湿地变化对东北半干旱区气候变化的影响外文翻译资料

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题 目 湿地变化对东北半干旱区气候变化的影响

湿地变化对东北半干旱区气候变化的影响

刘雁^1,2，盛连喜¹，刘吉平^1,2

1. 东北师范大学国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室，中国吉林长春 130117；2.吉林师范大学生态与环境学院，中国吉林四平136000，）

摘要：湿地对气候变化敏感，同时湿地可以影响气候。该项研究分析了从1985年到2010年东北半干旱区湿地变化的时空特征，并调查了湿地面积变化对局地气候变化的影响。结果表明：研究区域的湿地总面积呈上升趋势。自然湿地（湿地、河岸、湖泊）呈减少趋势，人工湿地（稻田）显著增加，最高增加率在许多地方都超过了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，主要表现在5月-9月的最高气温和降水量，湿地面积增加（或减少），最大温度的增加和降水量的减少（或增加）。最大温度和降水量的变化与湿地格局变化在空间分布上呈现较好的对应关系。研究区域的湿地变化对调节局地气候的贡献与林地和草地变化相比发挥了更重要的作用。湿地冷湿效应是减缓气候变化的主要途径，也是缓解气候变暖和干燥的主要途径研究区，底层的异质性扩大了湿地的冷湿效应。

关键词：湿地变化；局地气候；稻田；半干旱区；东北地区

1引言

在过去的几十年里，世界各地的自然湿地经历了密集的破坏，而人工湿地有明显增加。这种变化带来了减少景观多样性和破碎化的增加，从而导致生态功能的变化湿地。由于自然或人为的影响作用进而影响湿地环境变化是近年来全球关注的焦点。湿地对气候变化的生态敏感性，组成，结构，分布和功能是气候因素相关。所以，湿地是受全球气候变化影响是显著的。

同时，在不同的空间尺度上湿地变化对于气候变化产生的影响。在大尺度范围内，湿地对全球和区域气候变化是由于湿地的储碳能力和排碳能力是全球碳循环和温室气体含量的重要因素。在小规模范围内，湿地在确定当地的气候主要是因为形成寒冷潮湿的影响发挥着重要的作用。由与湿地的反照率，热容量，粗糙度和能量交换与其他土地利用类型相比，在冷辐射和蒸散方面可以减少温度和提高湿度在其位置上的大范围差异。

以前的研究结果表明，与湿地冷湿效应密切相关的因素，例如季节和湿地面积。从戈登的结果表明，7月在加拿大西北部的湖区和美国北部的大湖与没有水体区域相比较：当地的温度降低2℃–3℃，潜热通量增加10~45瓦/平方米，感热通量下降了5~30瓦/平方米。霍斯泰特勒等发现在内华达州的锥湖地区，每日最低温度升高，每日最高气温下降，空气湿度在夏季增加。在中国东北的三江平原，基础表面的热平衡由于而湿地损失，导致平均年气温升高，年降水总量减少变化显著。姚等发现湿地损失对最高和最低温度，特别是对中国东北的挠力河流域的后半段的最高和最低温度是有影响。宝等人的结果表明，在中国内蒙古自治区达赉诺尔湿地夏季的局部温度明显减少。郭等人通过中国三江源区的区域气候模式（模式3），发现湿地的流失导致了温度升高，降水减少了。

一般来说，现有的研究有两点不完善。首先，大多数的研究都集中在自然湿地上，人工湿地还没有得到充分的考虑，人工湿地是一个由人为活动和结果的环境后果引起的，因为人工湿地的变化有更复杂的机制和特征的变化有利于研究的学科。其次，其他缺陷缺乏在当地规模研究气候变化的有效研究方法。例如，气候模型不能准确地代表土地覆盖特征在一个较小的区域，由于分辨率低，导致一个不满意的仿真结果，加上实地观察更适合在一个很小的区域气候变化。因此，有必要制定一个可行的方法，调查影响湿地变化对当地气候的一个典型区域，这样的研究结果对湿地保护和改善区域环境是有益的。

东北半干旱区是我国主要的湿地分布区，包括湿地、沼泽、河流、湖泊和稻田。自20世纪80年代中期以来，由于该地区人口增长和农业发展的原因，自然湿地的转化已成为重要现象。结果表明：在过去的几十年里，自然湿地迅速萎缩，同时稻田已急剧膨胀。研究湿地变化及其对本地区气候的影响是必须的，所以本研究的主要目的是：1）利用现有的土地覆盖遥感信息和遥感数据，分析从1985年到2010年间，我国半干旱地区湿地变化的时空特征；2）研究湿地变化对当地气候变化的影响；3）探讨湿地变化的成因及其影响机制。

2.数据与方法

2.1研究区域

研究区域(43°57′~46°46′N, 121°38′~126°22′E)位于中国东北吉林省西部（图1），包括白城市，松原市，大安市，洮南市，镇赉县，前郭尔罗斯蒙古族自治县、通榆县、乾安县和扶余县。该研究区域是松花江、嫩江的低冲积平原，总面积有46900平方公里，属于半干旱大陆性季风气候，年平均日照为2800–3000小时，总辐射为5100MJ/m²至5200 MJ/m²日照。平均年降水量为400mm，平均年蒸发量为1600mm~2000 mm。平均相对湿度范围60%~65%，无霜的时间范围为140天~160天。土壤类型包括Pachic湿润粘化极地软土，Pachic 薄层极地软土，从东到西的典型薄层极地软土。研究区域的环境对人类活动具有生态敏感性。该研究区域与其他地区相比，其湿地系统在影响生态环境方面具有一个更重要的土地覆盖类型。

图1 研究区域的位置

研究区域是中国最具生产力的农业区之一。主要农作物有水稻、玉米、大豆、烟草等，吉林省政府实施了“改善商品粮生产能力的总体建设计划”，以提高2008年的粮食产量。研究区域被确定为增加粮食生产的主要地区（吉林省人民政府，2008），稻田面积预计增加3000km²。结果表明，在土地利用类型的变化会调整研究区域湿地的数量和空间分布，所以，当地的气候可能会受到影响。

2.2数据来源及处理

根据1985年、1995年、2000年、2005年和2010年的历史土地覆盖遥感图像和遥感图像，获得了该研究区域湿地变化和土地利用类型的数据。首先，用地理校正和增强的图像来建立解释标志；然后，将全球定位系统（GPS）应用于现场观测和校正；最后，产生上述五个时期的土地利用图。参考土地利用/土地覆盖（LUCC）在国际地圈生物圈计划（IGBP）分类系统，土地利用图显示了九种土地利用类型：1）林地，2）草地， 3）河岸和湖泊，4）住宅用地，5）稻田，6）旱地， 7）沙地，8）盐碱沙地，9）湿地。土地利用图的精度均超过90%，通过现场观测，可以满足这项研究的需要。

根据5月~9月收集的气象资料，调查湿地系统对当地的气候变化的影响，5月~9月生长季作物和植物的蒸散量对中国东北地方气候影响显著。本研究使用的数据(1961~2013, 0.5° times; 0.5°)是从中国气象科学数据共享服务系统获取的(http://cdc.cma.gov.cn)（疾控中心)，社会经济统计数据包括总人口，是从吉林省统计年鉴获得了农业产值（吉林统计局，1986年~2011年）用于分析湿地变化的原因。

2.3研究方法

湿地变化率用来分析该研究区域1985~2010年湿地的时空变化。在这项研究中，ArcGIS（9.3）是用来产生1985和2010年的湿地分布图，和研究区域0.5°times;0.5°的网格图（匹配的气象数据）（图2）。然后，将2010年的网格图、湿地分布图、湿地分布图相结合，计算每个网格（湿地面积/网格面积times;100%）的百分比。用类似的方法来计算1985年的网格百分比等数据。最后，根据1985~2010年的湿地的变化率，利用插值法对湿地变化率进行空间分布图，利用马尔可夫分析法对各土地利用类型的状态过渡矩阵进行分析，分析了湿地的改造。参与这项研究湿地类型包括自然湿地（湿地、河岸和湖泊）和人工湿地（稻田）。

图2 研究区域的网格和代码

温度和降水量的趋势被用来分析湿地变化之间和气候变化之间的关系。为了获得它们，采用最小二乘法得出样品的线性回归方程

表示样品在时间t的温度或降水；a代表温度趋势率或降水趋势率，b是一个常数。

研究区域的最高气温、最低气温、平均气温、降水量被选择作为分析气候变化的要素。分别计算从1980年到2013年5月至9月期间以上四个因素每网格的趋势率，并通过相关性分析，选择对湿地变化率显著相关的因素。采用线性回归模型对湿地的变化率和湿地变化率进行定量分析，分析湿地变化对当地气候的影响。部分相关模型用来分析湿地变化的影响，林地变化以及草地变化对当地气候的变化的影响。这些统计分析均采用SPSS 10.0进行分析。

3研究结论

3.1湿地变化的时空特征

如图3所示，研究区域的湿地总面积在1985年-2010年期间增加了1674 km²，变化率为24.41%，这归因于水稻田的生长。水稻田面积在1985年显著增加了3523 km²，并且该区域2010年的面积约为1985年面积的4.8倍。从1985年到2005年，稻田面积以103 km²/yr的增长率稳步上升，2005后加速，达到291 km²/yr。自然湿地增加率呈现不同的变化特点，1985年该研究区域的自然湿地（湿地、河岸、湖泊面积）为5929 km²，占总面积的86%。然而，到2010年天然湿地以62 km²/yr下降率已经减少到了4080 km²。

图3 1985年-2010年间研究区域的湿地总面积的变化

研究区域湿地的空间分布如图4所示。1985年，自然湿地主要集中沿松花江和洮儿河。此外，少量的自然湿地分散在研究区域。到2010年，自然湿地的分配萎缩，同时稻田分布逐渐扩大，稻田领域集中分布在研究区域的中东，北部和西部。

图4 研究区域湿地的空间分布

研究区域湿地变化率的空间分布如图5所示。从1985年到2010年，在研究区域的中南部，西南部和东南部的边缘研究区域，湿地的变化率为负，呈现明显下降的趋势。某些地方的下降率达到了近70%，主要是因为大量的自然湿地演变形成了草原，盐碱地，干燥的区域（图6）。研究区域中东部的湿地变化率为正，研究区域的北部和西北部的部分表明湿地面积不断增长。尤其是在前郭尔罗斯蒙古族自治县，湿地的增加率超过30%，主要是因为大量的干旱、盐碱地、草地被转化成稻田（图6）。

图5 研究区域湿地变化率的空间分布

图6 湿地与其他土地利用类型相互转化的空间分布

表1 各土地利用类型区的状态转移矩阵(km²)

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