变化环境下查干淖尔湖近46a湖泊演化过程及湖水来源解析研究

论文摘要

全球气候变化带来的环境影响一直以来都是国内外科研工作者所关注的重要领域之一。全球气温升高对湖泊面积的影响日益明显,湖泊面积作为区域内气候指示器可以较好的响应全球气候变化。针对湖泊面积的研究,利用遥感技术可以大范围、长时间尺度对湖泊面积进行监测研究,所以本文利用遥感手段来反演查干淖尔湖湖泊面积的变化。通过解译遥感影像,确定湖泊面积演化趋势。本文选取了 1973-2018近46a的湖泊影像,通过对Landsatl～4系列影像选取RGB=431彩色合成,Landsat5～7系列影像选取RGB=742彩色合成,Landsat8系列影像选取RGB=753彩色合成,最大限度提取湖泊水体并计算其面积,发现近46年来查干淖尔湖湖泊面积虽有扩张发生,但总体呈大幅减少趋势,年平均变化量为-2.37km2/a。湖泊面积从1973年的100.09km2减少到2018年的30.16km2。其间湖泊总面积在2000-2002年出现骤降,到2002年只剩余查干淖尔湖东边小湖,骤减面积约为2001年的59.92%。在确定湖泊面积演化特征后,综合考虑可能对湖泊面积造成影响的气候因素,选取三个气象站的降水、蒸发和气温等数据,分析得出近58a来查干淖尔湖流域年降水量总体上呈略有下降趋势,多年平均降水量为277.91mm;而年蒸发量总体上呈稍有上升趋势,多年平均蒸发量为2020.43mm;同时年平均气温呈明显上升趋势,多年平均气温为1.73℃。结果表明湖泊萎缩与蒸发量呈显著相关,同气温呈极显著相关,而与降水量关系较小,因为随着气候暖干化的日益严重,降水的变化相对于蒸发十分微弱。通过突变点检验与小波分析也印证了查干淖尔湖流域在21世纪初期暖干化趋势明显加强,这与全球大部分地区出现气候变暖趋势相一致。本研究认为影响查干淖尔湖面积萎缩的主要因素为温度和蒸发,其次为降水。为了摸清查干淖尔湖湖水补给来源,对流域内不同水体的氢、氧同位素特征进行分析,发现湖水比井水的δD和δ18O富集,说明湖水在经过地下水补给后,可能存在二次蒸发,导致同位素过度分馏,使得湖水的δD和δ18O富集强烈。井水中的δD和δ18O都在当地降水线的左下方,基本分布在全球大气降水线上,说明地下水主要来源于大气降水的补给。井水的氘盈余值最大,而湖水中的氘盈余值为-19.84‰,偏负程度最大,再次充分说明湖水的蒸发最为强烈,这与查干淖尔湖所处地理位置、气候特征、水位较低以及开阔的水域面积有关。分析发现,查干淖尔湖流域的氢、氧同位素和TDS在不同来源水体均呈现出一致的变化趋势,不随季节的变化而变化。以上种种分析结果均指向查干淖尔湖湖水是由地下水和河水补给的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 3S技术在湖泊湿地方面的研究动态
•     1.2.2 同位素水文学在湖泊方面的研究动态
•   1.3 研究内容与技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 2 研究区概况
•   2.1 查干淖尔湖研究区概况
•     2.1.1 地理位置概况
•     2.1.2 地质地貌概况
•     2.1.3 水文气象概况
•     2.1.4 资源环境概况
•     2.1.5 湖泊水质状况
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 野外实验方法
•     2.2.1 室内实验方法
•   2.3 数据获取及简介
•     2.3.1 气象数据来源与选取
•     2.3.2 遥感数据来源与选取
•     2.3.3 遥感数据简介
• 3 查干淖尔湖湖面演化特征
•   3.1 遥感影像数据预处理
•     3.1.1 条带修复
•     3.1.2 辐射定标与大气校正
•   3.2 湖面遥感解译分析
•     3.2.1 波段的光谱特征分析
•     3.2.2 彩色合成方法研究
•     3.2.3 水面面积多年变化分析
•   3.3 小结
• 4 查干淖尔湖气候变化对湖面演化的影响研究
•   4.1 研究方法
•     4.1.1 趋势分析
•     4.1.2 突变分析
•     4.1.3 周期分析
•   4.2 流域降水演变特征
•     4.2.1 降水的趋势性特征分析
•     4.2.2 降水的突变性特征分析
•     4.2.3 降水的周期性特征分析
•   4.3 流域蒸发演变特征
•     4.3.1 蒸发的趋势性特征分析
•     4.3.2 蒸发的突变性特征分析
•     4.3.3 蒸发的周期性特征分析
•   4.4 流域气温演变特征
•     4.4.1 气温的趋势性特征分析
•     4.4.2 气温的突变性特征分析
•     4.4.3 气温的周期性特征分析
•   4.5 相关性分析
•   4.6 本章小结
• 5 查干淖尔湖流域水体氢氧同位素特征及水源解析
•   5.1 研究方法
•   5.2 各水体氢、氧同位素变化
•   5.2 查干淖尔湖的大气降水线
•     5.2.1 全球大气降水线
•     5.2.2 查干淖尔湖流域大气降水线
•   5.3 氘盈余的分布及其环境意义
•   5.4 水体的TDS特征
•   5.5 小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 侯波

导师: 贾克力

关键词: 查干淖尔湖,遥感影像,湖泊面积,气候变化,氢氧同位素

来源: 内蒙古农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地球物理学

单位: 内蒙古农业大学

分类号: P343.3

DOI: 10.27229/d.cnki.gnmnu.2019.000002

总页数: 70

文件大小: 9309K

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