近30年巴里坤湖水域面积动态变化与气象因素分析

曹相东１，李秀花１，武胜利２

（１．新疆教育学院，乌鲁木齐 ８３００４３； ２．新疆师范大学地理科学学院，乌鲁木齐 ８３００１３）

摘要：选取１９９１、２００１、２０１０年遥感影像数据（Ｉａｎｄｓａｔ ＴＭ／ＥＴＭ），通过几何校正等预处理，在地理信息系统平台上对巴里坤湖区面积进行水体辨识与水域面积计算。同时，结合１９８１－２０１１年研究区站点的气象数据，探讨其对气候变化的基本响应状况。结果表明，１９９１年巴里坤湖总水域面积为９７．４７ ｋｍ２，２００１年为４５．６５ ｋｍ２，２０１０年为３６．１８ ｋｍ２，湖泊水域面积萎缩，是气候因素和人为因素共同作用的结果。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ：动态变化；气象因素；巴里坤湖

中图分类号：Ｘ３７ 文献标识码：Ａ 文章编号：０４３９－８１１４（２０１５）０４－０８４８－０４

ＤＯＩ：１０．１４０８８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ０４３９－８１１４．２０１５．０４．０１９

收稿日期：２０１４－１１－１５

基金项目：新疆维吾尔自治区自然科学基金项目（２０１４２１１Ｂ０１５）

作者简介：曹相东（１９８３－），男，新疆哈密人，讲师，硕士，主要从事干旱区环境演变及其荒漠化防治研究，（电话）13565933677（电子信箱）285402062@qq.com；通信作者，武胜利（１９７７－），教授，博士，主要从事干旱区环境演变及其荒漠化防治研究。

湖泊是地球上能流和物流特别活跃的场所之一，是内陆干旱地区各类生态要素在空间结构上相互联系的枢纽，也是水圈和土壤圈等营养物质的交汇场所与耦合系统，同时是生物多样性得以维系的基本条件和决定性因素，为有效防止土壤沙化的重要屏障［１－５］，目前，湖泊水域面积加速萎缩、水质恶化及水环境污染加剧已成为迫切需要解决的重大湖泊环境问题［６］。巴里坤湖水域面积急剧萎缩、湖周荒漠化程度加大、耕地大面积开发及化工厂的设制严重影响了本区域生态环境及经济发展，尤其是近几年，研究区湖泊干缩，湖盆周边的植被退化十分严重，影响到湖泊湿地资源的有效开发，破坏了研究区生态环境的利用和社会经济的可持续发展。研究湖泊水域面积动态变化和相关气象要素之间的关系，对于制定保护研究区生态环境和资源合理利用的政策有着积极意义［７－９］。

１ 研究区概况与数据采集

１．１ 研究区概况

巴里坤湖距离巴里坤县城约１８ ｋｍ（图１），位于北纬４３°３６′~４３°４３′，东经９２°４３′~９２°５１′，莫钦乌拉山以南、巴里坤山以北，海拔１ ５８０ ｍ，湖区年蒸发量达１ ６３８ ｍｍ，年降水量低至２０２ ｍｍ，为封闭性的咸水湖，入湖河流年径流量小，流程较短，主要水量来源为积雪融水和山地冰川补给，多数发源于莫钦乌拉山南坡与巴里坤山北坡；湖水中生长被称为“软黄金”的水生生物卤虫（丰年虫），湖内盛产芒硝矿和盐田，对研究区经济社会的发展起着积极的作用。

１．２ 数据来源

数据来源选择遥感卫星影像和谷歌地球提供的地形图两种数据源。遥感卫星影像来源于美国地勘局（http://glovis.usgs.gov/），空间分辨率为30 m的Landsat TM影像（1991年8月4日）、Landsat ETM+影像（2001年9月24日）和LandsatTM影像（2010年9月25日）。所选取的研究区域遥感卫星影像无云层覆盖，影像清晰。通常情况下，在每年7~8月份巴里坤湖出现最高水位，但多年进湖水量与出湖水量保持基本平衡，因此，研究区湖水水位变化不大，水位的年平均变幅和多年平均变幅很小，所选取的材料可以清晰反映研究区水域面积动态变化。

2 结果与分析

2.1 遥感影像分析

1991年研究区总水域面积为97.47 km2，年均降水量为191.2 mm［7］，年均蒸发量约1.86×103 m3，研究区周围湖泊汇入的河流径流量约为5×105 m3（图2），比维持研究区需要的水量平衡少；20世纪90年代在研究区湖心新修建人工堤坝，将巴里坤湖分隔为东湖和西湖,西湖水域面积约43 km2,东湖水域面积约53 km2,随着汇入两个湖泊水量的递减，西湖几乎干涸，东湖在2001年水域面积约为45.65 km2，与1991年相比，全湖面积缩减了51.82 km2，截至2010年，巴里坤湖水域面积仅剩36.18 km2；与1991年相比，缩减了61.29 km2（图3和图4）。从遥感卫星影像资料分析可判读出研究区水域面积自1981年以来的近30年时间内总体表现出非常明显的萎缩趋势。

2.2 气象要素分析

分析1981-2010年巴里坤湖湿地主要气象因子变化情况，结果如图5至图10所示。

2.2.1 年平均温度变化 由图5可见，近30年来，巴里坤湖区年均气温、年均最高气温和年均最低气温总体均呈现上升趋势。其中，近30年平均气温为2.7 ℃，2010年较1981年增加3.5 ℃，其气候倾向率为10.41 ℃/10年，其线性趋势为y=0.104 1x+1.088 7，其决定系数R2=0.41。自1984年起始，研究区年均气温缓慢上升，到1986年达到第一个峰值为2.6 ℃；自1984年到1986年气温出现明显上升趋势，此后两年气温逐渐降低，从1986年的2.6 ℃ 降至1988年的1.70 ℃，随后气温逐步升高，1991年达3.20 ℃，1991年到1997年气温先回落后上升，1993年降至1.70 ℃，1997年升至4.05 ℃，此后年均气温经历波动，2007年年均气温升至4.30 ℃，是近 30年来的最高值，较多年平均值高1.30 ℃，总体表现为波动上升趋势。

2.2.2 年平均降水量变化 由图6可见,1981-2010年巴里坤湖湿地年平均降水量总体呈现波动且以较小幅度增加的趋势，近30年平均降水量为 230.60 mm，其气候倾向率为12.48 mm/10年；1981-1989年波动变化幅度较大，1984年降水量为295.4 mm，1985年降水量为139.5 mm，减少了155.9 mm，1989-1997年降水量变化幅度较为平缓，此后10年出现较大幅度波动上升，1997年为147.7 mm，2007年达到一个峰值342.4 mm，为近30年来的最高值，较多年平均值高111.8 mm，在1982年、1985年、1997年和2002年出现相对低值，分别比平均值低 77.6、91.1、82.9和62.4 mm。其后降水量表现出较明显的增加趋势，近30年最高值与最低值相比增幅达145.4%。

２．２．３ 年平均日照时数 由图７可知，１９８１－２０１０ 年巴里坤湖湿地年平均日照强度总体上平稳伴随小幅波动，近3０年年均日照时间为３ ０３１．０５ ｈ， １９８３－１９８８年波动变化较大，１９８６年年均日照时间为３ １９３．８0 ｈ，为近3０年最大值，此后一直有所波动但总体比较平稳，近3０年最高值与最低值相比增幅为９．２％。

２．２．４ 年平均蒸发量变化 由图８可见，巴里坤湖湿地年平均蒸发量总体表现比较平稳，在１９８４年平均蒸发量达到一个低值，随后出现轻微波动；１９８５年、１９９１年和１９９７年分别达到较高值，200１年以后由于数据缺失未列出其波动图形。

２．２．５ 年平均风速变化和地温变化 图９和图１０显示，近3０年来，巴里坤湖湿地年平均风速变化和地温变化整体呈上升趋势，但上升幅度较小，１９８４年、１９８８年、１９９３年和２００３年研究区年平均风速变化和地温变化达到低值，年平均风速和地温变化自２００３年开始逐步增长，进入一个快速上升期，此后变化较为平稳。

４ 结论与讨论

近3０年来，研究区湖泊水量的主要补给来源为附近包括柳条河等几条较大的河流，这些较大的河流多年平均径流量约为５．８×１０７ ｍ３［９］，近年来冰川消退加剧使冰雪融水量增加，原因是研究区年均气温显著上升，近３０年数据反映出的气候倾向率为１０．４１ ℃／１０年，１９８１－２０１０年中，以１９９１年为拐点，其后４年年均气温逐渐下降，年降水量逐渐增多，随着巴里坤湖整个流域大量的草原被开垦为农田，势必会不断打凿机井抽取地下淡水和截断上游补给巴里坤湖的河流，甚至在入湖河流上游修建大型水库；同时，毁坏林地活动频频发生，社会经济的飞速发展和居住人口的加速增长，过度的放牧和矿产资源、化工原料的开发，也加剧了该区水资源的不合理利用，最终使得汇入巴里坤湖的地表水、地下水补给大量减少，近３０年来巴里坤湖泊面积空前剧烈的萎缩，导致该区域生态环境及水资源受到很大破坏，到２０１０年研究区水域面积仅剩约３６．１８ ｋｍ２，并且西湖已基本干涸［９］。

通过对研究区人类活动与近３０年来气象资料的总体分析可知，巴里坤湖水域面积的变化一方面受人类活动的影响，特别是农田灌溉等，其次受到气候变化的影响，是两方面共同作用的结果，因此，探讨引起巴里坤湖湿地水域面积动态变化的主要因素，对研究区湿地资源的科学管理和合理利用及荒漠化防治以及综合评估中国西部干旱地区的资源环境效应具有重要意义，同时，为丰富与完善干旱区湖泊研究提供数据参考。

以上仅对气象因素与人为因素对研究区水域面积的动态变化趋势的影响进行了具体量化分析，并探讨了巴里坤湖近3０年趋于干缩的可能原因。有关研究区水域面积动态变化对气象因素变化与人为因素的定量相应关系将陆续进行深入的分析研究。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献：

［１］ ＫＡＲＥＩＶＡ Ｐ． Ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｆｒｏｎｔｉｅｒ ｆｏｒ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｈｅｏｒｙ［Ｊ］． Ｅｃｏｌｏｇｙ， １９９４，７５：１．

［２］ ＫＯＬＡＳＡ Ｊ，ＰＩＣＫＥＴＴ Ｓ Ｔ Ａ． Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ［Ｍ］． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ， １９９１．

［３］ ＴＵＲＮＥＲ Ｍ Ｇ． Ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ ａｎｄ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ［Ｍ］． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ， １９８７．

［４］ 邢文渊，肖继东，沙依然，等．基于ＭＯＤＩＳ影像的湖泊动态变化遥感监测——以巴里坤湖为例［Ｊ］．草业科学， ２００９，２６（７）：２８－３１．

［５］ 柯长青．湖泊遥感研究进展［Ｊ］．海洋湖沼通报，２００４，（４）：８１－８３．

［６］ 林乃峰，沈渭寿，张 慧，等．近３５ ａ西藏那曲地区湖泊动态遥感与气候因素关联度分析［Ｊ］． 生态与农村环境学报，２０１２， ２８（３）：２３１－２３７．

［７］ 谢 伟，王 胜．巴里坤湖生态环境需水量分析［Ｊ］．新疆水利，２０１１（２）：４８－５２．

（责任编辑 韩 雪）