湿地消长是指湿地面积的动态变化过程。湿地的消长及状态变化对自然环境及人们的社会生活有重要影响。全球气候变化对湿地的物质能量循环、发育、功能和演替均会产生重大影响,气候是控制湿地消长的最根本的动力因素,气候变化会对湿地生态系统,特别是湿地消长产生明显影响,弄清由气候变化引起的湿地面积变化规律是解决这些问题的基础。气候变化对湿地消长的影响机理模型是湿地科学中的重要前沿问题,然而相关国内外研究开展的较少。应用空间信息技术,探索湿地消长机理,模拟湿地动态变化过程,将使湿地科学从定性静态描述步入动态过程模拟的新台阶。三江平原湿地是我国最大的淡水湿地分布区,据研究,该地区气候正由冷湿转向暖干,气候变化已成为影响湿地消长的重要因子。研究气候变化对该地区湿地影响作用的机制,建立气候因子对湿地消长影响的定量关系模型,预测湿地面积动态变化,对区域可持续发展决策与湿地有关科学问题的解决具有重要意义。
过去几十年中,三江平原沼泽湿地面积大幅度减少。本研究分别采用不同年代陆地卫星遥感资料和MODIS影象资料,建立了三江平原湿地动态数据库以及三江平原土地利用/土地覆盖数据库。研究表明,三江平原湿地大面积减少,农田面积大幅度增加,三江平原湿地消减以湿地农田化过程为主,气候环境的变化对三江平原也有影响。本研究建立了景观格局矢量分析理论,提出了斑块分布方向、正方向及扁平度三个新指数,可以准确计算湿地斑块分布矢量特征,结合分形及形状复杂度等景观指数,可计算不同时期湿地斑块复杂度与分形维数,以及湿地斑块分布走向特征,这些指数的变化程度可作为湿地斑块是否受人为影响的重要依据。自然条件(如气候)影响下的湿地空间变化以湿地斑块的均匀消长为主,主要发生在湿地斑块外边界或湿地内部非湿地岛区的周围边界,而非湿地斑块的大面积破碎化。 我们以数学形态学中膨胀与腐蚀图象计算为理论基础,以窗口尺寸为参数,建立了湿地斑块空间消长模拟模型,并以不同窗口尺寸为参数,虚拟模拟了气候等自然条件下三江湿地景观消长过程。实验结果初步表明基于形态学的景观消长模型,适合于气候等自然条件影响下的湿地斑块空间消长模拟、预测。