实验室系列研究成果在《科学通报》“中国环境变化遥感”专辑中发表
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2012-06-15

        经过30多年的经济快速发展, 中国的环境变化巨大, 在城市化发展速度、碳排放、农业化肥和农药大量施用等方面均处于世界之首. 而我们对环境变化的监测能力远滞后于环境本身的变化速度. 因此, 迫切需要建立准确探测中国全境环境变化的能力. 卫星遥感是监测中国全境环境变化的重要手段. 《科学通报》“中国环境变化遥感”专辑(专辑见网站:http://csb.scichina.com:8080/kxtb/CN/volumn/current.shtml)收入7篇中国环境变化遥感的论文. 涵盖城市、湿地、土壤水分、森林叶面积指数、中国植被绿度、空气中氮氧化物和臭氧浓度分布随时间的变化.

        实验室王雷、牛振国、施建成、刘爽等分别在该专辑中发表文章:《中国1990~2010年城市扩张卫星遥感制图》、《1978~2008 年中国湿地类型变化》、《基于遥感观测的21 世纪初中国区域地表土壤水及其变化趋势分析》、《2000~2010 年中国地表植被绿度变化》,文章表明:

        根据同一数据源的陆地卫星TM和ETM+影像, 首次从1990、2000、2010基准年图像上获得我国所有城市20年间建成区分布范围, 结果表明我国城市化在过去20年间呈指数增长了2倍多。大约有16511 km2的耕地被城市化。而且21世纪最初10年比20世纪最后10年城市化面积增加了近2倍。

        基于多源遥感影像数据解译, 完成了中国近30年来4期(基准年分别为1978年、1990年、2000年和2008年)湿地遥感制图。结果发现截止2008年, 中国湿地面积约为324097 km2, 其中以内陆沼泽(35%)和湖泊湿地(26%)为主。湿地主要分布在黑龙江、内蒙古、青海和西藏等省区, 约占全国湿地面积的55%。过去30年中, 中国湿地面积总体上减少了约33%。其中已转化为非湿地的65%发生在1990年之前, 类型以河流湿地和内陆沼泽为主。在天然湿地减少的同时, 人工湿地在过去30年中增加了约122%。近10年湿地减少的速度大幅降低, 由最初的5523 km2/a降为831 km2/a。

        利用微波遥感数据生成中国区域内2003~2010年月平均地表含水量集合数据。结合同期地表温度数据发现在这期间, 降湿增温区面积最大(33.2%), 依次为降湿降温区(27.4%), 增湿增温区(21.1%)和增湿降温区(18.1%)。其中降湿增温区和降湿降温区主要分布在我国的重要粮食产区, 而增湿增温区则主要分布在西北部和西藏等非农业区。这样的变化趋势对我国的农业发展和生态维护不利。

        根据收集的2000~2010 年11 年间生长季的中等分辨率成像光谱仪(MODIS)数据计算的归一化差值植被指数(NDVI)产品, 应用最小二乘法和最小绝对偏差法对变化趋势进行线性拟合, 分析了2000~2010 年中国地表植被覆盖绿度的变化情况. 结果显示,在这一期间中国有66.84%(最小二乘趋势拟合结果)或64.27%(最小绝对偏差趋势拟合结果)的区域NDVI 呈增加趋势, 表明整体上我国的绿度在增加. 同时, 中国荒漠化的面积呈缩减趋势.中国绿度增加最显著的区域位于北方的陕西、山西、宁夏、河南、山东、青海、甘肃等地; 绿度降低最显著的部分出现在内蒙古的东北部、西藏南部、江苏和上海等地. 青海、甘肃、新疆、西藏南部等地荒漠化程度改变, 可能是由气候驱动所致. 内蒙古东北部绿度降低与人工开垦有关; 江苏和上海等地的绿度降低与快速的城市化有关. 气候对陕西、山西、宁夏、甘肃等地的绿度增高贡献不明显. 在全国尺度上, 荒漠化得到抑制和缩减, 可能与人为的治理和保护有关.