吐鲁番市荒漠化风险动态变化及驱动力分析

doi:10.12118/j.issn.1000–6060.2021.282

摘要/Abstract

摘要：

荒漠化是当今最为严重的生态问题之一,开展荒漠化风险量化评估,有助于荒漠化风险调控,实现区域生态经济可持续发展。通过从气候、下垫面和社会经济等因素选取指标,构建吐鲁番市荒漠化风险评价体系,基于3S技术分析评估其2000—2018年的荒漠化风险程度,并采用地理探测器进行驱动力分析。结果表明：（1） 2000—2018年吐鲁番市荒漠化风险变化较大,总体呈现出局部变差整体向好的趋势,东部荒漠化风险程度高于西部地区。（2）研究时段内吐鲁番市东部鄯善县的极高风险面积增加;西部托克逊县的极高风险范围得到控制,面积明显缩小;中部高昌区极低风险面积减少,低度风险分布较为稳定。（3）单因子驱动力：起沙风天数、第一产业GDP、降水量、生境质量指数、牲畜数量、平均气温6个因子对吐鲁番市荒漠化风险影响较大;在两两指标交互作用中,起沙风天数与第一产业GDP、降水量、生境质量指数、平均气温、牲畜数量的相互耦合是影响荒漠化风险的主要因素。

关键词: 荒漠化风险, 动态变化, 驱动力, 吐鲁番市

Abstract:

Desertification is one of the most severe ecological problems. The impact of desertification on ecology, production, and life cannot be ignored. Thus, establishing a desertification risk assessment system is essential to quantify the degree of desertification risk and control desertification risk, and achieve regional sustainable development. Based on 3S technology, this paper selects evaluation indicators from the human, underlying surface, and climatic factors to construct a desertification risk assessment system. It assesses and analyzes the desertification risk level of Turpan City, Xinjiang, China from 2000 to 2018. Additionally, the driving forces using geographic detectors are analyzed. The results are as follows. (1) The desertification risk area of Turpan City has significantly changed from 2000 to 2018, showing a trend of local deterioration and overall improvement. The desertification risk in the eastern region is higher than that in the western region. (2) The extremely high-risk area increased in Shanshan County during the study period. The extremely high-risk area is under control in Toksun County, which is significantly reduced. The extremely low-risk area in the central Gaochang District is reduced, and the low-risk distribution is relatively stable. (3) In the driving force analysis, the six index factors of sandstorm days, primary industry GDP, precipitation, habitat quality index, livestock quantity, and average temperature have a greater impact on the changes in desertification risk in Turpan City from 2000 to 2018. In the interaction between the two indicators, the coupling of sandstorm days with primary industry GDP, precipitation, habitat quality index, average temperature, and livestock quantity is the main factor promoting the desertification risk in Turpan City.

Key words: desertification risk, dynamic changes, driving force analysis, Turpan City

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图/表 11

图1

表1

表2

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参考文献 41

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名称	数据来源	数据处理
土地利用数据	吐鲁番市的2000、2005、2010、2015、2018年土地利用数据来自云地理监测平台 (http://www.dsac.cn/),精度 30 m。	基于Landsat遥感影像经过校准得到2000、2005、2010、2015、2018年的二级分类矢量数据。
气象数据	降水量、平均气温来源于中国科学院资源环境科学数据中心,起沙风天数、平均风速来源于中国气象数据网,均为气象站点数据。	所选2000、2005、2010、2015、2018年数据在ArcGIS里进行反向距离加权平均空间插值处理。
下垫面数据	包括2000、2005、2010、2015、2018年植被覆盖度、生境质量指数、坡度、坡向。坡度、坡向数据来源于地理空间数据云,分辨率为90 m;植被覆盖度的提取基于NDVI数据。	在ArcGIS中利用栅格计算器计算吐鲁番市的植被覆盖度,生境质量指数见研究方法。
社会经济数据	2000、2005、2010、2015、2018年人口密度、牲畜数量（包括牛、羊、猪、马）、第一产业GDP（农、林、牧、渔）。人口数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心;牲畜数量、第一产业GDP来源于2001、2006、2011、2016、2019年的新疆统计年鉴。	在ArcGIS里将数据进行空间化处理,然后转换成统一的格式和栅格大小。

目标层	因子层	指标层	权重	属性
荒漠化风险评价	气候因素	降水量	0.1120	+
		平均气温	0.0564	-
		平均风速	0.0291	-
		起沙风天数	0.0462	-
	下垫面因素	坡度	0.0327	-
		坡向	0.0241	-
		植被覆盖度	0.1465	+
		生境质量指数	0.1454	+
	社会因素	人口密度	0.1576	-
		牲畜数量	0.0735	-
		第一产业GDP	0.1765	+

年份	风险等级	2005年
年份	风险等级	极高风险	高度风险	中度风险	低度风险	极低风险
2000年	极高风险	18129.98	4901.88	84.25	0.66	0.00
	高度风险	9861.46	8694.98	2038.37	4.00	0.00
	中度风险	2.44	1470.68	6616.03	836.46	7.41
	低度风险	0.00	1.23	2927.81	6743.81	364.25
	极低风险	0.00	0.00	13.62	3943.25	2107.37
年份	风险等级	2010年
年份	风险等级	极高风险	高度风险	中度风险	低度风险	极低风险
2005年	极高风险	23360.11	4454.11	187.93	0.64	0.00
	高度风险	1413.59	12014.36	1428.50	218.46	0.00
	中度风险	0.00	466.45	9156.23	1968.39	89.35
	低度风险	0.00	2.26	398.88	10022.84	1103.27
	极低风险	0.00	0.00	0.00	38.66	2446.64
年份	风险等级	2015年
年份	风险等级	极高风险	高度风险	中度风险	低度风险	极低风险
2010年	极高风险	22698.73	2058.63	15.16	0.00	0.00
	高度风险	5925.72	10437.82	582.51	0.30	0.00
	中度风险	134.03	2333.17	8350.27	363.01	0.00
	低度风险	0.00	201.34	2939.76	8786.99	326.99
	极低风险	0.00	0.00	61.10	682.70	2907.78
年份	风险等级	2018年
年份	风险等级	极高风险	高度风险	中度风险	低度风险	极低风险
2015年	极高风险	28556.53	205.05	4.12	0.00	0.00
	高度风险	2230.18	12642.02	150.23	1.28	0.00
	中度风险	19.60	1623.52	10127.96	162.51	0.18
	低度风险	0.00	2.41	1167.71	8511.66	138.62
	极低风险	0.00	0.70	2.75	410.42	2791.21

区域	2000年
区域	极高风险	高度风险	中度风险	低度风险	极低风险
高昌区	0.00	8.74	27.18	41.75	22.33
鄯善县	33.18	54.79	9.80	6.24	1.78
托克逊县	21.43	37.76	24.49	13.27	3.06
区域	2005年
区域	极高风险	高度风险	中度风险	低度风险	极低风险
高昌区	0.00	7.14	6.35	19.05	17.46
鄯善县	10.99	62.27	15.02	6.23	5.49
托克逊县	20.57	39.72	21.99	13.48	4.26
区域	2010年
区域	极高风险	高度风险	中度风险	低度风险	极低风险
高昌区	0.00	2.27	57.95	21.59	18.18
鄯善县	13.48	66.67	10.64	5.91	3.31
托克逊县	17.68	35.36	31.49	12.15	3.31
区域	2015年
区域	极高风险	高度风险	中度风险	低度风险	极低风险
高昌区	0.00	3.96	34.65	38.61	22.77
鄯善县	10.90	40.38	21.79	15.38	11.54
托克逊县	15.64	22.64	38.68	11.32	4.72
区域	2018年
区域	极高风险	高度风险	中度风险	低度风险	极低风险
高昌区	0.00	7.38	33.61	36.89	22.13
鄯善县	14.29	37.01	24.03	12.34	12.34
托克逊县	31.67	14.17	38.33	12.50	3.33

评价因子	相关性指数（q值）
起沙风天数	0.1989
第一产业GDP	0.1710
降水量	0.1666
生境质量指数	0.1451
牲畜数量	0.1410
平均气温	0.1373
坡度	0.0994
平均风速	0.0549
人口密度	0.0431
植被覆盖度	0.0427
坡向	0.0230