生態文明語境下寧夏春季沙塵暴與植被覆蓋變化相關性分析

□沙金燕

（寧夏師范學院政治與歷史學院 寧夏 固原 756000）

生態安全是經濟社會持續發展的重要保障，越主動防范，越能減少負面影響。植被覆蓋度的年際變化造成寧夏不同地區春季沙塵暴發生頻數呈年際波動，為此，要增強憂患意識，堅持以習近平生態文明思想為指導，實現人與自然和諧共存，統籌寧夏地區植被覆蓋的系統治理，形成新的綠色發展理念，有效化解生態環境風險[1]。

1 資料與方法

植被覆蓋度是生態環境系統的基本參數。如使用傳統的地面實測方法來估算獲取植被覆蓋度，既要巨大的人力和財力，還要考慮很多限制性因素，得出的結果精準度也不高。如利用遙感數據獲取需要區域的植被覆蓋度，不僅精確度高、信息全、范圍廣，還不受任何環境條件限制。因此，利用遙感數據獲取的方法已成為當前人們研究生態環境等的重要技術途徑。

利用遙感數據提取寧夏地區特征數據，研究植被覆蓋變化與春季沙塵暴的關系，并根據覆蓋度值變化的不同對寧夏地區進行植被區劃，具體步驟如下。

（1）在ERDIS中對獲取的遙感影像數據進行預處理：波段融合、圖像拼接、圖像裁剪。

（2）遙感圖像增強處理：去霾處理、降噪處理、去條帶處理，結果得到圖1。

（3）植被歸一化指數計算。

（4）提取植被覆蓋度。

（5）根據不同的植被覆蓋度值對寧夏地區的植被覆蓋狀況進行劃分，結果見圖2。

圖1 寧夏地區的ERDIS生成圖

圖2 寧夏地區植被覆蓋狀況的區劃圖

當遙感傳感器探測地面反射光譜時，會接收獲取到地表植被的反射光譜。當太陽光的可見光波段照射在植被上時，大部分可見光波段的紅光會被植被吸收，但大部分近紅外波段的光會被植被反射。歸一化植被指數（NDVI）就是一種反映地表植被覆蓋狀況的遙感指標，由遙感傳感器接收獲取地表植被反射光譜信息推算而獲得定量值。

NDVI反映的是單位像元中植被類型、植被覆蓋度、生長狀態等信息，其值的范圍是－1≤NDVI≤1，其大小主要取決于葉面積指數LAI（垂直密度）和植被覆蓋度A等要素。根據區域中植被覆蓋結構形態的不同，將其分為均一像元和混合像元兩類。當植被完全覆蓋某個特定區域時，其植被覆蓋度的值屬于均一像元。如果NDVI隨年際變化都為正值，那么說明植被覆蓋狀況總體呈上升趨勢，是增加的態勢。當整個特定區域不能完全被植被覆蓋時，其植被覆蓋度的值為0或負值，是植被結構與非植被結構構成的混合結構，屬于混合像元。如果NDVI隨年際變化處于下降趨勢，說明植被覆蓋開始減少。其依據的NDVI的公式如下。

用上面的公式將其轉換為植被覆蓋度值，其植被覆蓋度值的轉換模型如下。

式（2）中：A是轉換后的植被覆蓋度值，NDVImin和NDVlmax分別是最小和最大歸一化植被指數值。

2 寧夏地區植被覆蓋變化與春季沙塵暴的相關性分析

對遙感多波段圖像進行植被指數變換后，得出NDVImax=0.570368，NDVI=0.497819，經統計分析NDVImin=0.01。利用上面兩個公式，把NDVI轉換成為植被覆蓋度值進行分析對比，并根據值的不同，對寧夏地區植被覆蓋狀況進行區劃，與沙塵暴空間分布進行對照。

根據其植被覆蓋度值的不同，將寧夏地區的植被覆蓋劃分為5個區：鹽同香山牧區、引黃灌溉農牧區、賀蘭山林區、西海固牧林農區和六盤山林牧農區。

由此得知，可將沙塵暴劃分為5個區，其結果正好與寧夏沙塵暴的空間分布一致，即中北部地區發生的概率較大，南部六盤山地區及賀蘭山地區發生的概率相對較小。

利用公式對TM圖像提取的水體、植被覆蓋度值為＜10%、10%～30%、30%～60%、60%～100%的4種類型面積，相對于用QulckBird圖像的提取結果，其平均誤差約為10.51%，具體見表1所示。

對比看出，引黃灌區大部分NDVI值小于0.2；中部干旱帶，即鹽同香山牧區NDVI值小于0.15；南部山區，即西海固、六盤山地區的NDVI值大于0.6。

由此得知，寧夏全區植被覆蓋狀況隨年際變化總體呈上升趨勢，變化趨勢較好，尤其是銀川平原、衛寧灌區南部山區。位于中部的干旱區，黃沙廣泛，水源短缺，多年植被覆蓋呈退化趨勢，易發生沙塵暴。

表1 植被覆蓋度值分類區劃

3 結論

（1）植被覆蓋度的年際變化造成寧夏不同地區春季沙塵暴發生頻數呈年際波動，但總體呈下降趨勢。沙塵暴發生頻數的差異性主要體現在植被覆蓋度上。寧夏全區植被覆蓋年際變化呈增加的態勢，尤其是銀川平原、衛寧灌區及南部山區發生沙塵暴頻率較少，而中部的干旱區多年植被覆蓋呈退化趨勢，最易發生沙塵暴。因此，植被覆蓋程度越低的區域，沙塵暴災害發生的概率越大。

（2）春季和夏季植被覆蓋度與沙塵暴發生的日數、持續的時間呈負相關。寧夏地區在春季3—5月降水量相對較少、蒸發量大、干旱頻繁、氣溫回升快、風力變大，對沙塵暴發生頻率的影響較大。加之這一時期土地開始耕作種植，地表僅存的植被被清除，土壤中生長的植被結構被破壞，并將深層的細微土壤顆粒暴露于地表，這些因素決定了春季是寧夏地區沙塵暴最頻發的季節，尤其是4—5月。

進入夏季后，隨著降水增多，干旱得到緩解，土壤濕潤度不斷增加，風力減弱，地面溫差較小，植被覆蓋度增大，沙塵暴的發生頻率也隨之減少，一般9—10月可降至最低。秋季后降水量急劇減少，土壤濕潤度至來年1月達到最低，植被開始凋謝，植被覆蓋度不斷減少，風力減小，對沙塵暴的發生頻率影響較小。

進入冬季后，寧夏全區除南部山區降雪較多外，其他區域比較干燥，降水總體較少，植被覆蓋度達到一年中的最低值，沙塵暴發生的頻率略有增加，但由于冬季氣溫低，地表處于凍結狀態，在一定程度上減少了沙塵暴的發生。

（3）植被覆蓋度的高低直接影響土壤風蝕的強度，進而影響沙塵暴災害發生的強度。土壤濕潤度對最大沙塵暴發生頻率的影響可以持續3～4個月。隨著植被覆蓋度的降低，土壤沙化嚴重，加之土壤濕潤度較低，土壤風蝕量具有明顯的指數遞增趨勢。因此，植被覆蓋度是沙塵暴形成的一個主要因素。