东北半干旱区湿地变化对当地气候的影响外文翻译资料

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东北半干旱区湿地变化对当地气候的影响

摘要：湿地对气候变化敏感，同时湿地可以影响气候。本研究分析了1985〜2010年东北半干旱区湿地变化的时空特征，研究了大面积湿地变化对当地气候的影响。结果显示，研究区湿地总面积呈上升趋势。虽然天然湿地（沼泽，河岸和湖泊）减少，但人工湿地（稻田）显着增加，而且许多地方的增长率最高，超过30％。人为活动是湿地变化的主要驱动因素。湿地变化对当地气候产生了影响，主要是5月至9月期间的最高气温和降水。湿地面积的增加（或减少）可以减少（或增加）最高温度的增加和降水的减少。最高温度和降水量的变化与湿地空间分布的变化相对应。与研究区林地和草地变化的贡献相比，湿地变化在缓和当地气候方面发挥了更重要的作用。湿地的湿润效应是缓和局地气候，缓解研究区气候变暖和干燥的主要途径，下垫面的异质性拓宽了湿地的湿润效应。

关键词：湿地变化；当地气候；稻田；半干旱地区；中国东北

1 介绍

在过去的几十年中，世界各地的自然湿地遭受了严重破坏，而人工湿地则显著增加（Niu等，2012）。这种变化导致景观多样性的减少和破碎化的增加，从而导致湿地生态功能的变化（Costanza等，1998；Chen和Lu，2003）。近年来，湿地从自然或人为影响的变化以及由此产生的环境影响成为全球关注的焦点（Lu和Jiang，2004）。湿地对气候变化具有生态敏感性（Turner等，2000），其组成，结构，分布和功能与气候因素相关（Burkett和Kulser，2000； Lahmer等，2001）。因此，湿地受到全球气候变化的显着影响（Larson，1995；Fu和Li，2001）。

与此同时，湿地变化对不同空间尺度的气候变化产生了影响（Dickenson，1991; Hostetler，1991; Pitman，1991；Hostetler等，1993；戈勒姆，1995年；Lofgren，1997年；陈，1999）。在大型和中型湿地，湿地影响全球和区域气候变化，因为湿地的碳储存和排放是全球碳循环和温室气体含量的重要因素（Song，2003；Tong和Zeng，2006；Hu et al，2009；Yang and Tong，2011）。在小范围内，湿地在确定当地气候方面发挥着重要作用，主要是因为产生了冷湿效应（Gao等人，2002年；Gao等人，2003年；Gerhard，2003年；Nie和Wang，2010年）。由于与其他土地利用类型相比，反照率，热容量，粗糙度和能量交换的差异很大，在冷辐射和蒸发蒸腾的作用下，湿地可以降低温度并提高其位置的湿度（Gordon，1995; Gong等。 ，2011）。

以往研究结果表明，湿地的湿润效应与季节和湿地面积等因素密切相关（Yan et al。，2001; Gerhard，2003; Zhang et al。，2004; Yao et al。，2010） 。Gordon（1995）的结果表明，7月，局部温度下降2℃-3℃，潜热通量增加10-45 W / m2，显热通量下降5-30 W / m2 位于加拿大西北部湖区和北美洲五大湖区，与没有水体的地区相比。Hostetler等。（1993）发现，在内华达州的金字塔湖地区，夏季最低日气温升高，日最高气温下降，空气湿度增加。在中国东北三江平原，由于湿地流失，下垫面的热平衡发生了显着变化，导致年平均温度升高和年降水总量减少（Zhang et al。，2001; Yan et al。，2003; Yan et al。 ，2005; Sun和Song，2008）。姚等人。（2010）发现湿地损失对最高和最低温度有影响，特别是对东北那里的那里河流域的温度。宝等人的结果。（2006）表明，中国内蒙古自治区达赖努尔湿地夏季局部气温明显下降。郭等人。（2010）通过使用中国三江源区的区域气候模型3（RegCM3），发现湿地损失导致温度升高和降水减少。

一般而言，现有研究存在两个不完善之处。首先，大多数研究都集中在天然湿地上，人工湿地尚未得到充分考虑。人工湿地是研究由人类活动引起的变化以及由此产生的环境后果的有益主题，因为人工湿地的变化具有更复杂的机制和特征。其次，其他的不完善之处在于缺乏有效的研究当地气候变化的方法（Findell等人，2007年；Nie和Wang，2010年；Gong等人，2011年）。例如，由于分辨率低，气候模型不能准确地表示较小区域的土地覆盖特征，导致模拟结果不令人满意（Zhao和Luo，1998; Liu等，2000; Liu等，2013） ），野外观测更适合在很小的地区进行气候变化。因此，有必要开发一种可行的方法来研究湿地变化对典型地区当地气候的影响。研究结果将有助于湿地保护和改善区域环境。

中国东北半干旱地区是湿地的主要集中区，包括沼泽，河岸，湖泊和稻田。自20世纪80年代中期以来，由于该地区人口增加和农业发展，自然湿地的转变已成为一种重要现象。结果，在过去的几十年里，自然湿地迅速萎缩，同时稻田也在急剧扩张。需要研究湿地变化及其对该地区当地气候的影响。本研究的目的是：1）根据现有的土地覆盖信息和遥感数据，分析1985〜2010年东北半干旱区湿地变化的时空特征;2）研究湿地变化对当地气候如温度和降水的影响;3）探讨湿地变化的原因及湿地变化对当地气候的影响机制。

2 材料和方法

2.1 学习区

研究区域（43°57#39;-46°46#39;N，121°38#39;-126°22#39;E）位于中国东北吉林省西部（图1），包括白城，松原，大#39;an，Taonan，Zhenlai，Changling，Qian Gorlos，Tongyu，Qian#39;an和Fuyu县或市。它是松花江和嫩江的低冲积平原，总面积46 900公里2。气候属半干旱大陆性季风，年平均日照时间为2800-3000小时，总辐射范围为5100兆焦耳/米2 至5200兆焦耳/米2。年平均降水量为400毫米，年平均蒸发量为1600-2000毫米。平均相对湿度范围为60％至65％，无霜期范围为140至160天。该土壤类型包括Pachic Udic Argiboroll，Pachic Hap-loboroll和东西向的典型Haploboroll。研究区的环境对人类活动具有生态敏感性。与其他地区相比，湿地是影响研究区生态环境的更重要的土地覆盖类型（Wang et al。，2008）。

研究区是中国最具生产力的农业区之一。主要农作物包括水稻，玉米，大豆，烟草等。吉林省政府于2008年实施了“提高商品粮生产能力总体规划”，以增加粮食产量。研究区被确定为增加粮食产量的主要区域（吉林省人民政府，2008），稻田面积预计增加3000公里2。因此，土地利用类型的变化将改变研究区湿地的数量和空间分布，从而可能影响当地的气候。

图1研究区域的位置

2.2数据来源和处理

研究区湿地变化和土地利用类型的数据来自1985年，1995年，2000年，2005年和2010年的历史土地覆盖信息和遥感图像。首先，使用地理校正和强化图像建立解释分数。然后，应用全球定位系统（GPS）进行现场观察和校正。最后，绘制了上述五个时期的土地利用图。关于国际地圈 - 生物圈计划（IGBP）中的土地利用/土地覆盖（LUCC）分类系统，土地利用地图显示了9种土地利用类型：1）林地，2）草地，3）河岸和湖泊，4）住宅用地，5）稻田，6）旱田，7）沙地，8）盐碱地，9）沼泽地。通过实地观察，土地利用图的准确度均超过90％，可满足本研究的需要。

收集了5月至9月的每日气象资料，以调查湿地变化对当地气候的影响，因为5月至9月是作物和植物生长的季节，当时强烈蒸散对东北地区的气候产生重大影响。本研究中使用的数据（1961-2013,0.5°times;0.5°）来自中国气象数据共享服务系统（http://cdc.cma.gov.cn）。从吉林省统计年鉴（吉林省统计局，1986-2011）获得社会经济数据，包括总人口，农业产值，分析湿地变化的原因。

2.3方法

利用湿地变化率分析研究区1985 - 2010年湿地的时空变化。在本研究中，ArcGIS（9.3）用于生成1985年和2010年的湿地分布图，和研究区域0.5°times;0.5°的网格图（匹配气象网格数据）（图2）。然后，将网格图与2010年的湿地分布图相结合，计算每个网格的湿地面积和百分比（湿地面积/网格面积times;100％）。采用相似的方法计算1985年的数据。最后，通过从1985年的湿地百分比中减去1985年的湿地百分比，得出1985年至2010年每格的湿地变化率。利用克里格插值法绘制湿地变化率的空间分布图。采用马尔可夫分析方法计算所有土地利用类型的状态过渡矩阵，分析湿地变化。本研究涉及的湿地类型包括天然湿地（沼泽，河岸和湖泊）和人工湿地（稻田）。

图2研究区域的网格图和代码

温度和降水的趋势率用于分析湿地变化与气候变化之间的关系。为了获得它们，进行了最小二乘法来计算样本的线性回归方程

Xcirc;t=at b (1)

式中，Xcirc;t表示时间t时样品的温度或沉淀；

a表示温度趋势率或沉淀趋势率；

b表示常数。

选取研究区最高气温、最低气温、平均气温和降水量作为分析气候变化的因子。分别计算了1980年5-9月至2013年5-9月各电网4个以上因子的10个密度率。并对影响湿地变化率的因素进行了相关分析。分别采用趋势率与湿地变化率的线性回归模型，定量分析湿地变化对当地气候的影响。采用偏相关模型分析了湿地变化、林地变化和草地变化对当地气候的影响。这些统计分析是使用SPSS10.0进行的。

3 结果

3.1湿地时空特征的变化

如图3所示，研究区湿地总面积在1985 - 2010年间增加了1674公里2 ，变化率为24.41％，这归因于稻田的生长。稻田面积显着增加3523公里2，2010年面积约为1985年的4.8倍。从1985年到2005年，稻田稳定增加，增加率为103公里2/年， 2005年之后，它加速了，增长率为291公里2/年。自然湿地表现出不同的变化特征。1985年，天然湿地（沼泽，河岸，湖泊）面积为5929公里2，占总面积的86％。然而，到2010年，自然湿地减少到4080公里2，减少率为62公里2/年。

图3研究区1985年至2010年湿地面积的变化

研究区湿地的空间分布如图4所示。1985年，天然湿地主要集中在松花江和桃儿河沿岸。此外，研究区内散布着少量天然湿地。到2010年，天然湿地的分布已经缩小。同时，稻田的分布逐渐扩大，稻田集中分布在研究区的中东部，北部和西部。

图4 1985年至2010年研究区湿地的空间分布

研究区湿地变化率的空间分布如图5所示。从1985年到2010年，研究区中南部，西南部和东南部湿地的变化率为负值。显着下降。部分地区的减少率接近-70％，主要是因为大量天然湿地转变为草原，盐碱地和旱地（图6）。研究区中东部，北部和西北部湿地变化率为正，湿地面积持续增长。特别是在干戈尔蒙古族自治县，湿地增长率超过30％，主要是因为大面积干旱，盐碱地和草地转变为稻田（图6）

图5 1985〜2010年研究区湿地变化率的空间分布

状态转移矩阵源自马尔可夫分析方法。结果如表1和表2所示。1985 - 2010年期间，自然湿地急剧减少，主要转变为农田（包括旱田和稻田），草原和盐碱地。可以发现，98.7％的沼泽，19.52％的河岸和湖泊被开垦为农田，面积分别为968.75公里2 和614.96公里2。此外，19.17％的沼泽地退化为草原，7.45％的沼泽，6.18％的河岸和湖泊变为盐碱地，面积为532.76 km2、207.07 km2和194.58 km2。旱地，沼泽和草原是稻田的主要来源。干旱地区改造的稻田面积为2279.84公里2，约占增加面积的65％，从沼泽和草原转变的稻田面积为551.49 km2和514.03 km2。

3.2 湿地变化对当地气候的影响

3.2.1 对温度的影响

计算了1980年至2013年5月至9月期间最高温度，最低温度，每格平均温度的趋势率。表3列出了它们与湿地变化率之间的Pearson相关性。由于最高温度的趋势率与湿地的变化率显着相关，因此它们之间的线性回归模型拟合为等式（2）：

y = 0.052 – 0.00024x (2)

其中x是湿地的变化率（1985-2010）;y是最高温度的趋势率（1980-2013）。

F检验结果表明，最高温度趋势率与湿地变化率呈显着线性相关（F = 7，n = 32，a =0.011).最高温度的趋势率和湿地的变化率呈显着负相关，表明随着湿地面积的增加（或减少），最高温度下降（或增加）。湿地面积的变化对研究区5〜9月的最高气温有显著影响。

图6湿地与其他土地利用类型之间相互转化的空间分布

表1所有土地利用类型区域的状态转移矩阵（km2）

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