楊 瑤，王宗敏，楊海波，王 飛，李瑞芬

（鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州450001）

1 引 言

黃河是中國的母親河，黃河流域的水資源問題一直是我國的一個核心議題［1］。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水資源的過度使用引發(fā)了許多水問題，如水資源短缺、干旱、洪澇災(zāi)害等［2］。同時黃河含沙量較高，極易造成河槽淤積，情況嚴(yán)重時會在部分河段形成“二級懸河”［3］。面對這些問題，在黃河流域因地制宜開展了大量的水利工程建設(shè)，這些水利工程對于黃河流域水資源的合理配置、調(diào)水調(diào)沙、防洪抗旱等都發(fā)揮著重要作用。了解黃河流域沿線湖庫水體面積的變化情況，可為黃河流域水庫調(diào)水調(diào)沙工作提供數(shù)據(jù)參考，為水庫的科學(xué)調(diào)度提供依據(jù)［4］。

國內(nèi)學(xué)者對黃河流域水資源變化做了大量的研究。段水強(qiáng)等［5］選用Landsat衛(wèi)星影像和水位監(jiān)測以及降水、徑流等數(shù)據(jù)對黃河源區(qū)1976—2014年的湖泊變化以及與氣候的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行了分析和研究；車向紅［6］選用MODIS數(shù)據(jù)結(jié)合多種水體提取方法對青藏高原湖泊面積變化進(jìn)行了逐年和逐月的分析，得出青藏高原湖泊面積呈現(xiàn)整體擴(kuò)張趨勢的結(jié)論；朱大崗等［7］通過研究黃河源區(qū)湖泊變化及影響因素指出，氣溫升高引起冰川加速融化和凍土層變薄，導(dǎo)致湖泊來水增加引起湖泊面積增長；黃玉勝等［8］研究了龍羊峽和劉家峽梯級水庫聯(lián)合調(diào)度對水環(huán)境的影響。

本文通過研究黃河流域內(nèi)外共107個氣象站點(diǎn)在1980—2014年的降水、氣溫，揭示黃河流域近35 a的降水與氣溫時空變化特征；研究黃河干流6個大型湖庫的水體面積與周邊植被變化特征，并分析水體面積、植被與氣象數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，揭示黃河流域在氣候變化背景下的水庫水面與植被動態(tài)變化特征。

2 數(shù)據(jù)與方法

2．1 數(shù) 據(jù)

黃河流域分布著大量的水利工程，選擇6個大型湖庫為研究區(qū)域，包括位于上游的鄂陵湖、扎陵湖、龍羊峽水庫和劉家峽水庫，中游的小浪底水庫，以及下游的東平湖，位置分布如圖1所示。

對于大型湖泊庫區(qū)面積變化和植被變化的研究，有多種遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)可以選擇。本文主要采用美國陸地衛(wèi)星（Landsat）系列遙感數(shù)據(jù)［9］，由于研究的時間區(qū)間為1980—2014年，因此主要選用Landsat-5衛(wèi)星、Landsat-7衛(wèi)星，Landsat-8衛(wèi)星的遙感數(shù)據(jù)來獲取各個湖庫水面面積信息和植被變化信息。為研究黃河干流大型湖庫周圍的氣候變化特征，本文選取了黃河流域內(nèi)的73個氣象站、流域外的34個氣象站在1980—2014年的日降雨數(shù)據(jù)和日平均氣溫數(shù)據(jù)，氣象站點(diǎn)的分布如圖1所示。

2．2 方 法

水體提取是水體遙感監(jiān)測的重要組成部分［10］。對于Landsat TM遙感影像來說，水體提取方法是以水體和其他地物在遙感影像不同波段上光譜特征差異為基礎(chǔ)，構(gòu)造水體提取模型區(qū)分水體和非水體［11］。本文主要采用了水體指數(shù)法和植被指數(shù)法，水體指數(shù)法是在單波段閾值法和多波段譜間關(guān)系法基礎(chǔ)上提出來的綜合方法［12］，基于水體指數(shù)法，徐涵秋全面分析了各個地物的反射特性及水體在綠光波段和中紅外波段波譜特征，提出改進(jìn)的歸一化差異水體指數(shù)MNDWI的計(jì)算方法，公式為

式中：Green代表綠光波段；MIR代表中紅外波段。

歸一化植被指數(shù)法是以植被在紅光波段與近紅外波段的反射率不同，且植被與水體在這兩個波段上的變化趨勢不同為基礎(chǔ)提出的［13］。歸一化植被指數(shù)NDVI的計(jì)算公式為

式中：Red代表紅光波段；NIR代表近紅外波段。

通過設(shè)置NDVI的閾值可以把水體和植被區(qū)分開來。使用此方法對水體周邊的植被分析具有較好的效果。

對黃河流域的氣象特征統(tǒng)計(jì)主要利用ARCGIS空間分析模塊的克里金插值方法，對107個氣象站點(diǎn)逐月插值，分別計(jì)算降水和氣溫的多年平均值，從而分析黃河流域近35 a來的氣溫和降水的時空變化特征。

3 結(jié) 果

3．1 降水與氣溫時空變化特征

黃河流域年降水量變化趨勢如圖2（a）所示，年降水量最低值出現(xiàn)在1997年（347．44 mm），最高值出現(xiàn)在2003年（566．44 mm）。黃河流域年降水量整體上呈現(xiàn)出先下降后上升的變化趨勢，線性傾向率分別為-18．15 mm／10 a 與29．98 mm／10 a，總體上呈波動性變化。由5 a滑動平均降水量可以得知，1980—1992年呈波動平衡狀態(tài)，1992—2001年波動下降趨勢相對明顯，2001—2007年，有著十分明顯的上升趨勢，2007—2014年又呈現(xiàn)波動平衡狀態(tài)。為統(tǒng)計(jì)黃河流域每10 a年均降水量的變化情況，選擇1985—2014年30 a作為研究對象，統(tǒng)計(jì)每10 a的年均降水量，并生成等值線圖，分析三個時段年均降水量的變化情況。黃河流域多年平均降水量等值線如圖2（b）所示，可以看出，三個時段的多年平均降水量等值線整體呈現(xiàn)西北方先后退至東南方向，又向西北方前進(jìn)的趨勢，其中年降水量為400 mm和600 mm等值線尤為明顯。由此表明，在這三個時段，流域的多年平均降水量整體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，這與年降水量的時間序列變化趨勢相吻合。

三個時段不同降水量區(qū)間所占面積比例的具體變化見表1，由三個時段數(shù)據(jù)相比較可以得出，年降水量小于200 mm的區(qū)間面積先減少了2．64%，后增加了4．33%；年降水量處于200～400 mm的區(qū)間面積比例先增加了5．03%，然后又大幅減少了12．44%；年降水量處于400～600 mm的區(qū)間面積比例先略微減少了2．66%，又略微增加了2．31%；年降水量處于600～800 mm的區(qū)間面積先略微減少了0．57%，又大幅增加了5．29%；年降水量大于800 mm的區(qū)域面積比例先略微減少后略微增加，減幅和增幅比例分別為0．14%和0．49%。通過圖2（a）計(jì)算得到黃河流域三個時期的年降水量的整體平均值分別為437、426、451 mm，表明黃河流域近30 a來的年平均降水量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。

黃河流域1980—2014年平均氣溫變化趨勢如圖3（a）所示，最低值出現(xiàn)在 1984 年（6．135 ℃），最高值出現(xiàn)在1998年與2006年，均為8．330℃。黃河流域年平均氣溫整體上呈波動上升趨勢，線性傾向率為0．441℃／10 a，并且年平均氣溫呈現(xiàn)出明顯的階段性變化。由 5 a滑動平均氣溫可得，1980—1986年、1991—1997年、2002—2014年年均氣溫呈波動平衡狀態(tài)，而 1986—1991年、1997—2002年呈明顯上升趨勢。把1985—2014年的年平均氣溫分三個時段，每個時段統(tǒng)計(jì)10 a的年平均氣溫，并生成等值線圖，如圖3（b）所示。疊加分析三個時段中氣溫的變化，三個時段的年平均氣溫等值線整體呈現(xiàn)逐漸向西北方向推進(jìn)趨勢，其中前兩個時段中沒有出現(xiàn)15℃的等值線。由此表明，在這三個時段，流域的氣溫整體上呈現(xiàn)上升趨勢，與年平均氣溫的時間序列變化趨勢相吻合。

表1 三個時段不同降水量區(qū)間所占面積比例

三個時段不同溫度區(qū)間所占面積比例的具體變化見表2，可以看出，平均氣溫低于0℃的區(qū)域面積比例不斷減少；0～5℃區(qū)域面積比例先減少后增加，減幅和增幅比例分別為0．73%和0．38%；5～10℃的區(qū)域面積比例整體呈不斷減少趨勢，30 a內(nèi)減少了7．08%；10～15℃的區(qū)域面積比例整體呈不斷增加趨勢，30 a內(nèi)增加了9．03%；15℃以上區(qū)域只出現(xiàn)在第三個時期，即只有最近10 a存在，區(qū)域面積比例增幅為0．85%。通過圖3（a）計(jì)算得到的黃河流域內(nèi)三個時段的氣溫的整體平均值為 6．965、7．646、7．799 ℃，說明黃河流域近30 a來的平均氣溫呈現(xiàn)不斷上升趨勢，與氣溫的時間序列相一致。

表2 三個時段不同溫度區(qū)間所占面積比例

3．2 湖庫水體面積變化特征

本文針對黃河干流上6個大型湖庫，分5個研究區(qū)域?qū)λw面積變化進(jìn)行長時間序列的分析，選取的影像集中在6—9月，以確保時段的一致性。各湖庫水體面積變化趨勢如圖4所示。

鄂陵湖與扎陵湖水體面積變化特征的研究，需要考慮周邊大量中小型湖泊的影響，兩湖泊各向外做2 km的緩沖區(qū)域，統(tǒng)計(jì)包括緩沖區(qū)在內(nèi)的所有面積大于1萬m2的湖面作為鄂陵湖和扎陵湖的水域面積。鄂陵湖水體面積變化如圖4（a）所示。1987—2002年總體呈平穩(wěn)趨勢，在620 km2左右變化，2003年和2004年，水域面積突然降低，2003年達(dá)到最低，2004—2012年總體呈上升趨勢，水域面積持續(xù)增加，2012年增至最大面積，面積增幅為12．2%。通過遙感圖發(fā)現(xiàn)，2003年和2004年，鄂陵湖東南側(cè)有明顯的陸化趨勢?？傮w上，鄂陵湖在過去27 a間，呈現(xiàn)四個階段的變化過程，穩(wěn)定（1987—1993年）—萎縮（1993—2004年）—擴(kuò)張（2004—2012年）—下降（2012—2014年）。 2005年之后，鄂陵湖湖面出現(xiàn)明顯擴(kuò)張，主要的擴(kuò)張位置位于黃河鄂陵湖口處。扎陵湖水體面積變化如圖4（a）所示，扎陵湖與鄂陵湖總體變化趨勢相似，但存在差異，1987—2003年總體呈平穩(wěn)下降趨勢，2002年降幅增加，到2003年降至最低。2003年水體面積開始回升，2003—2013年整體呈現(xiàn)波動上升趨勢，僅在2007年和2011年出現(xiàn)下降趨勢，但下降趨勢僅持續(xù)1 a，2010年開始水域面積出現(xiàn)大幅增長，但增長僅持續(xù)1 a，之后又開始大幅下降。

龍羊峽水庫水體面積變化如圖4（b）所示，總體上，龍羊峽水庫在1987—2014年研究時段內(nèi)擴(kuò)張趨勢明顯。1987—1994年，其水體面積呈現(xiàn)大幅持續(xù)上升狀態(tài)，從 1987年的 184．1 km2增至 1994年的261．0 km2，增長率為 41．8%。 1994年水域面積開始出現(xiàn)大幅下降，到 1995年降至最低 204．8 km2，2000—2004年相對比較平穩(wěn)，2004—2006年間，龍羊峽水庫水域面積大幅增加，至2006年增加到358．8 km2，增長率為38%。2006—2008年，水面面積又呈現(xiàn)下降趨勢。2008年之后，龍羊峽水庫水面面積呈現(xiàn)波動性遞增趨勢。

以龍羊峽水庫的運(yùn)行時間為界，劉家峽水庫分為單庫運(yùn)行和聯(lián)合運(yùn)行兩個時期。本文主要研究聯(lián)合運(yùn)行時期的劉家峽水庫水體面積變化情況，如圖4（c）所示。劉家峽水庫的水體面積變化可分為以下幾個階段：1989—1992年，水域面積總體呈下降趨勢，而在1992—1993年間，水域面積很快就恢復(fù)至原來的水平113．4 km2；1993—1994 年，水域面積呈現(xiàn)略微下降狀態(tài)，1995年之后的一段時間，相應(yīng)數(shù)據(jù)資料缺失，但1995—2001年總體仍能看出很明顯的大幅度下降趨勢；2002—2011年其水體面積總體呈現(xiàn)平穩(wěn)趨勢，在100 km2上下波動，但是在2007—2009年間水域面積出現(xiàn)明顯的下降狀態(tài)；2012—2015年水庫水域面積呈現(xiàn)明顯的先增加后下降的狀態(tài)?？傮w上，劉家峽水庫水體面積呈現(xiàn)平穩(wěn)波動性變化，并呈下降趨勢。

小浪底水庫水體面積變化如圖4（d）所示。針對小浪底水庫統(tǒng)計(jì)水域面積時，選取2002年以來調(diào)水調(diào)沙前的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。通過對2002—2014年小浪底水庫水域面積的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，小浪底水庫的水域面積變化分為幾個階段：2002—2007年，水域面積總體呈波動性變化；2007—2009年，水域面積呈平穩(wěn)上升趨勢，面積由2007 年的 167．2 km2增加到 2009 年的 181．2 km2；在2010年有所減少，2010—2013年小浪底水庫水體面積呈現(xiàn)平穩(wěn)增加趨勢；在2014年又驟降至169 km2。

2000年之前，東平湖區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)不足，部分?jǐn)?shù)據(jù)選用其他月份進(jìn)行代替，1999年由于數(shù)據(jù)缺失嚴(yán)重，未參與計(jì)算。東平湖湖泊面積變化如圖4（e）所示，分析發(fā)現(xiàn)東平湖的面積變化分為幾個階段：1986—1990年呈大幅波動趨勢，1990年水體面積突然增加到29 a來最高水平；1990—1993年呈下降趨勢，降至近30 a歷史最低，面積僅為46 km2左右；1994年水體面積又恢復(fù)至相對較高的水平，1994—2001年，東平湖水體面積呈現(xiàn)波動性變化保持相對穩(wěn)定；2001—2003年水體面積呈現(xiàn)下降趨勢，而在2004年，水域面積很快就恢復(fù)至原來的水平；2004—2014年，水庫水體面積幾乎保持不變，水域面積相對比較平穩(wěn)?？傮w來看，2003年之前，東平湖水域面積受氣象因素影響較大，產(chǎn)生了較大幅度的變化，2003年之后，受小浪底水庫調(diào)節(jié)的影響，水域面積變化相對平穩(wěn)。

3．3 湖庫周邊植被變化特征

選擇質(zhì)量較好的NDVI遙感影像對黃河流域干流的湖庫進(jìn)行植被變化特征分析，由于東平湖的遙感影像質(zhì)量較差且缺失嚴(yán)重，所以此處僅對剩余的5個湖庫進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)5個湖庫的NDVI空間分布存在較大差異。

3．3．1 鄂陵湖

鄂陵湖周邊NDVI分布如圖5（a）所示。

1990—2014年中，每隔4～5 a選取一副質(zhì)量較好的NDVI影像，對鄂陵湖周邊的植被變化進(jìn)行對比分析。從圖中可以明顯看出，在2004年，鄂陵湖周邊NDVI分布存在一個突變的現(xiàn)象，大部分區(qū)域?qū)?yīng)NDVI閾值范圍減?。?0．05～0．18，黃色覆蓋區(qū)域），NDVI指數(shù)較大區(qū)域（綠色覆蓋區(qū)域）分布離散且面積比重降低，說明在這一時期鄂陵湖周邊植被覆蓋區(qū)域發(fā)生明顯的減小現(xiàn)象。但就1990—2014年間的NDVI分布整體情況來看，鄂陵湖緩沖區(qū)范圍內(nèi)NDVI空間分布基本一致，植被覆蓋呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的發(fā)展趨勢。

鄂陵湖周邊的NDVI均值變化如圖5（b）所示。該區(qū)域NDVI整體波動較大。在1994—2000年，NDVI均值呈增長趨勢，但在2000—2004年，NDVI均值不斷下降，這可能與當(dāng)年降雨量偏低有關(guān)。到2005年NDVI均值劇增，到2009年維持穩(wěn)定，維持一年后又開始下降，于2012年下降至最低，之后開始上升。

3．3．2 扎陵湖

扎陵湖周邊NDVI分布如圖6（a）所示。

在1990—2014年，NDVI分布總體基本也呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的發(fā)展趨勢，整體空間分布趨勢無較大變化。除了在2004年湖泊南部NDVI分布發(fā)生突變減小至0．00～0．10 范圍內(nèi)（黃色覆蓋區(qū)域）外，自 2004 年后扎陵湖南部 NDVI明顯增大，由 0．10～0．20的閾值范圍（淺綠色覆蓋區(qū)域）增大至0．20～0．73的閾值區(qū)間（綠色及深綠色覆蓋區(qū)域），反映出此時期南部區(qū)域植被覆蓋面積明顯增大的現(xiàn)象。

扎陵湖周邊的NDVI均值變化如圖6（b）所示。扎陵湖緩沖區(qū)的NDVI均值變化趨勢同鄂陵湖相近，不多做介紹。

3．3．3 龍羊峽水庫

龍羊峽水庫周邊NDVI分布如圖 7（a）所示。1987—2014年，龍羊峽水庫周邊NDVI空間分布存在較為復(fù)雜的變化情況，大致可分為兩個不同變化時段。1987—2003年，NDVI整體分布呈現(xiàn)多個區(qū)域明顯減小的現(xiàn)象，尤其是龍羊峽水庫東部與東南部；2003年以后NDVI整體呈增大趨勢，在水庫北部與東南部變化最為明顯，大部分地表NDVI閾值范圍由原來的-0．07～0．10（黃色覆蓋）增大至 0．10～1．00（淺綠色與深綠色覆蓋區(qū)域），尤其是在2014年植被覆蓋面積達(dá)到最大。此外，依據(jù)圖7（a），1993年與2009分別為兩個時段內(nèi)NDVI整體最低的年份，而造成此現(xiàn)象最直接的原因是選取的是5、6月份的NDVI影像，并非植被生長最為茂盛的7、8月份。其次，與相應(yīng)時期的降雨、氣溫等也有密不可分的聯(lián)系。

龍羊峽水庫周邊NDVI均值變化如圖7（b）所示?？梢钥闯?，與鄂陵湖和扎陵湖周邊的NDVI均值相比，龍羊峽水庫周邊的NDVI均值整體偏低，說明龍羊峽水庫周邊的植被覆蓋相對薄弱。1987—2002年，NDVI均值呈現(xiàn)大幅度的先下降后上升趨勢，1994年下降至28 a最低水平。2002—2014年整體呈波動上升趨勢，僅在2002年與2007年出現(xiàn)較大幅度的下降，但很快又恢復(fù)到下降前水平。2012年開始出現(xiàn)大幅度增長，到2014年增加至28 a最高水平，增長率達(dá)74%?？傮w來看，龍羊峽水庫周邊NDVI均值呈波動增長趨勢。

3．3．4 劉家峽水庫

劉家峽水庫周邊NDVI分布如圖8（a）所示。劉家峽水庫周邊南部NDVI值明顯大于北部，整體植被覆蓋情況更好。1990—2013年，該區(qū)域NDVI整體分布呈現(xiàn)較為復(fù)雜的波動變化。與1990年相比，1992年劉家峽水庫周邊0．00～0．20閾值范圍覆蓋區(qū)域呈明顯擴(kuò)張態(tài)勢，NDVI空間分布整體顏色偏黃，NDVI值降低，說明在1990—1992年間植被覆蓋呈減小趨勢。到1994年，水庫周邊區(qū)域NDVI整體分布恢復(fù)到與1990年相近水平。2001年，劉家峽水庫水體西南部NDVI值域增大至-0．04～0．00，北部及東北部較之 1994年NDVI明顯降低。2004年植被覆蓋整體情況非常好，尤其是北部顏色明顯加深變?yōu)榫G色，NDVI整體分布在0．20～0．40之間，植被呈現(xiàn)增加趨勢。 在2008年整體區(qū)域NDVI又發(fā)生降低現(xiàn)象，與2004年相比，北部植被覆蓋衰減變化最為嚴(yán)重。到2013年，NDVI整體分布在0．40～0．76范圍內(nèi)（深綠色覆蓋區(qū)域），表明在此階段植被覆蓋面積增加顯著。

劉家峽水庫周邊NDVI均值變化如圖8（b）所示?？梢钥闯鯪DVI均值在1990—1994年呈現(xiàn)波動性變化狀態(tài)，1994—2000年呈下降趨勢，2000—2004年NDVI均值一開始是保持不變處于穩(wěn)定狀態(tài)，之后開始不斷增長，到2004年達(dá)到14 a來均值最高。但在2005年NDVI均值又突然大幅下降，2005—2012年劉家峽水庫NDVI均值呈波動性變化趨勢，2012年之后呈現(xiàn)波動性增長趨勢，在2013年NDVI均值達(dá)到研究時間段內(nèi)最大值?？傮w來看，劉家峽水庫周邊NDVI均值呈現(xiàn)波動性增長趨勢。

3．3．5 小浪底水庫

小浪底水庫周邊 NDVI分布如圖 9（a）所示。2002—2007年，小浪底水庫周邊的NDVI閾值整體呈現(xiàn)多個區(qū)域明顯增加的現(xiàn)象，尤其是小浪底水庫西南部與東南部；與2007年相比，小浪底水庫西南部閾值在 2010 年從 0．35～0．50 驟降至 0．10～0．35，說明小浪底水庫西南部植被覆蓋衰減變化最為嚴(yán)重。至2014年小浪底水庫周邊整體閾值減小，該減小趨勢在小浪底水庫東部尤為顯著，該趨勢可能與本年所選7月份遙感影像有關(guān)，部分植被還不是很旺盛。

小浪底水庫周邊NDVI均值變化如圖9（b）所示。在2002—2007年，NDVI均值呈現(xiàn)增加趨勢，2006—2007年間大幅度增加，增長率達(dá)到27．5%，2007年NDVI均值達(dá)到研究時段的最大值0．41；2007—2011年不斷下降，年下降比率為43．8%；2011—2013年NDVI均值有所增加，2014年均值又下降至接近2002年水平。

3．4 水體面積和植被與氣象數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析

為研究湖庫水體面積、植被指數(shù)與氣象數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，從6個湖庫中選擇數(shù)據(jù)序列長且質(zhì)量相對較好的湖庫作為研究對象，對水體面積、NDVI與氣溫、降水量進(jìn)行相關(guān)性分析。

3．4．1 水體面積與氣象數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析

黃河上游研究區(qū)域有鄂陵湖、扎陵湖、龍羊峽水庫、劉家峽水庫，為了方便統(tǒng)計(jì)和驗(yàn)證，選取一湖一庫即鄂陵湖和龍羊峽水庫，對水體面積與氣象數(shù)據(jù)的相關(guān)性進(jìn)行分析。鄂陵湖多年水體面積與氣溫、降水量的關(guān)系如圖10所示?？梢钥闯?，氣溫、降水兩個氣象要素與鄂陵湖水體面積的相關(guān)性均不高。水體面積與氣溫的相關(guān)系數(shù)為0．515，置信度 0．98，略高于與降水的相關(guān)系數(shù)0．434。這可能與鄂陵湖的地理位置有關(guān)，鄂陵湖位于青藏高原，湖面海拔達(dá)4 272 m，年降水量少，湖水的主要補(bǔ)給來源于冰川融水，而冰川融化又與氣溫關(guān)系密切，所以相對于降水，氣溫與水體面積的相關(guān)性略高。

與其他5個湖庫相比，龍羊峽水庫區(qū)域的數(shù)據(jù)資料更多，遙感影像的質(zhì)量也更高。龍羊峽水庫多年水體面積與氣溫、降水量的相關(guān)關(guān)系如圖11所示。整體來看，水體面積與氣溫的相關(guān)性遠(yuǎn)高于降水量。龍羊峽水庫水體面積與年平均氣溫相關(guān)系數(shù)高達(dá)0．784，與降水量相關(guān)系數(shù)僅為0．218，且置信度低于0．95。對比鄂陵湖與龍羊峽水庫發(fā)現(xiàn)，龍羊峽水庫與氣溫的相關(guān)性高于鄂陵湖，但與降水的相關(guān)性低于鄂陵湖。為了科學(xué)地研究降水對水體面積的影響，根據(jù)龍羊峽水庫獲取影像的具體日期，統(tǒng)計(jì)了其前3個月降水量數(shù)據(jù)，再與龍羊峽水庫水體面積變化進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)兩者的相關(guān)系數(shù)仍然不大，可見氣溫對龍羊峽水庫水體面積的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水。究其原因，一方面龍羊峽水庫位于黃河上游，有冰川融水的補(bǔ)給；另一方面鄂陵湖水庫處于其上游，上游來水以及水庫之間的調(diào)度也會影響龍羊峽水庫的水體面積。

3．4．2 湖庫周邊NDVI均值與氣象數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析

本節(jié)主要分析NDVI均值與氣溫、降水量的關(guān)系。由于小浪底水庫的數(shù)據(jù)較少，東平湖的數(shù)據(jù)質(zhì)量不好，水面之上有很多云層覆蓋，不能得到足夠多有效的數(shù)據(jù)，因此主要研究其他4個區(qū)域，兩湖兩庫周邊NDVI均值與氣溫的關(guān)系如圖12所示?？煽闯鰟⒓覎{水庫周邊NDVI均值與氣溫的相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0．581，扎陵湖與龍羊峽次之，相關(guān)系數(shù)分別為 0．525、0．520，鄂陵湖相關(guān)系數(shù)為 0．509，4 個湖庫擬合置信度均大于0．95。通過對這4個湖庫的NDVI均值與降水量進(jìn)行線性擬合發(fā)現(xiàn)其相關(guān)系數(shù)遠(yuǎn)小于0．5，且置信度均低于0．95。由此得出，氣溫變化是影響黃河上游研究區(qū)域NDVI的主要?dú)庀笠蛩?。對?個湖庫的地理位置發(fā)現(xiàn)，越往黃河下游年平均氣溫越高，NDVI均值與氣溫的相關(guān)系數(shù)越大，說明湖庫周邊植被的生長受氣溫的影響遠(yuǎn)大于降水。

4 結(jié) 論

黃河流域30 a來年平均氣溫總體呈上升趨勢，年降水量呈先下降后增加趨勢。1985—2014年的三個時段年平均氣溫等值線整體呈向上游逐漸移動的趨勢，三個時段的年平均氣溫增加與年平均氣溫的時間序列變化一致。三個時段的多年平均降水量等值線表現(xiàn)為第一個時期到第二個時期整體向上游方向移動，第二個時期到第三個時期整體向下游方向移動，三個時期的多年平均降水量表現(xiàn)為先減少后增加，與年降水量變化趨勢一致。

鄂陵湖的水體面積在過去27 a間，呈現(xiàn)四個階段的變化過程，穩(wěn)定（1987—1993年）—萎縮（1993—2004年）—擴(kuò)張（2004—2012年）—下降（2012—2014年），總體呈平穩(wěn)增加趨勢。扎陵湖與鄂陵湖的水體面積變化過程類似，但是增幅較?。积堁驆{水庫水體面積總體呈波動性快速上升趨勢；劉家峽水庫水體面積總體呈波動性變化，其中1989—2002年呈大幅波動變化，在2002年之后波動性較之前小，近10 a維持平穩(wěn)波動變化；小浪底水庫水體面積從2002年開始，總體呈波動性穩(wěn)定變化趨勢；東平湖在1995年之前水體面積呈現(xiàn)大幅升高和降低情況，1995—2005年呈現(xiàn)小幅波動變化趨勢，2005年之后東平湖呈現(xiàn)相對穩(wěn)定變化趨勢。

黃河上游的鄂陵湖和扎陵湖周邊的植被總體上呈現(xiàn)波動性增加趨勢，NDVI均值和最大值保持相對一致性；龍羊峽水庫植被整體較其他研究區(qū)域薄弱，但是植被呈現(xiàn)波動性增長趨勢；劉家峽水庫NDVI均值整體呈波動性變大趨勢；小浪底水庫周邊NDVI均值波動變化較大。

鄂陵湖、龍羊峽水庫水體面積與氣溫的相關(guān)性均優(yōu)于與降水的相關(guān)性，氣溫是影響湖庫水體面積的主要?dú)庀笠蛩?。NDVI與水體面積類似，受氣溫影響更大，且越靠近下游相關(guān)系數(shù)越大。黃河上游研究區(qū)域年平均氣溫是影響NDVI均值變化的主要原因。

本研究存在一些不足之處。首先，文章的研究區(qū)域僅選擇了黃河流域6個湖庫，未能全面反映黃河流域的整體情況。其次，本文主要采用了長時間序列的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，研究的是年際變化，對于年內(nèi)的水體面積變化和NDVI變化并不能如實(shí)的反映。