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【摘 要】为促进干旱区湖泊的可持续发展，选取1991、2001、2010年3期遥感影像数据（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判识与水域面积计算，探讨湖泊动态变化状况。结果表明，巴里坤湖总水域面积在1991年为97.47km2，2001年湖泊面积为45.65km2，2010年36.18km2，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。
【关键词】动态变化；气象因素；巴里坤湖
在内陆干旱地区，湖泊是水、土壤和生物等生态要素在空间结构上的有机耦合系统，是几大圈层相互联系的纽带和营养物质的交汇场所，也是地球上能流和物流最活跃的场所，同时是维系绿洲存在的决定性因素和生物多样性的基本条件，也是防止土地沙漠化进程的主要屏障[1-5]，往往决定着生态系统的演替过程和对环境变化的响应湖泊萎缩、湖水污染及富营养化已成为人类面临的主要湖泊环境问题[6]。巴里坤湖水域干缩、湖区旱化和人类活动频繁严重影响了该区域生态环境和社会经济的发展。尤其是近年来，湖盆周围的植被退化严重，不但破坏了湖区的生态环境，而且影响到湖泊资源的合理开发、利用和社会经济的可持续发展；研究湖泊水域面积和气象因素的动态变化，对于制定湖泊资源保护政策与合理开发湖泊资源以及可持续利用有着重要的意义[7-9]。
1.研究区概况及数据收集
1.1研究区概况
巴里坤湖（43°36′-43°43′N，92°43′-92°51′E）位于天山东段巴里坤山与北部莫钦乌拉山之间的巴里坤盆地内，东距巴里坤哈萨克自治县城约18km（图1）。巴里坤湖为盆地中的封闭性咸水湖，海拔1580m，河流大部分发源于巴里坤山北坡和北山南坡，年径流量小，流程短促，主要依靠山地冰川和积雪融水进行补给。巴里坤湖地区奇特的地形地貌，可以说是新疆地形特征的一个缩影。其气候干燥，年降水量为202mm，而年蒸发量高达1638mm。湖内盛产芒硝矿、盐田且湖水中长有被称为“软黄金”的水生生物卤虫（丰年虫），均对当地经济发展起着非常重要的促进作用。
1.2数据来源
本研究使用遥感影像和Google Earth地形图两类信息源。遥感影像来源于美国地质勘探局（http：//glovis.usgs.gov/），空间分辨率均为30m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）。研究区域上空无云层覆盖，影像质量良好。在正常年份，该研究区湖泊的最高水位出现在7-8月份，但多年进出湖水量基本平衡，水位变化非常平缓，水位的年平均变幅和多年平均变幅都较小，因此选用的资料，能够反映本研究区主要湖泊的水域动态变化。
2.分析与讨论
2.1遥感影像分析
巴里坤湖总水域面积在1991年为97.47km2，年蒸发约1.86×103m3，年均降水量为191.2mm；周边汇入的暴雨径流约5×105m3[9]，小于维持这一面积需要的蒸发水量（见图2）；1996年在巴里坤湖心修建人工土坝，将巴里坤湖分成东湖和西湖， 西湖湖面面积43km2，东湖湖面面积53km2， 随着汇入东、西湖水量的减少，东湖湖面面积在2001年为45.65km2，比1991年缩小了51.82km2， 而到2010年，巴里坤湖水域面积仅剩36.18km2，比1991年缩小了61.29km2（见图3与图4）。因此，从遥感影像资料可以看出巴里坤湖水域面积在1981年来的近20年时间里总体呈现非常明显的干縮趋势。
3.结论与讨论
3.1结论
近20a来，巴里坤湖地区年平均温度呈现出较明显的上升趋势，巴里坤湖水量的主要补给源是西黑沟、东黑沟、红山口沟及柳条河等较大河流，年径流量为5.785×107m3[9]，年均气温持续上升的直接结果是冰雪融水量增加和冰川消退，1981-2010年的气候倾向率为10.41℃·（10a）-1，1991年之后4年年均气温有所下降，此时年降水量有所增加，而1991-2001年湖泊面积干缩最为剧烈的时期，随着巴里坤湖流域经济的发展和人口数量的增加，大量地开辟农田、破坏林地等活动，使巴里坤湖日趋干缩，并不断加速。大面积草场被开发为“耕地”。加之在各条河流上修建水库、不断截流和抽取地下水，使得最终汇入巴里坤湖的地表、地下水补给大量减少，导致巴里坤湖湿地面积持续萎缩，到2010年仅剩约36.18km2。过量的放牧和矿产资源开发，也加速了湖区水域面积的减少。为增加芒硝矿产量， 1996年在巴里坤湖中心工修建土坝将巴里坤湖分成东湖和西湖，东湖湖面面积仅剩37km2，西湖已基本干涸[9]。
通过对1991-2010年近20年研究区气象资料的总体分析，发现巴里坤湖水域面积的变化一方面受气候变化的影响，另一方面受人为因素的影响，是气象要素变化与人为作用共同作用的结果，因此，加强对巴里坤湖泊面积的实时动态监测，对湖泊水动力学特性、水情变化和发展演变过程的及时有效调控具有一定的理论意义，同时对维护湖泊生态平衡，保护期生态环境亦具有巨大的现实意义。
3.2讨论
以上仅对巴里坤湖水域面积和气象因素的动态变化趋势做了具体量化分析，并初步得到了巴里坤湖逐渐趋于干缩的可能原因。有关巴里坤湖水域面积动态对气象因素变化的定量响应关系将陆续进行深入的分析研究。
【参考文献】
[1]Kareiva，P.Space：The final frontier for ecological theory.Ecology，1994.75：1.
[2]Kolasa J.Pickett. S.T.A.Ecological Heterogeneity.Springer Verlag，New York，USA，1991.
[3]Risser，P.G.Landscape ecology：directions and approches.Illinois Natural History Survey Special Publication No.2.Illinois Natural History Survey，Champaign，Illinois，USA，1984.
[4]Turner，M.C.Landscape heterogeneity and disturbance.SpringerVerlag，New York，USA，1987.
[5]Turner，M.G.and Gardner，R.H.1991.Quantitative methods in landscape ecology.The analysis and interpretation of landscape heterogeneity.Springer Verlag，New York，USA.
[6]邢文渊，肖继东，沙依然，师庆东.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，2009，7：28-31.
[7]柯长青.湖泊遥感研究进展[J].海洋湖沼通报，2004，（4）：81-83.
[8]林乃峰，沈渭寿，张慧，李海东.近35a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.
[9]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.
【关键词】动态变化；气象因素；巴里坤湖
在内陆干旱地区，湖泊是水、土壤和生物等生态要素在空间结构上的有机耦合系统，是几大圈层相互联系的纽带和营养物质的交汇场所，也是地球上能流和物流最活跃的场所，同时是维系绿洲存在的决定性因素和生物多样性的基本条件，也是防止土地沙漠化进程的主要屏障[1-5]，往往决定着生态系统的演替过程和对环境变化的响应湖泊萎缩、湖水污染及富营养化已成为人类面临的主要湖泊环境问题[6]。巴里坤湖水域干缩、湖区旱化和人类活动频繁严重影响了该区域生态环境和社会经济的发展。尤其是近年来，湖盆周围的植被退化严重，不但破坏了湖区的生态环境，而且影响到湖泊资源的合理开发、利用和社会经济的可持续发展；研究湖泊水域面积和气象因素的动态变化，对于制定湖泊资源保护政策与合理开发湖泊资源以及可持续利用有着重要的意义[7-9]。
1.研究区概况及数据收集
1.1研究区概况
巴里坤湖（43°36′-43°43′N，92°43′-92°51′E）位于天山东段巴里坤山与北部莫钦乌拉山之间的巴里坤盆地内，东距巴里坤哈萨克自治县城约18km（图1）。巴里坤湖为盆地中的封闭性咸水湖，海拔1580m，河流大部分发源于巴里坤山北坡和北山南坡，年径流量小，流程短促，主要依靠山地冰川和积雪融水进行补给。巴里坤湖地区奇特的地形地貌，可以说是新疆地形特征的一个缩影。其气候干燥，年降水量为202mm，而年蒸发量高达1638mm。湖内盛产芒硝矿、盐田且湖水中长有被称为“软黄金”的水生生物卤虫（丰年虫），均对当地经济发展起着非常重要的促进作用。
1.2数据来源
本研究使用遥感影像和Google Earth地形图两类信息源。遥感影像来源于美国地质勘探局（http：//glovis.usgs.gov/），空间分辨率均为30m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）。研究区域上空无云层覆盖，影像质量良好。在正常年份，该研究区湖泊的最高水位出现在7-8月份，但多年进出湖水量基本平衡，水位变化非常平缓，水位的年平均变幅和多年平均变幅都较小，因此选用的资料，能够反映本研究区主要湖泊的水域动态变化。
2.分析与讨论
2.1遥感影像分析
巴里坤湖总水域面积在1991年为97.47km2，年蒸发约1.86×103m3，年均降水量为191.2mm；周边汇入的暴雨径流约5×105m3[9]，小于维持这一面积需要的蒸发水量（见图2）；1996年在巴里坤湖心修建人工土坝，将巴里坤湖分成东湖和西湖， 西湖湖面面积43km2，东湖湖面面积53km2， 随着汇入东、西湖水量的减少，东湖湖面面积在2001年为45.65km2，比1991年缩小了51.82km2， 而到2010年，巴里坤湖水域面积仅剩36.18km2，比1991年缩小了61.29km2（见图3与图4）。因此，从遥感影像资料可以看出巴里坤湖水域面积在1981年来的近20年时间里总体呈现非常明显的干縮趋势。
3.结论与讨论
3.1结论
近20a来，巴里坤湖地区年平均温度呈现出较明显的上升趋势，巴里坤湖水量的主要补给源是西黑沟、东黑沟、红山口沟及柳条河等较大河流，年径流量为5.785×107m3[9]，年均气温持续上升的直接结果是冰雪融水量增加和冰川消退，1981-2010年的气候倾向率为10.41℃·（10a）-1，1991年之后4年年均气温有所下降，此时年降水量有所增加，而1991-2001年湖泊面积干缩最为剧烈的时期，随着巴里坤湖流域经济的发展和人口数量的增加，大量地开辟农田、破坏林地等活动，使巴里坤湖日趋干缩，并不断加速。大面积草场被开发为“耕地”。加之在各条河流上修建水库、不断截流和抽取地下水，使得最终汇入巴里坤湖的地表、地下水补给大量减少，导致巴里坤湖湿地面积持续萎缩，到2010年仅剩约36.18km2。过量的放牧和矿产资源开发，也加速了湖区水域面积的减少。为增加芒硝矿产量， 1996年在巴里坤湖中心工修建土坝将巴里坤湖分成东湖和西湖，东湖湖面面积仅剩37km2，西湖已基本干涸[9]。
通过对1991-2010年近20年研究区气象资料的总体分析，发现巴里坤湖水域面积的变化一方面受气候变化的影响，另一方面受人为因素的影响，是气象要素变化与人为作用共同作用的结果，因此，加强对巴里坤湖泊面积的实时动态监测，对湖泊水动力学特性、水情变化和发展演变过程的及时有效调控具有一定的理论意义，同时对维护湖泊生态平衡，保护期生态环境亦具有巨大的现实意义。
3.2讨论
以上仅对巴里坤湖水域面积和气象因素的动态变化趋势做了具体量化分析，并初步得到了巴里坤湖逐渐趋于干缩的可能原因。有关巴里坤湖水域面积动态对气象因素变化的定量响应关系将陆续进行深入的分析研究。
【参考文献】
[1]Kareiva，P.Space：The final frontier for ecological theory.Ecology，1994.75：1.
[2]Kolasa J.Pickett. S.T.A.Ecological Heterogeneity.Springer Verlag，New York，USA，1991.
[3]Risser，P.G.Landscape ecology：directions and approches.Illinois Natural History Survey Special Publication No.2.Illinois Natural History Survey，Champaign，Illinois，USA，1984.
[4]Turner，M.C.Landscape heterogeneity and disturbance.SpringerVerlag，New York，USA，1987.
[5]Turner，M.G.and Gardner，R.H.1991.Quantitative methods in landscape ecology.The analysis and interpretation of landscape heterogeneity.Springer Verlag，New York，USA.
[6]邢文渊，肖继东，沙依然，师庆东.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，2009，7：28-31.
[7]柯长青.湖泊遥感研究进展[J].海洋湖沼通报，2004，（4）：81-83.
[8]林乃峰，沈渭寿，张慧，李海东.近35a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.
[9]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.