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基于GRACE的疏勒河流域水资源—生态环境时空耦合关系研究

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气候变化对全球，尤其是干旱区的水资源分布和生态环境演替有着深刻且深远的影响。对干旱区水资源和生态环境时空变化规律，以及水资源—生态环境时空耦合关系的研究一直以来都是水文学和生态学等领域研究的重点和热点。但受传统气象、水文监测数据诸多缺陷的约束，给宏观尺度水资源时空变化规律的研究带来很多困难，水资源—生态环境时空耦合关系的研究更是难以开展。　　本文以干旱区内陆河流域——疏勒河流域为研究区，分别以GRACE重力卫星反演的陆表水储量变化量作为指示流域水资源时空变化规律的标识，以MODIS 影像计算的增强型植被指数作为衡量流域生态环境演变规律的指标，对疏勒河流域水资源和生态环境的时空变化规律、以及水资源—生态环境的时空耦合关系进行深入研究，研究方法和结果可为干旱区水资源优化配置和合理开发利用，实现干旱区生产、生活和生态可持续发展提供技术支持和科学依据。　　本文基于高精度的数据，利用科学的分析方法，经过严密的论证，最终得出以下几点主要结论：　　（1）时间上，疏勒河流域陆表水储量变化量和植被指数在月尺度、多年月平均尺度、季节尺度以及年际尺度表现出明显的周期性、季节性以及趋势性规律；　　（2）空间上，疏勒河流域水储量变化量和植被指数在流域尺度、子分区尺度以及像元尺度表现出明显的空间异质性和尺度效应；　　（3）近15年来，疏勒河流域陆表水储量呈现明显的下降趋势，其中南部山区下降最慢，中部平原区下降较快，北部山区下降最快；而植被指数则呈现明显的上升趋势，其中南部山区上升最显著，中部平原区次之，北部山区较轻微；　　（4）从流域整体尺度上看，陆表水储量年际变化量—植被指数年均值呈现中度负相关关系；从子分区尺度上看，南部山区和北部山区陆表水储量年际变化量—植被指数年均值相关性不显著，而中部平原区两者呈现高度负相关关系；从像元尺度上看，中部平原区的灌区陆表水储量年际变化量—植被指数年均值呈现出极高的负相关关系，人工林和人工草地次之，其余地区两者间的相关性不显著；　　（5）近年来，在流域降水量、上游来水量和蒸发量保持相对稳定的背景下， 流域中部平原区的人工植被，尤其是耕地、人工草地和人工林面积的快速、持续上升，加大了流域农业生产用水和生态用水的消耗量，致使流域水资源量骤减，最终表现为陆表水储量年际变化量—植被指数年均值呈现高度负相关的现象；　　（6）在不借助任何气象、水文站点监测数据的前提下，仅利用 GRACE 重力卫星数据，成功地对疏勒河流域2014年发生的特大旱灾进行有效识别，证明了 GRACE 重力卫星在小流域尺度陆表水储量变化与旱情监测等领域应用具有可行性和广阔前景；

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