福州市湿地动态变化规律及其区域气候的响应模型研究

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湿地是地球生态系统的重要组成部分,也是生态环境保护重要领域。湿地是仅次于森林生态系统的最大碳库,易对气候变化表现出强烈的敏感性而产生变化;湿地是影响气候变化的温室气体的重要“源”或“汇”,在全球气候变暖背景下,湿地变化也会对气候产生一定影响,因此政府把湿地保护纳入国家应对气候变化战略。近年来随着福州地区城市化进程日益加速,生态环境问题逐渐突出,湿地分布发生改变,有必要探讨湿地变化将在多大程度上影响区域气候。为此,试图通过探讨福州市湿地动态变化规律,构建模型分析福州市区域气候对湿地动态变化的响应关系,其结果可为福州市制定湿地在减缓和适应气候变化的措施提供科学依据,以期为推动福州市生态环境的进一步优化提出可行的对策建议。
  以福州市为研究对象,1980—2018年遥感影像、气候数据和实地调查数据为数据源,利用ArcGIS10.3、ENVI5.1、eCognition9.0、MATLAB、SPSS、DPS、Sublime Text等软件分析湿地动态变化规律、福州市区域气象因子变化特征,通过两者之间关联紧密程度分析湿地变化引起的气候响应状况,构建湿地驱动模型模拟未来气候响应趋势,提出福州市湿地保护建议,主要结论为:
  (1)运用面向对象分类法提取1980—2018年福州市遥感影像湿地信息,结合实地调查得到福州市湿地总体分类精度约为91.50%,Kappa系数为0.9321,39年来福州市湿地总面积逐年减少,湿地在2000—2010年变化最为显著,共减少10444hm2。
  (2)气温和降水是区域气候的两个要素,运用Daniel趋势、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波、R/S分析等方法探讨福州市气候变化特征,得到福州39年来气温呈升高趋势,呈现周期性变化,未来呈现持续升高趋势;降水平稳波动,有3个突变点,呈现周期性变化。
  (3)应用相关分析与灰色关联度探讨研究区湿地数据与气候数据的关联,得到不同类型湿地与气候因子的关联度存在差异性,关联度均大于0.5;湿地总面积与气温存在显著负相关关系,与降水的相关关系弱,可见湿地变化对区域气候有影响。
  (4)采用随机森林和支持向量机方法构建湿地面积与区域气候响应模型,结果发现基于随机森林的气温响应模型较为理想,绝对误差值约为0.30,并且2019—2030年福州市总体气温会随着湿地面积的持续缩减呈现上升趋势,需要采取法律、建设、科技和宣传等手段加强湿地保护力度。
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