怒江流域是全球最为典型的、具有重要生态意义的国际纵向大河流域和高原山地,地形破碎陡峭,"通道-阻隔"效应显著,生态系统极为脆弱,是监测和研究全球变化下水文过程对人文因素响应的重要场所。本项目选择怒江流域(云南段)为研究对象,利用近五十年长时序水文和气象台站数据等资料,结合项目实施期间野外调查,应用遥感技术(RS)、地理信息技术(GIS)、计算机技术以及建模等手段,构建LUCC时空动态模型和LUCC的水文响应模型,揭示怒江流域(云南段)LUCC时空格局、过程和驱动机制及其区域分异规律,以及土地利用变化、气候变化和水文要素的时空格局和动态变化特征与过程及其关联性。通过该研究,可丰富和发展高原山地脆弱环境地表过程的水文效应研究,服务于区域生态安全、水资源安全、环境外交和区域可持续发展。
本项目研发出了一套适合高原山区的土地利用/土地覆被遥感分类方法,采用随机森林分类器综合Landsat TM影像的光谱信息、纹理信息(灰度共生矩阵与地统计)和基于DEM的地形变量(地形校正与直接使用地形变量)等多种信息极大地提高了复杂高山峡谷地形条件下土地利用/土地覆被遥感分类精度。运用TFPW-MK (Trend-free Pre-whitening Mann-Kendall) 检验和重复迭代变化诊断等方法,分析了近几十年来怒江流域气候要素空间格局和变化特征,怒江流域气温和年降水量由北向南总体呈递增,并与海拔呈显著负相关;流域升温趋势显著(0.36℃/10a),年降水量亦呈增多趋势,但总体不显著。利用Mann-Kendall 检验和R/S 分析等时序分析方法,研究了50 多年来(1956-2011) 怒江干流和主要跨境支流南汀河径流、泥沙时空格局及其变化特征,怒江干、支流(南汀河)各站径流和输沙量年内分配极为不均,干流径流和输沙集中程度均略高于支流(南汀河);干流和支流(南汀河)年径流量和输沙量均呈上升趋势,干流径流和输沙变点、支流(南汀河)输沙变点均出现于1980年代。在此基础上,结合地理信息技术(GIS)、计算机技术以及建模等技术手段,构建了怒江流域高山峡谷地形的LUCC 时空动态模型和流域SWAT水文模型,揭示了怒江流域(云南段)LUCC 时空格局、过程和驱动机制及其区域分异规律,以及水文要素对气候变化和土地利用变化的响应机理。本项目研究成果将丰富和发展高原山地脆弱环境地表过程的水文效应研究,服务于区域生态安全、水资源安全、环境外交和区域可持续发展。