区以中度荒漠化为主, 重度荒漠化和极重度荒漠化零星的分布在西部相对干旱的地区对比分析图 4(a),(b),(c) 可知, 近 13 a 浑善达克沙地的变化情况为 : 西部的极重度荒漠化的面积明显减少, 主要转化为重度荒漠化类型, 东中部的重度荒漠化明显减少, 主要转化为未荒漠化和轻度荒漠化类型 4.4 浑善达克沙地荒漠化面积与气候要素的相关性分析各站点平均气温与荒漠化总面积的相关性分析浑善达克沙地气候干旱, 深居大陆腹地, 气温的变化直接影响到地区蒸散, 气温的变化与荒漠化的发生发展具有一定的相关性因此, 利用统计软件 SPSS 对年浑善达克沙地 9 个站点不同类型荒漠化的面积与年平均气温的相关性分析 ( 表 4) 结果表明, 不同类型荒漠化的面积与年平均气温的相关性较小, 所有类型的荒漠化面积与年平均气温的相关性都未通过 P 值为 0.05 和 0.01 的显著性检验, 说明两者之间并未出现线性关系, 但是年平均气温与浑善达克沙地西部地区荒漠化面积的相关系数比较大, 与东中部地区荒漠化面积的相关系数比较小, 说明近 13 a 浑善达克沙地年平均气温对浑善达克沙地西部地区荒漠化的影响要大于对东中部地区荒漠化的影响各站点平均降水量与荒漠化总面积的相关性分析降水是浑善达克沙地重要水源补给来源, 降水量的变化直接影响到了荒漠化的发生发展因此, 利用统计软件 SPSS 对年浑善达克沙地 9 个站点荒漠化面积与年平均降水量做相关性分析 ( 表 5) 结果表明, 不同类型荒漠化的面积与

6 3 期李春兰等 :21 世纪初期气候波动下浑善达克沙地荒漠化动态变化分析 561 年平均降水量的相关性较小, 除了苏尼特右旗和阿巴嘎旗个别类型的荒漠化面积与年平均降水量的相关性通过 P 值为 0.05 显著性检验, 别的站点所有类型的荒漠化面积与年平均降水量的相关性都未通过 P 值为 0.05 和 0.01 的显著性检验, 说明二者之间并未出现明显的线性关系, 但是平均降水量与浑善达克沙地西部地区荒漠化面积的相关系数比较大, 与东中部地区荒漠化面积的相关系数比较小, Tab.3 表 3 近 13 a 浑善达克沙地荒漠化类型面积统计表 Statistic table of desertification type of Hunshandake Desert in recent 13 years 年份未荒漠化轻度荒漠化中度荒漠化重度荒漠化极重度荒化 Tab.4 表 4 9 个站点平均气温与不同类型荒漠化的面积相关系数表 Correlation coefficient of the mean temperature and desertification area of different kinds 苏尼特右旗苏尼特左旗镶黄旗正镶白旗阿巴嘎旗锡林浩特市克什克腾旗正蓝旗多伦县浑善达克沙地未荒漠化轻度荒漠化 * 0.09 中度荒漠化 * 重度荒漠化极重度荒漠化 *. 在 0.05 水平 ( 双侧 ) 上显著相关 Tab.5 表 5 9 个站点平均降水量与荒漠化面积相关系数表 Correlation coefficient of the mean precipitation and desertification area of different kinds 苏尼特右旗苏尼特左旗镶黄旗正镶白旗阿巴嘎旗锡林浩特市克什克腾旗正蓝旗多伦县浑善达克沙地未荒漠化轻度荒漠化 * 中度荒漠化重度荒漠化 * 极重度荒漠化 * * *. 在 0.05 水平 ( 双侧 ) 上显著相关

7 562 干旱区地理 38 卷图 4 浑善达克沙地 DI 分布图 Fig.4 DI distribution map of Hunshandake Desert 说明近 13 a 浑善达克沙地年平均降水量对浑善达克沙地西部地区荒漠化的影响要大于对东中部地区荒漠化影响综上所述, 浑善达克沙地不同类型的荒漠化面积与对应的年平均气温没有表现出较高的相关性, 但与年平均降水量则有一定的相关性, 且与苏尼特右旗和阿巴嘎旗的个别荒漠化类型的相关性通过了显著性检验但基于气候波动的影响与荒漠化的动态变化并未出现预想的相关性结果这主要是由于荒漠化的变化是一个持续的, 动态发展的过程, 其受到气象因子的影响也是个持续积累的过程, 而近 13 a 的气候变化对荒漠化的影响可能会通过一个累积效应或者滞后性体现出来, 使得二者之间可能在对应面上出现了某些偏差 5 结论与讨论浑善达克沙地是中国荒漠化最严重的地区之一, 也是重要的东亚沙尘源地之一, 现代荒漠化受多种因素的驱动作用, 其中, 环境因子特别是气象因子的变异性对区域土地荒漠化发展态势有重要的影响和作用本研究在以往研究的基础上, 从提取荒漠化指数 (DI) 的角度来分析近 13 a 在气候波动下浑善达克沙地荒漠化的动态变化情况, 力求得到的研究结果更加准确结果表明 : 浑善达克沙地年平均气温变化呈明显降低趋势, 其中锡林浩特市, 苏尼特右旗, 苏尼特左旗, 阿巴嘎旗, 多伦县, 镶黄旗和克什克腾旗降低最明显 ; 年平均降水量变化整体呈明显增加趋势, 但增减程度存在明显的区域差异, 正蓝旗, 苏尼特右旗, 苏尼特左旗, 克什克腾旗, 阿巴嘎旗, 锡林浩特市的降水量明显增加, 而正镶白旗, 多伦县, 镶黄旗呈减少趋势近 13 a 浑善达克沙地以荒漠化面积缩小为主, 表现为高程度荒漠化向低程度荒漠化转换, 在空间分布上, 西部的极重度荒漠化的面积明显减少, 主要转化为中度荒漠化类型, 东中部的重度荒漠化明显减少, 主要转化为未荒漠化和轻度荒漠化类型近 13 a 浑善达克沙地平均降水量与荒漠化面积的相关性明显大于平均气温与荒漠化面积的相关性, 且平均降水量与苏尼特右旗和阿巴嘎旗个别类型的荒漠化面积的相关性通过了显著性检验, 这说明平均降水量仍然是该地区荒漠化动态变化最主要的影响因子荒漠化的发生发展是一个复杂的过程, 气象要素对荒漠化的发展存在一定的影响, 但是在短期内的变化不是特别明显, 一方面可能是由于该地区从 2000 开始进行了大面积退耕退牧还林还草等生态等生态建设工程, 对该沙地的生态建设受到了前所未有的重视另一方面可能是荒漠化的影响因素是多方面的, 且具有一定的不确定性, 应该结合自然因素和人为因素综合考虑本研究在气象要素对荒漠化空间变化方面的分析还不足, 对荒漠化不同发育阶段的影响研究欠缺, 今后还需要做进一步的多方面的多角度的分析

8 3 期李春兰等 :21 世纪初期气候波动下浑善达克沙地荒漠化动态变化分析 563 参考文献 (References) [1] 范建友. 基于 RS 和 GIS 的正蓝旗植被动态与荒漠化评价研究 [D]. 北京 : 北京林业大学,2004.[FAN Jianyou. Study on vegetation dynamics and desertification evaluation in Zhenglan Banner based on RS and GIS[D]. Beijing:Beijing Forestry University, 2004.] [2] 白海花. 浑善达克沙地荒漠化动态变化与生态效应研究 [D]. 呼和浩特 : 内蒙古师范大学,2009.[BAI Haihua. Study on dynamic change and ecological effect of Hunshandake Sandy Desertification[D]. Hohhot:Inner Mongolia Normal University,2009.] [3] 武建伟, 赵廷宁, 鲁瑞洁. 浑善达克沙地现代土地沙漠化发展动态与成因分析 [J]. 中国水土保持研究,2003,1(4): [WU Jianwei,ZHAO Tingning,LU Ruijie. Analyze the modern land developments and reasons of sandy desertification in Hunshandake Sand Land[J]. Research of Soil and Water Conservation,2003,1(4):36-40.] [4] 王牧兰, 包玉海, 银山. 浑善达克沙地动态变化影响因素分析 [J]. 干旱区资源与环境,2004,18(9):44-47.[WANG Mulan, BAO Yuhai,YIN Shan. Analyze dynamic effect factors of Hunshandake Sandy Land[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment,2004,18(9):44-47.] [5] 刘树林, 王涛. 浑善达克沙地地区土地沙漠化初步研究 [J]. 水土保持学报,2004,18(5): [LIU Shulin,WANG Tao. Preliminary study on land desertification of Hunshandake Sand Land[J]. Journal of Soil and Water Conservation,2004,18(5): ] [6] 康相武, 吴绍洪, 刘雪华. 浑善达克沙地土地沙漠化时空演变规律研究 [J]. 水土保持学报,2009,23(1):1-6.[KANG Xiangwu,WU Shaohong,LIU Xuehua. Research on the spatial-temporal evolution rules of land desertification of Hunshandake Sand Land[J]. Journal of Soil and Water Conservation,2009,23(1): 1-6.] [7] SHI Neng,CHEN Jiaqi,TU Qipu. 4 phase climate change featurea in the past 100 years in China[J]. Acta Meteorologica Sinica,1995,53(4): [8] 李元科, 全志杰. GIS 支持下的盐池县土地沙漠化动态遥感监测与预估 [J]. 干旱环境监测,1998,12(4): [Li Yuanke,Quan Zhijie. The dynamic remote sensing monitoring and prediction of land desertification in Yanchi County base on GIS [J]. Arid Environmental Monitoring,1998,12(4): ] [9] 银山. 内蒙古浑善达克沙地荒漠化动态研究 [D]. 呼和浩特 : 内蒙古农业大学,2010.[YIN Shan. Study on the dynamic desertification of Inner Mongolia Hunshandake Sand Land[D]. Hohhot:Inner Mongolia Agricultural University,2010.] [10] 陈宝瑞, 辛晓平, 朱玉霞, 等. 内蒙古荒漠化年际动态变化及与气候因子分析 [J]. 遥感应用,2007,(6):39-44.[CHEN Baorui, XIN Xiaoping,ZHU Yuxia,et al. Change and analysis of annual desertification and climate factors in Inner Mongolia using MO- DIS Data[J]. Remote Sensing Application,2007,(6):39-44.] [11] 田庆久. 植被指数研究进展 [J]. 地球科学进展,1998,13(4): [TIAN Qingjiu. Research progress of vegetation index [J]. Advances in Earth Science,1998,13(4): ] [12] 王正兴, 刘闯. 植被指数研究进展 : 从 AVHRR-NDVI 到 MO- DIS-EVI[J]. 生态学报,2003,23(5): [WANG Zhengxing,LIU Chuang. Research progress of vegetation index:from AVHRR-NDVI to MODIS-EVI[J]. Acta Ecologica Sinica, 2003,23(5): ] [13] 陈宝瑞, 辛晓平, 朱玉霞, 等. 内蒙古荒漠化年际动态变化及与气候因子分析 [J]. 遥感应用,2007,(6):39-44.[CHEN Baorui, XING Xiaoping,ZHU Yuxia,et al. Analyze the annual dynamic change and climate factors of Inner Mongolia desertification[j]. Remote Sensing Application,2007,(6):39-44.] [14] 朱玉霞, 覃志豪, 徐斌. 基于 MODIS 数据的草原荒漠化年际动态变化研究以内蒙古自治区为例 [J]. 中国草地学报,2007, 29(4):2-8.[ZHU Yuxia,TAN Zhihao,XU Bin. Analyze the annual dynamic variation of grassland desertification base on MO- DIS data:a case study in the Inner Mongolia Autonomous Region [J]. Chinese Journal of Grassland,2007,29(4):2-8.] [15] 周淑玲, 徐涵秋. 基于决策树的泉州湾沿海防护林动态变化研究 [J]. 遥感技术与应用,2011,26(5): [ZHOU Shuling, XU Hanqiu. Study on dynamics of coastal protecting forest in Quanzhou Bay based on Decision Tree Classification[J]. Remote Sensing Technology and Application,2011,26(5): ] [16] 冯益明, 智长贵, 姚爱冬. 基于决策树的戈壁信息提取研究 [J]. 干旱区地理,2013,36(1): [FENG Yiming,ZHI Changgui,YAO Aidong. Gobi information extraction based on decision tree classification method[j]. Arid Land Geography,2013, 36(1): ]

9 564 干旱区地理 38 卷 Dynamic changes of desertification in the Hunshandake Desert under the climate fluctuation in early 21st Century LI Chun-lan 1,2, CHAO Lumeng 2, BAO Yu-hai 3,4, YIN Shan 3,4, ZHANG Ji-quan 5, Alatengtuya 3, BAO Gang 4, HU Ri-cha 3, LUO Juan 3 (1 College of Environment,East China Normal University,Shanghai ,China; 2 Inner Mongolia Ecology and Agrometeorology Centre, Hohhot ,Inner Mongolia,China; 3 College of Geographical Sciences,Inner Mongolia Normal University,Hohhot , Inner Mongolia,China; 4 Remote Sensing and Information Key Laboratory,Inner Mongolia Normal University,Hohhot , Inner Mongolia,China; 5 College of Environment,Northeast Normal University, Changchun ,Jilin,China) Abstract In recent years,the desertification has been researched deeply,especially the Hunshandake Desert, which is one of the most serious desertification areas in China and also one of the important sources of dust from East Asia,threating local people s life and economy. For the evolution of desertification is a complex process,it is necessary to study it in all aspects. This paper used GIS to calculate the normalized vegetation index(ndvi) and vegetative cover index(pv)based on EOS-MODIS remote sensing data. Then the desertification index (DI)was obtained to identify the desertification of Hunshandake Desert. The areas of different types of desertification were calculated based on pixel scale. Moreover,the correlation between desertification areas and meteorological elements was analyzed to obtain the dynamic change of desertification of Hunshandake Desert in recent 13 years. The result indicated that annual mean temperature was decreasing and the mean precipitation was increasing in Hunshandake Desert. The influence of precipitation on dynamic changes of desertification was larger than that of temperature. The desertification area was decreasing in recent 13 years under the climate fluctuation. The changes of moderate,severe and extreme desertification were obvious which was represented by the conversion from extreme desertification to mild desertification. Spatially,the area of extreme desertification in the west of Hunshandake Desert was obviously decreasing which converted into severe desertification. However,the areas of severe desertification in the east and middle parts of Hunshandake Desert were decreasing which converted into normal and mild desertification. The current position of desertification seems to be better,it maybe the project of Conversion of Cropland to Forest or Grassland or it may result in the change climate. Thus,there are some uncertain situations that need us for a further study. Key Words climate fluctuation;hunshandake Desert;desertification index;dynamic change

12M [4] 1.1 研究区域 LandsatTM ~99 E 37 ~38 N m km mm [5] mm

12M [4] 1.1 研究区域 LandsatTM ~99 E 37 ~38 N m km mm [5] mm 36 12M 2013 12 Environmental Science & Technology Vol.36 No.12M 36 Dec. 2013 牛天林 1,2, 刘雪华 1,2*, 李周园 2, 高韵扬 2, 德科加 3, 王迅 3, 史惠兰 4 1. 100084 2. 100084 3. 810016 4. 810010 20 1990-2009 20 1990 1994 2000 2006