青海省濕地面積變化特征及成因分析

劉小園 劉希勝

摘 要：濕地的萎縮、擴展與周邊的生態環境緊密相關。青海省濕地類型主要有河流濕地、湖泊濕地和沼澤濕地，湖泊濕地和沼澤濕地主要分布于海拔較高的三江源源頭區域，多由區域降水、山脈頂峰的冰雪融水提供補給，受人類直接影響很小。根據青海省濕地資源第一次和第二次調查以及實測數據，分析了青海省濕地面積變化特征。同時采用全省各流域水文站1956—2016年降水、徑流數據以及30個氣象站1960—2013年氣溫數據，分析了青海省氣候變化特征及其對濕地變化的影響。結果表明：降水的變化和濕地面積的變化具有同步性，氣溫對以降水補給為主的濕地影響是間接的;降水量主要影響以降水和地表徑流為主要補給來源的濕地，氣溫主要影響以冰雪融水為主要補給來源的濕地。

關鍵詞：濕地面積;降水量;氣溫;M-K突變檢驗;青海省

中圖分類號：P343;TV211 文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.08.017

引用格式：劉小園，劉希勝.青海省濕地面積變化特征及成因分析[J].人民黃河，2021，43（8）：90-95，101.

Abstract： The shrinkage and expansion of wetlands are closely related to the surrounding ecological environment. The types of wetland in Qinghai Province mainly include river wetland， lake wetland and swamp wetland. The lake wetland and swamp wetland are mainly distributed in the headwaters of three-river-source at high altitude， which are mostly supplied by regional precipitation and glacier and snow-melt water at the peak of mountains and where have been little directly impacted by human beings. The paper analyzed the characteristics of wetland area change by according to the data of wetland resources from the first and second surveys and measured in Qinghai Province. At the same time， it analyzd the characteristics of climate change in Qinghai and its impact on wetland change by using the precipitation and runoff data from 1956 to 2016 of hydrological stations in all basins of the province are used and air temperature data of 30 meteorological stations from 1960 to 2013. The results show that the change of precipitation is synchronous with the change of wetland area， the impact of air temperature on wetland that is supplied by precipitation is indirect; precipitation mainly affects the wetland with precipitation and surface runoff as the main recharge source， while air temperature mainly affects the wetland with glacier and snow melt water as the main recharge source.

Key words： wetland area; precipitation; air temperature; M-K mutation test; Qinghai Province

濕地是地球表層系統的重要組成部分，濕地與森林、海洋并稱為全球三大生態系統[1]。濕地水生態系統對氣候變化較為敏感，氣候變化會影響濕地水文、面積、植被群落組成及濕地生態功能等，氣候是濕地形成和發育的驅動力[2]。濕地與陸面水文過程聯系密切，具有調蓄水資源和涵養水源的重要作用[3]。20世紀80年代中后期到21世紀初，青海省的濕地面積大幅度萎縮，景觀結構明顯退化，導致江河源區水源涵養和水資源調蓄能力下降[4-5]。21世紀初受全球氣候變化影響，全球氣溫總體呈上升趨勢，我國最近60 a氣溫上升速度為0.23 ℃/10 a，而青藏高原地區氣溫上升速度達0.37 ℃/10 a，明顯高于我國氣溫上升的平均水平，升溫趨勢明顯[6-8]。2004年以后，青海省降水發生了由枯水期轉為豐水期的顯著變化，氣候出現明顯暖濕跡象[9-11]，并且豐水期持續至今。冰川融化、大氣降水增多，上游來水增多，河流、湖泊和沼澤濕地的水源得到及時補給，許多瀕臨退化或已經退化的濕地得到自然恢復[12-14]，尤其是長江、黃河源頭和羌塘高原[15-17]的濕地。濕地的萎縮、擴展與周邊的生態環境緊密相關，因此筆者基于專項調查數據、水文和氣象數據，分析21世紀以來青海省濕地面積的變化及其成因，以期為當地生態環境保護提供參考。

1 研究區自然環境概況

青海省位于我國西北內陸腹地、青藏高原東北部，因境內有我國最大的內陸咸水湖青海湖而得名。青海省是長江、黃河、瀾滄江的發源地，故有“江河源”之稱，是我國重要的濕地分布區之一。濕地外流河主要分布在東部和南部，屬黃河、長江、西南諸河流域，內陸河西北諸河主要包括柴達木盆地水系、青海湖水系、羌塘高原水系、河西內陸河。在地質構造作用下，地貌具有南北高中部低、西高東低的特點，全省平均海拔在3 000 m以上，最高海拔超過6 800 m，最低海拔1 650 m。青海省氣候特點以高寒干旱為主，是典型的大陸性高原氣候區。多年平均降水量由東南向西北遞減，地域差異大。特殊的地理位置、高海拔的地形，使其氣候、水文、土壤、植被等自然因素為高原濕地的廣泛發育提供了有利條件，省內江河源區地處高寒地帶，源頭水系和多年凍土廣泛發育，是濕地集中分布的重要區域[18]。

2 數據來源和研究方法

2.1 數據來源與處理

濕地面積采用青海省林業和草原局濕地資源第一次和第二次專項調查數據，同時選用全省各流域水文站、雨量站1956—2016年降水和徑流61 a序列年值，30個氣象站1960—2013年氣溫逐年數據。水文實測資料系青海省水文水資源測報中心水文整編成果，氣象要素數據來自中國氣象科學數據共享服務網。

根據全省各流域所有水文站（包括雨量站）1956—2016年降水、徑流數據和30個氣象站1960—2013年氣溫觀測數據，采用降水、徑流和氣溫的流域平均值序列，分析全省黃河流域、長江流域、西南諸河和西北諸河四大流域水文條件和氣候條件的變化特征。

2.2 研究方法

水文、氣象序列的變化主要包括年際變化、趨勢變化和周期變化，前人常用的分析方法有滑動t檢驗、有序聚類法、Kendall秩次相關法、小波分析等。周陳超等[19-20]應用線性傾向估計法和累積距平法分析了徑流的年際變化和趨勢變化;羅棟梁等[21-22]采用M-K檢驗法對氣候要素序列進行突變檢測，判斷突變年份與氣候要素變化趨勢。本文運用M-K突變檢驗法分析降水和氣溫的異常突變點;運用累積距平法分析典型區域濕地面積對區域氣候、水文要素趨勢變化的響應;采用線性傾向估計法分析水資源量的年際變化對濕地面積的影響。

UFk為統計量序列，組成一條UF曲線，通過信度檢驗可得出序列是否有明顯的變化趨勢。把該方法引用到反序列中，計算得到另一條逆序曲線UB，兩條曲線在置信區間內的交點為突變點。給定顯著性水平α=0.05，則統計量UF和UB的臨界值為±1.96。UF>0，表示序列呈上升趨勢;UF<0，表示呈下降趨勢;大于臨界值1.96或小于臨界值-1.96，表示上升或下降趨勢明顯。

（2）累積距平法。距平用來確定某一序列中的序列值相對于該序列的平均值是偏高還是偏低。累積距平可以反映元素年際變化的階段性特征。對于序列x，t（t=1，2，…，n）年的累積距平為

式中：a為回歸常數;b為回歸系數，b為正說明隨時間的增大呈上升趨勢，b為負說明隨時間的增大呈下降趨勢。

回歸方程的顯著性需通過t檢驗進行判斷，其檢驗統計量t為

式中：r為相關系數。

統計量t服從自由度為（n-2）的t分布。給定顯著水平α，若|t|>tα2，則拒絕原假設，認為變化趨勢顯著。

3 結果與分析

根據濕地資源調查結果，青海省濕地類型主要有河流濕地、湖泊濕地和沼澤濕地3類。其中：河流濕地以河流為中心呈條帶狀分布;湖泊濕地以湖泊為中心沿湖濱邊緣呈環帶狀分布;沼澤濕地主要是沼澤化草甸，多分布于海拔較高的三江源源頭區域，呈斑塊狀鑲嵌分布，接受山脈頂峰的冰雪融水和降水補給，受人類直接影響很小。

3.1 濕地面積變化情況

（1）青海省濕地面積變化。1999年《青海省濕地資源調查報告》[23]表明，濕地資源在100 hm2以上的面積為41 260 km2，其中：永久性河流濕地面積1 076 km2，占總面積的2.61%;永久性湖泊濕地面積12 320 km2，占總面積的29.86%;沼澤化草甸濕地面積27 481 km2，占總面積的66.60%;人工庫塘濕地面積383 km2，占總面積的0.93%。2011年《青海省第二次濕地資源調查報告》[24]顯示，青海省濕地資源面積100 hm2以上的總面積為50 773 km2，其中：永久性河流濕地面積5 741 km2，占比為11.31%;永久性湖泊濕地面積14 081 km2，占比為27.73%;沼澤化草甸濕地面積30 417 km2，占比為59.91%;人工庫塘濕地面積534 km2，占比為1.05%。

從兩次調查結果看，2000年以后100 hm2以上的永久性河流濕地面積增加4 665 km2，永久性湖泊濕地面積增加1 761 km2，沼澤化草甸濕地面積增加2 936 km2，人工庫塘濕地面積增加151 km2。全省濕地面積顯著增加。

（2）典型區域濕地面積變化。青海湖是我國最大的內陸咸水湖，于1992年加入《濕地公約》，列入國際重要濕地，成為我國首批列入國際濕地名錄的七大濕地之一。本文根據水位—面積成果表[25]，采用青海湖下社水位站1956—2016年水位觀測資料，計算湖泊逐年水面面積。青海湖不同年代水面面積和多年平均水面面積相比，20世紀50—70年代水面面積距平為正值，略高于多年平均值;80年代至今水面面積距平為負值，明顯低于多年平均值。青海湖不同年代水面面積變化見表1。

由青海湖年平均水位和水面面積過程線可知，2004年是青海湖水位和面積變化的突變年，青海湖水位從2005年到2016年處于上升過程，同時湖泊面積隨著水位的變化呈擴張趨勢，見圖1。

2005年隨著《青海三江源自然保護區生態保護和建設總體規劃》等的實施，天然林資源保護工程和退牧還草工程等的建設，森林生態效益補償制度等的實施，加強了濕地資源的保護，濕地植被覆蓋度有所提高，生態環境開始好轉。加之氣候暖濕化影響，與2000年初期相比，2016年三江源區的水體和濕地面積均呈增加態勢，此外以冰川融水為重要補給水源的羌塘高原濕地面積增加明顯，見表2。

3.2 濕地面積變化成因分析

（1）氣候水文變化特征。在氣候水文變化的諸因子中，降水和氣溫等對濕地的影響最大，青藏高原2000年以后暖濕化顯著，區域降水量有較大幅度增加，濕地的變化與降水的變化有良好的正相關關系[26-28]。同時，以冰川融水為補給水源的濕地對氣溫變化的響應較為敏感[29]。因此，對青海省四大流域1956—2016年降水和氣溫的變化趨勢予以分析。

采用M-K突變檢驗法分析青海省四大流域多年平均降水和氣溫的變化特征。黃河流域、長江流域、西南諸河、西北諸河多年平均降水量序列突變點分別為2003年、2002年、1994年和1997年，2004年后各流域降水量呈增加趨勢，其中長江流域和西北諸河降水量增加明顯。黃河流域、長江流域、西南諸河、西北諸河多年平均氣溫序列突變點分別為1993年、1998年、1996年和1989年，1999年后各流域氣溫上升明顯，氣溫出現突變的時間明顯早于降水的。UF值在20世紀末和21世紀初持續上升，降水量出現由少增多的突變，氣溫出現由干冷轉向暖濕的突變。研究區近年來呈暖濕化特征。黃河流域降水量、氣溫M-K突變檢驗見圖2、圖3。

以降水發生突變后的2004年為時間節點，分析1956—2004年和2005—2016年流域降水和徑流變化特征。1956—2004年降水量和徑流量序列均值較多年均值（1956—2016年序列），黃河流域分別偏少1.3%、1.5%，長江流域偏少2.8%、3.0%，西南諸河偏少0.9%、1.6%，西北諸河偏少3.9%、6.1%，西北諸河減少幅度最大，其次為長江流域。2005—2016年降水量和徑流量序列均值較多年均值，黃河流域分別偏多8.8%、4.1%，長江流域偏多11.2%、12.2%，西南諸河偏多3.4%、6.5%，西北諸河偏多17.2%、27.9%，西北諸河水量增加幅度最大，其次為長江流域。2005年以后全省各流域降水量和徑流量增加比較明顯，見表3。

1960—2013年，各流域不同年代平均氣溫距平值，1990年以前以負距平為主，1990年以后為正距平，最低值出現在1960—1969年，2000年以后達到最高值，見表4。

（2）典型區域濕地面積對區域氣候、水文要素變化的響應。濕地最主要的補給來源是區域降水和徑流，降水和徑流的變化直接影響濕地面積的變化。從具有實測資料的青海湖湖泊濕地氣候、水文要素年際變化累積距平（見圖4）看，1969—2004年降水量和徑流量累積距平大體為下降趨勢，湖泊面積由4 483 km2萎縮到4 196 km2;2005—2016年，降水量和徑流量累積距平呈上升趨勢，湖泊面積持續增加，至2016年已擴張至4 358 km2。顯然濕地面積和降水量、徑流量變化過程具有同步性，即濕地面積萎縮較大的時期往往是降水減少的時期，濕地面積擴張的時期往往對應著降水量增加的時期。1969—1987年年均氣溫累積距平呈下降趨勢，1998—2013年，年均氣溫累積距平呈上升趨勢。1998—2004年氣溫升高，但湖泊面積仍在萎縮，說明氣溫對以降水補給為主的湖泊面積的影響是間接的。對于非冰川融水補給的湖泊，氣溫升高將增加流域的地表蒸發量，減少入湖徑流補給量，從而使湖泊面積減小。2005年以后氣溫和湖泊面積都呈上升趨勢，原因是氣溫和地表蒸發量對徑流的減少量小于降水變化對徑流的增加量。

（3）水資源量變化對濕地面積增加的影響。從空間分布上看，黃河源頭和長江源頭是水源涵養區，也是我國三江源自然保護區的主要組成部分，區域多為河流、湖泊和沼澤濕地。黃河源頭果洛藏族自治州和長江源頭玉樹藏族自治州是全省沼澤化草甸占比較高的兩個區域，分別占全省的18%和60%。從圖5可以看出：青海黃河流域降水量呈明顯增加趨勢，龍羊峽以上和龍羊峽以下降水量傾向率分別為8.212、4.750 mm/10 a，黃河龍羊峽以上區域比龍羊峽以下區域降水增幅大;長江流域通天河上中游年降水量呈明顯增加趨勢，傾向率分別為11.964、10.035 mm/10 a，通天河上游區域降水量增加較多，下游年降水量呈明顯減少趨勢，傾向率為-1.658 mm/10 a，均通過了95%的置信度檢驗。降水量變化是影響徑流量變化的主要因素，降水量增加，在一定程度上可以反映其區域陸面產流量的增加，同時說明其區域水源涵養能力提高，降水量的增加對源區濕地面積的增加貢獻頗大。

（4）氣溫變化對濕地面積增加的影響。從全省各流域年平均氣溫變化情況（見圖6）可以看出，年平均氣溫呈明顯上升趨勢，黃河流域、長江流域、西南諸河、西北諸河氣溫傾向率分別為0.347、0.333、0.353、0.415 ℃/10 a。氣溫與年代的相關系數達到了0.70，通過了0.001的顯著性檢驗，說明年平均氣溫的上升是非常顯著的。從空間分布來看，全省氣溫升高速率為0.33～0.41 ℃/10 a，其中西北諸河升溫幅度最大。青海省年平均氣溫升速高于我國平均氣溫升速。

近幾十年青藏高原地區升溫所引起的氣候變暖是20世紀90年代中期以來冰川加速消融的根本原因。隨著氣候變暖，三江源地區多數冰川出現退縮現象：黃河源區阿尼瑪卿冰川面積由1990年的166 km2退縮為2002年的101.94 km2，長江源頭格拉丹東地區冰川面積由1992年的931.6 km2退縮為2008年的915.1 km2[30]。全球氣候變暖對區域自然生態系統影響較大，冰川退縮、凍土融化，三江源區和羌塘高原以冰雪融水為補給源的濕地面積逐年增加。因此認為，降水量主要影響以降水和地表徑流為主要補給來源的濕地，氣溫主要影響以冰雪融水為主要補給來源的濕地。

4 結 論

青海的濕地類型主要是河流濕地、湖泊濕地和沼澤濕地。湖泊濕地和沼澤濕地主要分布在海拔較高的三江源源頭區域，多由區域降水和山脈頂峰的冰雪融水提供補給，受人類直接影響很小。21世紀以來青海省濕地面積顯著增加，2000年以后100 hm2以上的永久性河流濕地面積增加4 665 km2，永久性湖泊濕地面積增加1 761 km2，沼澤化草甸濕地面積增加2 936 km2;青海湖、鄂陵湖等多數湖泊面積持續擴大。從1998年開始，全省降水量和年平均氣溫均發生了顯著性突變，出現較大幅度增長;1956—2016年黃河、長江源頭降水量以8.2～12.0 mm/10 a的速率顯著增加，1960—2013年全省年平均氣溫以0.33～0.41 ℃/10 a的速率上升，氣候呈現暖濕化特征。

濕地面積和降水量、徑流量變化過程具有同步性，即濕地面積萎縮較大的時期往往是降水減少的時期，濕地面積擴張的時期往往對應著降水量增加的時期;氣溫對以降水補給為主的濕地影響是間接的。降水量主要影響以降水和地表徑流為主要補給來源的濕地，氣溫主要影響以冰雪融水為主要補給來源的濕地。

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【責任編輯 呂艷梅】