王雅君, 徐麗萍, 郭 鵬

(石河子大學(xué) 理學(xué)院, 新疆 石河子 832003)

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瑪河流域山區(qū)冰雪覆被變化與驅(qū)動(dòng)因素的關(guān)聯(lián)性分析

王雅君, 徐麗萍, 郭 鵬

(石河子大學(xué) 理學(xué)院, 新疆 石河子 832003)

對(duì)1977—2013年Landsat影像運(yùn)用監(jiān)督分類進(jìn)行解譯獲取冰雪覆被信息，并運(yùn)用回歸分析法對(duì)其驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明：(1) 冰雪覆被消融面積為2 372.92 km2，年均消融速率為2.1%。冰雪覆被斑塊由大面積破碎，轉(zhuǎn)向小面積斑塊消失。(2) 驅(qū)動(dòng)因素中氣溫、人口、GDP在0.01水平上顯著相關(guān)。冰雪覆被變化趨勢(shì)滯后于氣溫變化趨勢(shì)13～15 a，滯后于GDP變化趨勢(shì)5 a，與人口變化呈非線性相關(guān)。驅(qū)動(dòng)因素中坡度、坡向的影響為冰雪覆被分布趨于緩坡且多分布在西坡，雪線高度也逐年上升。(3) 驅(qū)動(dòng)因素與冰雪消融關(guān)聯(lián)強(qiáng)度的順序?yàn)椋簹鉁?人口>GDP，氣溫為主要影響因素。

冰雪覆被; 驅(qū)動(dòng)因素; 關(guān)聯(lián)性; 瑪納斯河流域

冰川和永久積雪是冰凍圈的重要組成部分,對(duì)氣候變化響應(yīng)敏感,是氣候變化的指示器[1]。同時(shí)冰雪覆被作為固態(tài)水資源,對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的平衡與穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。近年來(lái)冰雪覆被呈現(xiàn)出了不同程度的消融,尤其是山地冰川在近30多年來(lái)除了青藏高原地區(qū)少數(shù)冰川有前進(jìn)或穩(wěn)定現(xiàn)象外,大部分冰川都呈加速消融趨勢(shì)[2-4]。在探討冰雪覆被消融影響因素方面,國(guó)內(nèi)外學(xué)者做出很多努力。Chinn T J,Granshaw,Hall M H P[5-6]分別對(duì)新西蘭127條冰川、北美洲黃石公園冰川進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)冰川面積都有不同程度的縮減,與此同時(shí),氣溫卻增加明顯。何毅、冀琴等對(duì)博格達(dá)峰地區(qū)、念青唐古拉山等地區(qū)冰川與氣候間變化分析,認(rèn)為自然因素中的氣溫升高是導(dǎo)致冰雪覆被退縮的主要原因[7-8]。一些學(xué)者對(duì)瑪河流域山區(qū)冰雪覆被變化自然驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了研究[9],但在冰雪覆被消融自然與人類活動(dòng)共同驅(qū)動(dòng)機(jī)制方面并沒(méi)有全面的進(jìn)行分析。

瑪納斯河流域(以下簡(jiǎn)稱“瑪河”)氣候自1987年開(kāi)始由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型,氣溫升高,降水量增加[10]。該流域是新疆典型內(nèi)陸河流域,也是中國(guó)最大的人工綠洲[11]。20世紀(jì)70年代以來(lái),瑪河流域徑流量總體上出現(xiàn)上升趨勢(shì)[12]。冰雪覆被消融引起水資源的變化或?qū)夂虻捻憫?yīng)關(guān)系成為更多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)[9,12-14],但冰雪覆被消融不僅是氣候變化的結(jié)果,人類活動(dòng)如土地利用方式變化、人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等影響大氣下墊面,下墊面的改變對(duì)地表空氣溫、濕度變化趨勢(shì)亦存在影響[15],進(jìn)而改變冰雪覆被消融速率,影響其分布特征?；诖?本文選取近年來(lái)瑪納斯河流域山區(qū)冰雪覆被格局進(jìn)行分析,結(jié)合氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)以及其他社會(huì)統(tǒng)計(jì)資料探討該區(qū)域冰雪覆被變化的驅(qū)動(dòng)力,確定主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)因素,量化其貢獻(xiàn)率大小,以期為徑流量變化預(yù)測(cè)、災(zāi)害應(yīng)對(duì)和中下游用水分配提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

瑪納斯河(以下簡(jiǎn)稱瑪河)流域地處亞歐腹地,新疆天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地南沿,發(fā)源于天山北坡的伊連哈比爾尕山脈。該流域位于43°20′—45°55′N,85°01′—86°42′E,生態(tài)環(huán)境非常脆弱[16]。最高海拔為5 000～5 500 m[17],海拔3 600 m以上山區(qū)分布有大面積冰川及永久積雪[12],現(xiàn)代冰川比較活躍。據(jù)中國(guó)冰川目錄統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,瑪納斯河是準(zhǔn)噶爾內(nèi)流水系中冰川數(shù)量最多和規(guī)模最大的河流,在瑪河流域共有冰川1 379條,冰川總面積1 035.68 km2[18],總儲(chǔ)量73.02 km3,該流域內(nèi)冰川面積占天山北麓冰川面積的32%[13]。

流域上游包括清水河鄉(xiāng)、151團(tuán)場(chǎng)、東灣鎮(zhèn)等,主要以農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)為主,人口5.6萬(wàn)人;中游綠洲城市區(qū)包括瑪納斯縣、石河子市、沙灣縣,已成為帶動(dòng)綠洲經(jīng)濟(jì)發(fā)展的增長(zhǎng)極、人口的聚居區(qū)和新興的工業(yè)區(qū),人口54萬(wàn)人;下游荒漠區(qū)則指的是綠洲外圍的沙漠覆蓋區(qū)域。

2 研究數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文選取了1977年Landsat MSS影像數(shù)據(jù),1990年、2000年、2005年、2010年和2013年瑪河流域相同時(shí)相無(wú)云或少云的Landsat TM/ETM+/8影像數(shù)據(jù),由美國(guó)地質(zhì)勘察局(USGS)官方網(wǎng)站(http:∥www.usgs.gov)下載,八月份山區(qū)積雪消融達(dá)到最大值,因此本文選取夏季八月影像資料,降低季節(jié)性積雪帶來(lái)的誤差。氣象數(shù)據(jù)來(lái)自于國(guó)家氣象信息中心(http:∥www.nmic.gov.cn/),本文選取石河子市、瑪納斯縣、沙灣縣等地五個(gè)實(shí)測(cè)氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值模擬山區(qū)氣象數(shù)據(jù)。石河子市及其周邊縣市、團(tuán)場(chǎng)等地區(qū)人口、經(jīng)濟(jì)以及政策變化等相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源于統(tǒng)計(jì)年鑒和政府網(wǎng)站。

2.2 研究方法

首先利用ENVI 5.1對(duì)影像進(jìn)行校正、拼接以及裁剪等預(yù)處理,采用最大似然分類器獲取積雪分類結(jié)果,同時(shí)為了保證數(shù)據(jù)質(zhì)量,最后需要目視解譯對(duì)其進(jìn)行修正,提高其精度。分類后產(chǎn)生很多細(xì)小破碎的斑塊,采用Majority/Minority分析方法,以3×3窗口進(jìn)行小斑合并或重分類,Kappa系數(shù)均超過(guò)0.85。將處理后的柵格圖像轉(zhuǎn)換為矢量文件,加載到ARCGIS中進(jìn)行進(jìn)一步的圖像處理,從而獲取冰雪覆被變化相關(guān)參數(shù)。再運(yùn)用Fragstats 3.3軟件對(duì)冰雪覆被格局進(jìn)行分析,本文選取斑塊個(gè)數(shù)(NP)、平均斑塊面積(AERA_MN)、斑塊密度(PD)、面積加權(quán)平均分維度(AWMPFD)、面積加權(quán)形狀指數(shù)(AWMSI)等5個(gè)指數(shù),具體指數(shù)指標(biāo)詳見(jiàn)文獻(xiàn)[19]。

結(jié)合冰雪覆被信息與自然、社會(huì)兩方面因素,以探求冰雪覆被變化驅(qū)動(dòng)力。首先運(yùn)用SPSS軟件的相關(guān)分析對(duì)自然因素、社會(huì)因素兩方面19個(gè)變量進(jìn)行篩選,在此基礎(chǔ)上再運(yùn)用主成分分析法計(jì)算驅(qū)動(dòng)因素對(duì)冰雪覆被變化的貢獻(xiàn)率。

2.2.1 建立驅(qū)動(dòng)力回歸模型 多元線性逐步回歸法是通過(guò)建立多個(gè)自變量進(jìn)行回歸分析的數(shù)學(xué)模型,在逐步進(jìn)行回歸分析的過(guò)程中剔除無(wú)驅(qū)動(dòng)力的變量,保留統(tǒng)計(jì)上有顯著驅(qū)動(dòng)影響的自變量,建立驅(qū)動(dòng)力模型[20]:

Y=β0+β1x1+β2x2+,…,+βmxm+ε

(1)

式中:x為自變量;Y為因變量;β為待定系數(shù);ε為隨機(jī)誤差項(xiàng),表示為除x以外其他隨機(jī)因素對(duì)Y影響的總和。

2.2.2 構(gòu)建冰雪覆被消融發(fā)展指數(shù) 利用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件,應(yīng)用主成分分析法(Principal component Analysis)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,獲得各主成分得分。根據(jù)各主成分的貢獻(xiàn)率,計(jì)算冰雪覆被消融發(fā)展指數(shù)[21]。

(2)

式中:Fi為i年冰雪覆被消融各指標(biāo)發(fā)展指數(shù);an為第n個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率(n=1,2,3,…,k);Fin為第i年的第n個(gè)主成分得分。

3 結(jié)果與分析

3.1 冰雪覆被格局變化趨勢(shì)

1977—2013年瑪河流域冰雪覆被斑塊面積期間雖有小幅度上升,但總體上是呈減少趨勢(shì),且呈嚴(yán)重地消融退縮態(tài)勢(shì)(圖1)。冰雪覆被面積從1977年的3 118.60 km2減少至2005年的1 119.20 km2,而后增加至2010年的1 275.05 km2,2013年又迅速減少至745.78 km2,37 a間減少了2 372.92 km2,退縮率達(dá)到76.1%,年均變化率(APAC)為2.1%。其中2010—2013年為冰雪覆被嚴(yán)重消融期,僅3 a消融量就為2010年的41.5%,年均變化率超過(guò)了10%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平均水平。總而言之,隨著全球氣溫的普遍升高,該區(qū)域冰雪面積呈退縮趨勢(shì),近37 a冰雪覆被消融趨勢(shì)總體上為“慢—快—慢—快”。

圖1 1977-2013年冰雪覆被面積變化

在斑塊類型水平上,1977年以來(lái),冰雪斑塊個(gè)數(shù)(NP)為先增加后減少,其中1977年數(shù)量最少,僅為330個(gè),而到1990年增速明顯,之后有逐步下降(圖2)。與此相反,平均斑塊面積(Area_MN)則是先減少后增加。斑塊密度由1977年的0.11增長(zhǎng)至2005年的0.95,之后降為0.43,2013年僅為0.71。從NP和Area_MN指數(shù)來(lái)看,1977年冰雪覆被斑塊雖少,但平均斑塊面積大,而到20世紀(jì)90年代以后冰雪覆被斑塊開(kāi)始破碎化,導(dǎo)致1990年斑塊數(shù)迅速增加,一直持續(xù)到2005年,在此期間不斷的有大面積斑塊破碎,小面積斑塊消失的現(xiàn)象。而后隨著冰雪覆被持續(xù)消融,小斑塊冰雪覆被消失,斑塊數(shù)目也逐漸減少。

面積加權(quán)形狀指數(shù)(SHAPE_AM)和面積加權(quán)平均分維度(PAFRAC)總體變化趨勢(shì)相同(圖3),1990年為最高值,之后逐步降低。從這兩個(gè)指數(shù)可以發(fā)現(xiàn),1990年之后,瑪河流域山區(qū)冰雪覆被斑塊破碎度增加,且形狀也變得不規(guī)則,反映了冰雪覆被消融形勢(shì)的嚴(yán)峻。

圖2 瑪河流域冰雪覆被斑塊個(gè)數(shù)與平均面積

圖3 瑪河流域冰雪覆被AWMPFD和AWMSI

3.2 驅(qū)動(dòng)因素及其關(guān)聯(lián)性分析

為了更加全面考慮自然、社會(huì)兩大因素對(duì)冰雪覆被變化的影響,揭示冰雪覆被變化的驅(qū)動(dòng)力。本文選取氣溫、降水、坡度、坡向、海拔高度、瑪河流域內(nèi)各市縣的人口變化、城鎮(zhèn)化率、GDP經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口密度、各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、政策以及市場(chǎng)的變化趨勢(shì)、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力等17個(gè)相關(guān)因素。對(duì)除坡度、坡向、海拔高度、政策等以外14項(xiàng)因素進(jìn)行相關(guān)性分析。通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),氣溫、人口、GDP在0.01水平上顯著相關(guān),為冰雪覆被變化的主導(dǎo)因子,與其他因素呈弱相關(guān)或不顯著相關(guān)。

3.3 自然驅(qū)動(dòng)因素空間關(guān)聯(lián)性分析

3.3.1 氣溫因素影響分析 在全球變暖的背景下,瑪河流域年平均氣溫也有逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)(圖4)。通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),在該區(qū)域冰雪覆被變化與氣溫呈顯著相關(guān)達(dá)到-0.89,而降水對(duì)冰雪覆被消融并不顯著,因此氣溫變化是冰雪覆被消融的決定因素之一?，敽恿饔蚪?7 a氣溫年均變化出現(xiàn)不同程度的波動(dòng)上升趨勢(shì),共分為五個(gè)周期,且周期時(shí)間越來(lái)越短。對(duì)冰雪覆被37 a變化建立2 d移動(dòng)平均,同樣將其間劃分為五周期(圖5),發(fā)現(xiàn)周期不斷縮減,周期時(shí)間由13 a減至3 a。周期時(shí)間逐漸縮短,與此同時(shí)APAC多為負(fù)值,且變化量不斷增加,僅有周期2005—2010年出現(xiàn)正值。由此可見(jiàn),冰雪覆被消融變化與年均氣溫存在強(qiáng)相關(guān)性。為進(jìn)一步研究冰雪覆被與氣溫作用的關(guān)聯(lián)性,本研究將6—8月定為暖季、反之則為冷季。對(duì)其氣溫變化趨勢(shì)分析發(fā)現(xiàn),在冷季,年際變化趨于緩和,波動(dòng)范圍逐漸縮小;相反暖季氣溫增長(zhǎng)速度強(qiáng)于冷季,年際變化明顯,波動(dòng)范圍大。在氣溫變化中,暖季升溫是冰雪覆被消融主要因素。雖然冰雪覆被消融與降水量之間沒(méi)有關(guān)系,但一些學(xué)者認(rèn)為降水量的緩慢增加對(duì)冰雪儲(chǔ)量是有一定貢獻(xiàn)的,但是由于氣溫增速過(guò)快,并不能彌補(bǔ)這一損失[22]。

王寧練等[23]認(rèn)為冰雪覆被面積變化對(duì)氣溫響應(yīng)滯后于氣候變化12～13 a。近37 a瑪河流域暖季氣溫總體呈上升趨勢(shì),但其間也出現(xiàn)了低溫周期。與此同時(shí),冰雪覆被面積在1977年之后也一直處于消減的情況下,1992—1995年明顯出現(xiàn)低溫周期,在2005—2010年冰雪覆被變化也出現(xiàn)了累積的現(xiàn)象,2010年達(dá)到最大值,年均增加量高達(dá)2.8%,冰雪覆被變化滯后于氣候變化13～15 a,與王寧練結(jié)論基本吻合。同時(shí)發(fā)現(xiàn),氣溫在近37 a最高溫僅超過(guò)均值0.92℃,最低值卻低于均值1.06℃,但冰雪覆被消融速率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于冰雪覆被增加速率,表明在增加或減少相同溫度的情況下,冰雪覆被面積增加量并不等于減少量,還與氣溫高溫或低溫持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。

圖4 瑪河流域氣溫年均變化趨勢(shì)

圖5 氣溫、冰雪覆被面積變化趨勢(shì)

3.3.2 地形影響因素分析 在自然因素驅(qū)動(dòng)中,不僅氣溫因素對(duì)冰雪覆被消融產(chǎn)生影響,坡度、坡向等地形因素也影響冰雪覆被消融的空間分布。在坡向方面,受太陽(yáng)輻射的影響,各坡向冰雪覆被存儲(chǔ)面積并不相同。對(duì)該流域影像分北、東北、東、東南、南、西南、西、西北八個(gè)方向進(jìn)行不同坡向面積統(tǒng)計(jì),其中東南坡存儲(chǔ)面積最小,僅為10.66%;之后依次是南坡、北坡、西北坡、東坡、西南坡、東南坡,西坡存儲(chǔ)面積為最多(圖6)。這可能是由于太陽(yáng)輻射、坡度、風(fēng)向等因素綜合造成的。

冰雪覆被分布隨著坡度的不同也具有很大差異。冰雪覆被主要分布區(qū)間在0°～50°,且20°～40°坡度間冰雪覆被所占百分比為最多,坡度超過(guò)88°地區(qū)沒(méi)有冰雪覆被。將坡度以10°為一級(jí),劃分九個(gè)等級(jí)。在低坡度0°～10°地區(qū),冰雪覆被面積所占百分比逐漸增加,坡度≥50°區(qū)域尤其是≥80°區(qū)域百分比在2000年后直線下降。隨著冰雪覆被面積的減少,陡坡地區(qū)冰雪覆被面積逐漸退縮,冰雪覆被趨向于緩坡分布,由于在近37 a沒(méi)有明顯的山體移動(dòng),因此坡度對(duì)冰雪覆被變化的影響不顯著。

隨著冰雪覆被消融現(xiàn)象的加劇,雪線高度也有一定的變化(圖7)。37 a間雪線高程逐漸上升,由1977年的1 415 m上升到2013年的2 592 m,期間在2000年雖稍有下降,但并不明顯,尤其在2010—2013年雪線上升十分迅速。

圖6 1977-2013年各坡向、坡度冰雪覆被面積變化率

圖7 雪線變化

3.4 冰雪覆被消融與社會(huì)因素的關(guān)聯(lián)性

3.4.1 人口因素的影響 本文通過(guò)對(duì)瑪河流域內(nèi)石河子市及周邊縣市、團(tuán)場(chǎng)人口近23 a人口進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析顯示,各縣市人口均出現(xiàn)明顯增長(zhǎng),其中石河子市和昌吉市增長(zhǎng)幅度明顯(圖8)。盡管人口變化與冰雪覆被面積變化之間沒(méi)有明確的線性關(guān)系,但由人口的變化引起的城市建設(shè)面積擴(kuò)大,碳排放增加、生態(tài)環(huán)境遭到破壞等一系列問(wèn)題還是對(duì)冰雪覆被消融產(chǎn)生了影響。

3.4.2 經(jīng)濟(jì)因素的關(guān)聯(lián)性 通過(guò)對(duì)該流域內(nèi)各縣市進(jìn)行調(diào)查分析,近23 a來(lái)GDP、全社會(huì)固定資產(chǎn)投資總額、社會(huì)消費(fèi)品零售總額出現(xiàn)波動(dòng)中總體增長(zhǎng)(圖9)?？傮w來(lái)看,GDP、全社會(huì)固定資產(chǎn)投資總額、社會(huì)消費(fèi)品零售總額在2000年左右都有不同程度的衰退,之后開(kāi)始迅速增長(zhǎng),尤其是2004年之后增速明顯,呈現(xiàn)“升—降—升”的變化特點(diǎn),這與冰雪覆被面積變化趨勢(shì)一致。表明GDP、社會(huì)消費(fèi)品零售總額等因素與冰雪覆被變化存在關(guān)聯(lián)性,且冰雪覆被變化滯后于經(jīng)濟(jì)變化5 a。這與諸多學(xué)者提出的人類活動(dòng)也是導(dǎo)致冰雪覆被消融關(guān)鍵因素之一這一觀點(diǎn)相吻合[24]。

圖8 團(tuán)場(chǎng)人口變化趨勢(shì)圖(A)、縣市人口分布變化趨勢(shì)(B)

圖9 縣市經(jīng)濟(jì)變化趨勢(shì)、團(tuán)場(chǎng)GDP變化趨勢(shì)

圖10 冰雪覆被消融發(fā)展指數(shù)

3.5 冰雪覆被變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制

瑪河流域冰雪覆被變化是自然因素和社會(huì)因素共同作用的結(jié)果。受降水、氣溫、坡度、坡向等自然因素的影響,冰雪覆被消融速率發(fā)生變化,由此引起徑流量的變化。徑流量與人類生活是息息相關(guān)的,影響著河岸植被、耕地、工業(yè)用水以及生活用水的分配。耕地的變化直接影響了糧食播種面積的變化,從而影響第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的變化,加之農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力的影響,農(nóng)業(yè)人口也隨之發(fā)生變化,進(jìn)一步改變了城鎮(zhèn)化率;工業(yè)用水的變化影響了第二產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值;生活用水的改變也影響了人口容量,改變?nèi)丝诿芏?間接地影響了消費(fèi)品零售,改變第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值,結(jié)合第一、二、三產(chǎn)業(yè)的變化就可以改變?cè)摿饔虻腉DP,而人類的活動(dòng)對(duì)自然因素也有一定的影響,改變了冰雪覆被的變化。從冰川融水到徑流量變化改變土地利用類型,再到影響人類生活,雖然各項(xiàng)因素之間均存在相互聯(lián)系,但影響各因素發(fā)展的究其根源還是冰川的變化。因此,冰雪覆被的變化該流域發(fā)展密不可分。

為更深層次的測(cè)度冰雪覆被消融主要驅(qū)動(dòng)因素及其間的關(guān)聯(lián)性,對(duì)近37 a冰雪覆被變化的驅(qū)動(dòng)因素首先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,在此基礎(chǔ)上分析氣溫、人口、GDP等因素對(duì)冰雪覆被變化的貢獻(xiàn)率,方差累計(jì)貢獻(xiàn)率超過(guò)85%。人口、氣溫、GDP與冰雪覆被消融具有很強(qiáng)的相關(guān)性,構(gòu)建冰雪消融發(fā)展指數(shù)模型擬合方程如下:

F=0.604x1+0.584x2+0.542x3

(3)

式中:x1,x2,x3分別代表人口、氣溫、GDP。由此可以得出各年份冰雪覆被消融發(fā)展指數(shù)(圖10),隨著年份的增長(zhǎng),發(fā)展指數(shù)不斷增加,尤其90年代以來(lái),增長(zhǎng)幅度驟然增加,冰雪覆被消融趨勢(shì)加劇。

對(duì)驅(qū)動(dòng)因素與冰雪覆被面積變化進(jìn)行線性回歸擬合,得到如下回歸分析模型:

y=4440.919-1.139x1-44.508x2-92.626x3

(4)

式中:x1為GDP；x2為人口；x3為氣溫。人口、氣溫、GDP與冰雪覆被面積變化均為負(fù)相關(guān),且對(duì)冰雪覆被變化影響強(qiáng)度順序?yàn)?氣溫>人口>GDP。自然因素為主要影響因素。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

在國(guó)內(nèi)外研究中,冰雪覆被消融驅(qū)動(dòng)因素的分析受到了眾多學(xué)者的關(guān)注,諸多學(xué)者更多關(guān)注冰雪消融與氣候因素間的關(guān)系,本研究將冰雪消融發(fā)展指數(shù)與線性回歸模型兩種方法相結(jié)合,探究瑪納斯河流域山區(qū)冰雪覆被變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制,研究結(jié)果同我國(guó)總體冰雪覆被變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析基本相吻合,與盧新玉[9]等研究結(jié)果一致。隨著全球變化形勢(shì)的加劇,從根源解決冰雪消融,控制氣溫上升、人口增長(zhǎng)、GDP發(fā)展,采取相應(yīng)措施顯得尤為重要。本研究選取17項(xiàng)影響因素全面分析其驅(qū)動(dòng)機(jī)制,但未能對(duì)其各項(xiàng)因素深入分析,此方面將是下一步重要研究方向。

4.2 結(jié) 論

(1) 對(duì)整個(gè)流域遙感影像的地物進(jìn)行提取,可以看出冰雪覆被面積逐漸減少,近37 a冰雪覆被面積減少約76.1%,冰雪消融面積為2 372.92 km2,年均消融速率為2.1%。

(2) 從自然因素關(guān)聯(lián)性方面可以看出,氣溫是主要因素,尤其是暖季氣溫,雪線海拔上升,坡度趨向平緩地區(qū),坡向趨于陰坡;社會(huì)因素關(guān)聯(lián)性方面,人口增長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)發(fā)展都是促使冰雪消融的主要原因。

(3) 對(duì)冰雪覆被消融驅(qū)動(dòng)機(jī)制方面分析,冰雪覆被消融發(fā)展指數(shù)不斷上升,消融趨勢(shì)并不樂(lè)觀;對(duì)冰雪覆被變化影響強(qiáng)度順序?yàn)?氣溫>人口>GDP,氣溫為主要影響因素。

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Snow Cover Change Driving Mechanism and Coping Strategies in Manas River Basin

WANG Yajun, XU Liping, GUO Peng

(CollegeofSciences，ShiheziUniversity,Shihezi,Xinjiang832003,China)

The driving factors of ice and snow cover are analyzed based on 1977 to 2013 Landsat image by using supervised classification interpretation for ice and snow cover information, and using the regression analysis. The results show that: (1) the area of melting snow and ice cover is 2 372.92 km2, an average annual rate is 2.1%, ice and snow cover patches with segments at large scale shift, to disappearance of small patches; (2) driving factors of temperature, population, GDP are significantly correlated at the level of 0.01, ice and snow cover change lags behind temperature for 13 to 15 years, lags behind the GDP change for 5 years, is nonlinearly related to population change, the gradient and aspect of slope drive ice and snow cover to distribute in gentle slope and west-facing slope, snow line height also increases year by year; (3) the order of the driving factors associated with snow and ice melt strength is as follows: temperature> population> GDP, temperature is regarded as the main influencing factor.

ice and snow cover; driving mechanism; correlation; Manas River Basin

2015-11-02

2015-12-09

石河子大學(xué)科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“全球氣候變化下瑪河流域山區(qū)近30年冰雪變化對(duì)氣候響應(yīng)的機(jī)制及應(yīng)對(duì)策略研究”(2011ZRKXTD-0505)

王雅君(1992—),女,河南南陽(yáng)人,碩士研究生,研究方向:景觀生態(tài)學(xué)。E-mail:yajun9205@163.com

徐麗萍(1978—),女,新疆庫(kù)爾勒人,石河子大學(xué)理學(xué)院副教授,研究方向:土地覆被變化與景觀生態(tài)。E-mail:xlpalw@sina.com

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A

1005-3409(2016)06-0303-06