2000—2014年我國西北地區(qū)湖泊面積的時空變化

李曉鋒, 姚曉軍,*, 孫美平,2, 宮 鵬, 安麗娜, 祁苗苗, 高永鵬

1 西北師范大學地理與環(huán)境科學學院,蘭州 730070 2 中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈國家重點實驗室,蘭州 730000

湖泊是指陸地上的盆地或洼地積水形成的、有一定水域面積、換水較為緩慢的水體[1]。作為陸地水圈的重要組成部分,湖泊不僅參與自然界的水分循環(huán),而且對氣候變化極為敏感,是揭示全球氣候變化與區(qū)域響應的重要信息載體[1-3]。我國西北地區(qū)大部屬干旱半干旱氣候區(qū),水資源一直是制約區(qū)域社會經濟活動與流域生態(tài)環(huán)境建設的關鍵因素,因此湖泊水資源-環(huán)境在社會經濟可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護中扮演著重要角色[4-5]。

近50年來,伴隨我國西北地區(qū)土地資源的大規(guī)模開發(fā),人類活動通過修筑大量水利設施攔截入湖地表徑流,加劇下游湖泊水資源的短缺,導致湖泊迅速萎縮、咸化甚至干涸等問題,嚴重危及湖泊及其毗鄰區(qū)域的生態(tài)環(huán)境,造成湖泊生物多樣性喪失、湖濱地區(qū)荒漠化加劇等問題[6-7]。2014年,中國科學院啟動科技服務網絡(STS)計劃項目——“西北地區(qū)生態(tài)變化綜合評估”,任務之一是結合遙感資料對西北地區(qū)過去15年的生態(tài)變化過程進行詳細評估。作為此次綜合評估的重要內容之一,認識西北地區(qū)湖泊當前狀況及變化特征是制訂科學保護對策的基礎。縱觀現(xiàn)有文獻資料,關于西北地區(qū)湖泊研究成果頗多,如馬榮華等[1]基于1960—1980年地形圖和2005—2006年遙感影像數(shù)據(jù),對我國湖泊變化進行了系統(tǒng)研究,結果表明西北地區(qū)湖泊萎縮(或消失)與擴張(或新生)并存；閆麗娟和鄭綿平[8]建立了新疆和內蒙古兩個自治區(qū)的湖泊數(shù)據(jù)庫,發(fā)現(xiàn)2000—2010年期間內蒙古東北部和新疆西部湖泊呈現(xiàn)萎縮趨勢,其余地區(qū)湖泊呈現(xiàn)擴張趨勢；姚曉軍等[9]對青海省可可西里地區(qū)湖泊變化研究表明,2000—2011年湖泊面積快速增加,個別湖泊出現(xiàn)潰壩或溢流現(xiàn)象；三江源地區(qū)湖泊大致以2000年為界經歷了先萎縮后擴張的變化過程,但萎縮強度大于擴張強度[10]。此外,一些學者對于大型湖泊也開展了較詳細的研究工作,如青海湖[11]、博斯騰湖[12]、艾比湖[13]、卓乃湖[14]等。然而,由于研究目的不同,與此次評估研究區(qū)域和時段相吻合的文獻甚少,亟需應用遙感資料和地理信息技術建立我國西北地區(qū)2000年以來較長時間序列的湖泊空間數(shù)據(jù)庫,從而為提出適合于西北地區(qū)和絲綢之路經濟帶的生態(tài)保護建設對策提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

我國西北地區(qū)在行政區(qū)劃上包括陜西、寧夏、甘肅、青海、新疆5省(自治區(qū))和內蒙古自治區(qū)阿拉善盟、烏海市和鄂爾多斯市,介于31°36′—49°36′N,73°29′—111°27′E之間,面積33.4×104km2,約占我國國土面積的35%(圖1)。西北地區(qū)地形以高原、盆地和山地為主,并呈現(xiàn)山脈與盆地相間分布的特征。本區(qū)域光熱資源豐富,蒸發(fā)強烈,干燥少雨,晝夜溫差大,屬溫帶大陸性氣候和溫帶/亞寒帶草原氣候區(qū),年降水量多在400 mm以下,由東南和西北向中部遞減,植被覆蓋稀疏,主要以草原、荒漠為主[15]。

圖1 研究區(qū)Fig.1 The study area

據(jù)“中國2005—2006年1∶25萬面積1.0 km2以上湖泊分布數(shù)據(jù)集”統(tǒng)計[16],我國共有面積大于1.0 km2的自然湖泊2693個,面積8.14×104km2,其中西北地區(qū)湖泊共437個,面積2.03×104km2,分別占全國湖泊相應總量的16.2%和24.9%。西北地區(qū)面積大于10.0 km2的湖泊共143個,面積1.93×104km2,占西北地區(qū)湖泊總面積的95.1%,為本區(qū)湖泊主體[1]。考慮到干鹽湖受季節(jié)性降水影響強烈,以及建有攔水壩或大量引水設施的湖泊無法反映自然狀態(tài)下的湖泊自身變化,因此挑選了111個面積大于10.0 km2的湖泊作為研究對象,其中青海75個,新疆33個,甘肅、陜西和內蒙古各1個,這些湖泊總面積占研究區(qū)湖泊總面積(1.0 km2以上湖泊)的81.76%,基本可以代表西北地區(qū)湖泊變化總體特征。

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1 數(shù)據(jù)

為建立2000—2014年西北地區(qū)湖泊時空數(shù)據(jù)庫,從USGS(http://glovis.usgs.gov)網站上下載了590景Landsat TM/ETM+/OLI遙感影像(Level 1T,數(shù)據(jù)量約為450 GB),作為解譯湖泊的基礎數(shù)據(jù)。受季節(jié)性降水影響,湖泊面積年內波動往往較為劇烈,為便于比較應盡可能選擇湖泊范圍年內較為穩(wěn)定時期的遙感影像。以距離最近為原則,從中國氣象數(shù)據(jù)網(http://data.cma.cn)下載并整理了33個氣象站點自建站以來的逐月氣溫與降水數(shù)據(jù),通過分析各站點年內降水變化特征并選擇降水較少的月份作為適合的遙感影像獲取時間。據(jù)統(tǒng)計,10月和11月的遙感影像數(shù)量最多,分別為256景和179景,二者占遙感影像總數(shù)量的73.38%；其次為9月、8月和12月,共136景；受云遮蓋影響,少量湖泊在個別年份選用了1月、2月和7月的遙感影像,共19景。

此外,本文同時參考了“中國2005—2006年1∶25萬面積1.0 km2以上湖泊分布數(shù)據(jù)集”[16]、“2000—2011年可可西里地區(qū)主要湖泊邊界矢量數(shù)據(jù)”[9]以及《中國湖泊志》[17]用以確定湖泊的位置和名稱,從地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn)下載的SRTM數(shù)據(jù)用作湖泊變化分區(qū)的地形參考底圖。

2.2 研究方法

湖泊水體信息提取方法包括自動提取和人工目視解譯兩大類,前者主要包括單波段閾值法、比值法、水體指數(shù)法、光譜分類法、特征變換法、特征分割法、基于水體光譜知識的水體自動判別法以及分步迭代法等[18-20]。自動提取方法主要是利用水體在紅光、近紅外和短波紅外波段上的強吸收特性,通過一系列運算實現(xiàn)水體與背景地物的分離[21],這類方法具有自動化程度高、工作量小等優(yōu)點,但通常對于遙感影像的質量要求較高且閾值確定難度較大。人工目視解譯方法主要是對假彩色合成后的遙感影像進行目視判別,通過數(shù)字化方式獲得湖泊矢量邊界,此方法的優(yōu)點是解譯精度高,缺點則是工作量大且對工作人員的要求較高。由于本研究區(qū)湖泊數(shù)量多且類型多樣,為保證湖泊提取精度,統(tǒng)一采用人工目視解譯方法提取湖泊矢量邊界。為保證矢量化過程中解譯標準的統(tǒng)一,參照科技部科技基礎性工作專項“中國湖泊水質、水量與生物資源調查”制定的原則[1],對每個湖泊一次性解譯其15期數(shù)據(jù),精度控制在一個像元。

考慮到湖泊人工目視解譯自身存在的誤差(如混合像元的影響),為科學評判湖泊變化狀況,采用如下公式提取各湖泊面積變化狀態(tài)：

(1)

ΔS=Sj-Si

(2)

(3)

式中,ΔS為兩期湖泊面積的差值,i和j分別為年份；ΔE為兩期湖泊矢量化數(shù)據(jù)的面積誤差；Pi和Pj分別為i和j時刻湖泊多邊形周長；Hc為Landsat TM/ETM+/OLI遙感影像像元邊長的一半,取值為15 m。

3 結果與討論

3.1 西北地區(qū)湖泊現(xiàn)狀

根據(jù)統(tǒng)計(表1),2014年我國西北地區(qū)111個湖泊總面積為1.74×104km2。其中,青海省湖泊數(shù)量和面積最多(大),分別占西北地區(qū)湖泊相應總量的67.57%和67.48%；新疆維吾爾自治區(qū)湖泊數(shù)量和面積位居第2位,所占比重分別為29.73%和32.01%；青海與新疆兩個省(自治區(qū))所擁有的湖泊構成我國西北地區(qū)湖泊的主體。甘肅、陜西和內蒙古境內面積≥10.0 km2的湖泊各有1個,分別為尕海(22.74 km2)、紅堿淖(31.68 km2)和東居延海(34.60 km2)。從湖泊所屬湖區(qū)來看,位于青藏高原湖區(qū)的湖泊共75個,面積1.17×104km2；隸屬于蒙新湖區(qū)的湖泊共36個,面積0.57×104km2。

在111個湖泊中,面積大于1000.0 km2的特大型湖泊只有1個,即青海湖(4355.50 km2)。面積介于500.0—1000.0 km2的湖泊共有8個,分別為阿牙克庫木湖(980.68 km2)、博斯騰湖(909.50 km2)、布倫托海(857.68 km2)、鄂陵湖(655.89 km2)、烏蘭烏拉湖(652.62 km2)、哈拉湖(606.33 km2)、阿其格庫勒(540.25 km2)和扎陵湖(539.77 km2),湖泊總面積為5742.72 km2；面積介于100.0—500.0 km2和50.0—100.0 km2的湖泊有19個和18個,總面積分別為4497.16 km2和1257.76 km2；面積介于10.0—50.0 km2的湖泊數(shù)量最多(60個),總面積為1484.00 km2。在“中國2005—2006年1∶25萬面積1.0 km2以上湖泊分布數(shù)據(jù)集”[18]中,位于本研究區(qū)且面積≥10.0 km2的湖泊中有5個湖泊至2014年由于面積萎縮而小于10.0 km2,為便于比較本文保留了這些湖泊,分別為巴里坤北湖(8.45 km2)、S63005(7.97 km2)、土布拉克湖(7.33 km2)、臺特瑪湖(7.24 km2)和柴窩堡湖(6.13 km2)。

表1 2014年西北地區(qū)各省(自治區(qū))湖泊(≥ 10.0km2)統(tǒng)計Table 1 Statistics of lakes with area above 10 km2 in northwest China in 2014

3.2 西北地區(qū)湖泊總體變化特征

圖2 2000—2014年西北地區(qū)湖泊面積變化Fig.2 Area change of lakes in northwest China from 2000 to 2014

我國西北地區(qū)面積≥10.0 km2的湖泊遙感影像解譯結果統(tǒng)計顯示(圖2),2000—2014年時段內湖泊面積總體呈現(xiàn)增加態(tài)勢,由2000年的1.58×104km2增加為1.74×104km2,擴張幅度達10.13%。其中,2000—2002年和2009—2012年兩個時段內湖泊規(guī)模擴張最為明顯,湖泊面積分別增加708.44 km2和775.66 km2。對各湖泊面積變化分析發(fā)現(xiàn),2000—2002年期間西北地區(qū)湖泊規(guī)模擴張的主要原因是艾比湖和阿牙克庫木湖面積的急劇增加,二者面積分別增加245.01 km2和105.72 km2,約占此時段湖泊總面積變化的一半；盡管以青海湖、崗納格瑪錯和隆熱錯等為主的16個湖泊面積萎縮超過1.0 km2,但其面積總減少量遠小于面積增加超過1.0 km2的湖泊(53個)。2009—2012年,湖泊面積增幅大于10.0 km2的湖泊共有27個,其中阿牙克庫木湖、鹽湖、青海湖、烏蘭烏拉湖、阿其格庫勒、西金烏蘭湖和庫賽湖7個湖泊面積增加超過50.0 km2；相比較而言,此時段湖泊呈現(xiàn)萎縮的數(shù)量較少,僅有卓乃湖、宰日子下湖和東居延海3個湖泊面積減少幅度超過10.0 km2,且卓乃湖面積減少(-105.43 km2)是由于前期規(guī)模快速擴張而潰決所導致[14]。圖2的另一顯著特征是2004年湖泊總面積有所減少,其原因是艾比湖和博斯騰湖的面積較2003年分別減少了157.06 km2和87.43 km2。

就研究區(qū)所在的青藏高原湖區(qū)和蒙新湖區(qū)湖泊面積變化來看(圖3),二者呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。青藏高原湖區(qū)湖泊整體呈現(xiàn)規(guī)模擴張態(tài)勢(圖3),尤其是2006年之后,湖泊面積增加速率高達99.05 km2/a。蒙新湖區(qū)湖泊面積表現(xiàn)為劇烈波動(圖3),以2003年、2009年和2012年為時間節(jié)點可劃分為4個變化階段,依次為增加—減少—增加—減少。在研究時段內,青藏高原湖區(qū)面積變化排名前5的湖泊分別為烏蘭烏拉湖(+140.02 km2)、西金烏蘭湖(+127.53 km2)、鹽湖(+107.01 km2)、卓乃湖(-94.87 km2)和青海湖(+93.51 km2),面積最大的湖泊依然是青海湖；蒙新湖區(qū)相應為阿牙克庫木湖(+335.00 km2)、艾比湖(-238.93 km2)、博斯騰湖(-216.31 km2)、阿其格庫勒(+174.23 km2)和阿克賽欽湖(+88.71 km2)。需要指出的是,由于博斯騰湖面積銳減和阿牙克庫木湖面積激增,后者于2010年面積超過前者而成為新疆維吾爾自治區(qū)第一大湖泊。

圖3 2000—2014年青藏高原湖區(qū)與蒙新湖區(qū)湖泊面積變化Fig.3 Area change of lakes in Tibetan Plateau Lake Zone and Inner Mongolia-Xinjiang Lake Zone from 2000 to 2014

3.3 西北地區(qū)湖泊變化空間分異規(guī)律

2000—2014年西北地區(qū)湖泊在總體上表現(xiàn)為面積增加態(tài)勢的同時,其內部也呈現(xiàn)出明顯的地域分異特征。根據(jù)研究區(qū)各湖泊面積變化趨勢,西北地區(qū)大致可劃分為A、B、C、D、E的5個區(qū)域(圖4),其中,A和E區(qū)域為湖泊面積穩(wěn)定區(qū),B和D區(qū)域為湖泊面積萎縮區(qū),C區(qū)域為湖泊面積擴張區(qū)。需要說明的是,由于研究區(qū)內蒙古自治區(qū)和陜西省各僅擁有1個湖泊,因此在本分區(qū)方案中將這兩個湖泊納入B區(qū)。

圖4 2000—2014年西北地區(qū)湖泊面積變化空間分異Fig.4 Spatial difference of lake area change in northwest China from 2000 to 2014

湖泊面積變化呈現(xiàn)穩(wěn)定的A區(qū)和E區(qū)分別位于新疆北部和青海南部,前者南界大致為準噶爾盆地北緣—阿拉山口,后者北界沿崗欽扎仲—各拉丹冬峰—多索崗日—昆侖山口—雅拉達澤峰—巴顏喀拉山—瑪卿崗日分布。在A區(qū),除布倫托海東側的65—111和65-010兩個湖泊在2000—2014年分別表現(xiàn)為面積持續(xù)減少和面積持續(xù)增加趨勢外,布倫托海、賽里木湖、吉力湖、哈納斯湖和艾里克湖面積整體變化不大,尤其是2000—2009年期間,湖泊面積標準差均小于1.0 km2。在E區(qū)共分布有23個湖泊,除燕子湖、諾多錯、錯江欽、星星海、阿涌吾爾瑪錯、阿涌尕瑪錯和崗納格瑪錯7個湖泊面積呈現(xiàn)較強的年際波動外,其他湖泊總體表現(xiàn)為穩(wěn)定。

位于準噶爾盆地和吐魯番盆地的博斯騰湖、艾比湖和柴窩堡湖構成北疆湖泊面積減少區(qū)(B區(qū),圖4),這3個湖泊在近14年間面積分別減少了216.31 km2(-19.21%)、238.93 km2(-39.52%)和23.45 km2(-79.27%)。本區(qū)內的巴里坤北湖和艾里克湖面積雖有所增加,但變化較為復雜,如巴里坤北湖面積年際波動極為劇烈,2012年面積為8.65 km2,2013年驟減為2.58 km2,2014年又恢復為8.45 km2；艾里克湖則由于上游水庫截流而于20世紀90年代末期干涸[22],隨著引水入湖工程的實施,艾里克湖面積迅速增加,由2001年的21.65 km2擴張為2004年的54.70 km2,盡管在2005年、2007—2008年面積有所減少,但總體呈現(xiàn)增加趨勢,至2014年面積為63.19 km2。另一湖泊萎縮區(qū)(D區(qū),圖4)包括土布拉克湖、紅山湖、列騰格湖和薩力吉勒干南庫勒4個湖泊,位于國道219與喀拉喀什河流域之間。在這4個湖泊中,列騰格湖和土布拉克湖萎縮最為明顯,二者面積分別減少34.49 km2(-77.09%)和17.98 km2(-71.04%)；薩力吉勒干南庫勒和紅山湖面積減少主要發(fā)生在2012年之后,較2000年面積分別減少2.51 km2(-3.72%)和1.63 km2(-11.02%)。

湖泊面積擴張區(qū)(C區(qū),圖4)包括塔里木盆地、昆侖山北麓、阿爾金山、可可西里地區(qū)、柴達木盆地、祁連山南麓至三江源北部的大片區(qū)域,涉及的湖泊數(shù)量最多(71個)。在本區(qū)除卓乃湖、高臺湖、飲馬湖、太陽湖和依協(xié)克帕提湖等少數(shù)湖泊面積有所減少或保持穩(wěn)定外,大多數(shù)湖泊呈現(xiàn)快速擴張趨勢,如面積急劇增加的阿牙克庫木湖、阿其格庫勒、烏蘭烏拉湖、西金烏蘭湖、鹽湖和青海湖均位于本區(qū)。盡管本區(qū)湖泊總體呈現(xiàn)擴張趨勢,但內部依然呈現(xiàn)較為明顯的差異性,如柴達木盆地和塔里木盆地內的湖泊擴張與萎縮相伴；位于祁連山的青海湖和哈拉湖在2003年和2013年出現(xiàn)萎縮,其他年份表現(xiàn)為擴張或穩(wěn)定；可可西里地區(qū)、昆侖山北麓與阿爾金山間的湖泊規(guī)模持續(xù)增大。

3.4 西北地區(qū)湖泊變化成因

湖泊面積變化是其水量平衡的直接反映。當湖水收入超過支出,水量為正平衡,表現(xiàn)為湖泊面積增加或水位上升,反之則表現(xiàn)為湖泊萎縮和水位下降。在湖泊水量平衡方程中,收入要素主要包括湖面降水量、湖面水汽凝結量和入湖地表(下)徑流量,支出要素則包括湖面蒸發(fā)量、湖水滲透量和出湖地表徑流量(閉流類湖不包含)。在我國西北高山地區(qū),入湖地表徑流不僅包括由降水形成的地表徑流,而且還包括冰川融水徑流和凍土水分釋放。同時,對于盆地內低海拔湖泊,人類活動的干預也直接影響湖泊水量的收支情況。因此,影響西北地區(qū)湖泊變化的成因極其復雜,本文主要結合前人研究成果探討影響各分區(qū)湖泊變化的主要成因。

在湖泊面積變化呈現(xiàn)穩(wěn)定的A區(qū)和E區(qū),影響湖泊變化的主要成因是湖區(qū)地形和人類活動。位于A區(qū)北部和西部的哈納斯湖與賽里木湖屬于高山湖泊,主要由冰川融水以及降水補給,雖然近來該地區(qū)氣候呈增暖增濕的態(tài)勢,但由于湖的四周緊靠山地,兩岸多陡坡,因此湖泊面積表現(xiàn)為較穩(wěn)定的態(tài)勢。A區(qū)南部的布倫托海(烏倫古湖)和吉力湖為烏倫古河的尾閭,該地區(qū)受人為影響較大,湖河沿岸分布有大量的灌溉區(qū),雖然2005年以來烏倫古河流量減少甚至斷流,但由于流域規(guī)劃管理的完善,湖泊表現(xiàn)出較為穩(wěn)定的態(tài)勢[23]。雖然E區(qū)氣候的暖濕化態(tài)勢使該地區(qū)冰川融水、降水有所增加,但該地區(qū)湖面蒸發(fā)量也在隨氣溫的上升而增加[10,24],位于該區(qū)域湖泊的一個最主要特征是由湖區(qū)地形引起的湖泊與河道間存在著較強的水力聯(lián)系。在豐水期,由于入湖水量增加,湖泊水位抬升,但受湖區(qū)地形限制,增加的湖水從湖泊出水口及時排出,維持著湖泊面積和水位的長期平衡。上述這些因素導致這兩個分區(qū)內的湖泊總體上表現(xiàn)出較為穩(wěn)定態(tài)勢,這與段水強等[24]在黃河源地區(qū)的研究結果較為一致。

在湖泊面積萎縮的B區(qū)和D區(qū),造成湖泊面積減少的因素主要為降水、冰川和人類活動的變化。和田河與葉爾羌河發(fā)源于喀喇昆侖山北麓,該地區(qū)為典型的內陸性干旱氣候,降水稀少,河流、湖泊主要靠冰川融水補給[25]。據(jù)第一、二次冰川編目數(shù)據(jù),喀喇昆侖山地區(qū)冰川處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)[26],Gardelle等[27]研究發(fā)現(xiàn)2000—2008年該地區(qū)冰川處于正物質平衡狀態(tài),中國區(qū)域高分辨率氣象要素數(shù)據(jù)集中的降水資料(ITPCAS)顯示[28],該地區(qū)2003—2009年降水呈現(xiàn)減少的趨勢,降水更多的以固態(tài)形式儲存于山體,冰川融水的減少使受其補給的湖泊面積呈現(xiàn)萎縮態(tài)勢。王圣杰等[29]對天山地區(qū)14個氣象站點數(shù)據(jù)分析表明,該地區(qū)2000—2010年氣候呈現(xiàn)暖干化的趨勢,張飛等[13]對艾比湖的研究顯示,1998—2013年艾比湖面積的減少主要是由于溫度升高、降水減少以及流域內人口數(shù)量的增加、耕地面積不斷擴張和牲畜大量增加所致。伊麗努爾·阿力甫江等[12]認為,博斯騰湖與艾比湖在湖泊動態(tài)變化以及驅動因素方面都存在非常大的相似性,并且從2003年開始該地區(qū)湖泊變化的主要驅動因素由自然向人為轉變。因此天山周圍盆地或低地內的湖泊在2000—2014年時段內并未因該地區(qū)氣溫升高而導致的冰川融水增加而呈現(xiàn)擴張態(tài)勢,相反由于降水減少以及人為活動用水的增加呈現(xiàn)萎縮態(tài)勢。需注意的是,艾里克湖為白楊河及周圍地表徑流的尾閭,在20世紀80年代,由于白楊河上、中游烏爾禾平原的灌溉用水以及克拉瑪依城市用水的增長,修建的白楊河水庫、黃羊泉水庫對白楊河河水的大量截流,使入湖水劇烈減少,到2000年艾里克湖干涸,2001年以后克拉瑪依引水工程的建成,額爾齊斯河的水被引入白楊河,白楊河的水不斷補給艾里克湖,才使得該湖面積開始恢復并逐年擴大[22]。

湖泊面積呈現(xiàn)擴張趨勢的C區(qū)地域跨度最大,地理環(huán)境和人類活動復雜,因此引起湖泊面積變化的要素不盡相同,主要包括降水增加、冰川融水增加以及凍土水釋放。位于塔里木盆地的硝爾庫勒湖與康拉湖群面積擴張主要由附近的冰川融水以及降水的增加所導致,已有研究成果表明1959—2007年塔里木盆地南北緣近年來降水和潛在蒸散發(fā)量分別呈增多與減少的趨勢[30],天山南脈[31]和昆侖山[32,26]的冰川退縮使該地區(qū)冰川融水增加,入湖徑流增加導致湖泊面積擴大。姚曉軍等[9]在研究可可西里地區(qū)湖泊面積變化時指出,該地區(qū)降水增多、蒸發(fā)減少是導致湖泊面積擴大的主要原因,而氣候變暖引起的冰川融水增加、凍土水分釋放是次要原因。位于昆侖山北麓的湖泊主要受昆侖山冰川融水的補給,西昆侖山地區(qū)近50年來氣溫呈現(xiàn)增加的趨勢,并且東部增溫大于西部[32-33],氣溫的上升導致該地區(qū)冰川退縮[32],進而引起受其補給的湖泊面積的擴張。楊建平[34]與伊萬娟[35]研究表明,處于柴達木盆地東北部的青海湖流域,由于氣溫和降水的變化,其干旱指數(shù)在2000—2010年表現(xiàn)為增加的趨勢,這說明該流域在此時段內處于一個濕潤化的趨勢,流域內地溫在該時段也處于增加狀態(tài),地溫的增加使得多年凍土與季節(jié)性凍土水釋放,從而導致湖泊面積的擴張。盧娜[36]及徐浩杰和楊大保[37]利用柴達木盆地及周邊氣象站點數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析認為,受年可利用降水量增加以及氣溫上升引起的盆地內冰雪融水增多的影響,2001年以來,該區(qū)湖泊面積顯著擴張。

4 結論

(1)2000—2014年我國西北地區(qū)面積≥10.0 km2湖泊整體上呈現(xiàn)擴張趨勢,湖泊總面積從1.58×104km2增加到1.74×104km2,面積擴張幅度達10.13%。青海和新疆是西北地區(qū)湖泊資源擁有量最多的兩個省(自治區(qū)),二者湖泊數(shù)量與面積分別占西北地區(qū)湖泊相應總量的97.30%和99.49%。至2014年,青海湖(4355.50 km2)、阿牙克庫木湖(980.68 km2)和博斯騰湖(909.50 km2)為本區(qū)面積最大的3個湖泊,其中阿牙克庫木湖于2010年面積超過博斯騰湖成為新疆維吾爾自治區(qū)第一大湖泊。

(2)在研究時段內,我國西北地區(qū)湖泊面積在整體增加的同時也表現(xiàn)出明顯的空間差異。其中,蒙新湖區(qū)表現(xiàn)為劇烈波動,青藏高原湖區(qū)則整體呈現(xiàn)擴張態(tài)勢。按照湖泊面積變化狀態(tài)可劃分為穩(wěn)定、擴張、萎縮3種類型和5個區(qū)域,新疆北部(準噶爾盆地以北至阿爾泰山)與青海南部為湖泊面積穩(wěn)定區(qū),塔里木盆地、昆侖山北麓、阿爾金山、柴達木盆地、可可西里地區(qū)、祁連山南麓至三江源北部大片區(qū)域為湖泊面積擴張區(qū),由準噶爾盆地和吐魯番盆地組成的北疆中部地區(qū)和喀喇昆侖山北坡(喀拉喀什河流域至國道219)山區(qū)為湖泊萎縮區(qū)。

(3)我國西北地區(qū)幅員遼闊,自然人文環(huán)境差異顯著,導致不同區(qū)域湖泊變化的成因不盡相同。總體而言,降水增加、氣溫上升導致的冰川融水增加和凍土水分釋放是湖泊面積呈現(xiàn)擴張趨勢地區(qū)的最主要原因；在湖泊面積穩(wěn)定區(qū),湖泊所處的地形條件以及湖泊與河流間強烈的水量交換起著關鍵作用；日益增強的人類活動是湖泊萎縮區(qū)的主要影響要素,但在喀喇昆侖山北坡地區(qū),冰川物質平衡狀態(tài)的變化也可能發(fā)揮著重要作用。

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