《全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)》2014年度報(bào)告發(fā)布

年度報(bào)告 ANNUAL REVIEW

《全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)》2014年度報(bào)告發(fā)布

在當(dāng)前全球性生態(tài)環(huán)境問題日益突出的背景下，中國政府高度重視生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和建設(shè)，作為國際地球觀測(cè)組織（GEO）的創(chuàng)始國和聯(lián)合主席國，中國正在努力向世界開放共享其全球地球觀測(cè)數(shù)據(jù)，提供相關(guān)的信息產(chǎn)品和服務(wù)。為積極應(yīng)對(duì)全球變化，科學(xué)技術(shù)部于2013年開始每年公布全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)報(bào)告。

2014年度《全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)報(bào)告》繼續(xù)關(guān)注全球生態(tài)環(huán)境熱點(diǎn)問題以及熱點(diǎn)區(qū)域，在前兩年報(bào)告的基礎(chǔ)上進(jìn)一步繼承和創(chuàng)新，重點(diǎn)選擇了全球大宗糧油作物生產(chǎn)形勢(shì)、大型國際重要濕地、非洲土地覆蓋和中國－東盟區(qū)域生態(tài)環(huán)境四個(gè)專題。

2014年度報(bào)告注重吸收國家“863計(jì)劃”地球觀測(cè)與導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域以及相關(guān)部門的最新科研成果。年報(bào)除使用國外衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)外，還充分利用了中國的氣象、環(huán)境、資源等系列衛(wèi)星連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，保障了年度報(bào)告工作的順利開展。

全球大宗糧油作物主產(chǎn)區(qū)農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)

遙感技術(shù)是在全球范圍實(shí)現(xiàn)宏觀、動(dòng)態(tài)、快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)不可或缺的手段，已廣泛應(yīng)用于大宗糧油作物長勢(shì)監(jiān)測(cè)與產(chǎn)量估測(cè)。全球大宗糧油作物生產(chǎn)形勢(shì)遙感監(jiān)測(cè)所使用的遙感數(shù)據(jù)包括中國環(huán)境與減災(zāi)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星星座（HJ-1）A、B星、高分一號(hào)（GF-1）、資源一號(hào)（ZY-1）02C星、資源三號(hào)（ZY-3）、風(fēng)云二號(hào)（FY-2）、風(fēng)云三號(hào)（FY-3）氣象衛(wèi)星以及美國對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃系統(tǒng)的陸地星和海洋星的中分辨率成像光譜儀( MODIS）、熱帶測(cè)雨衛(wèi)星（TRMM）數(shù)據(jù)。

針對(duì)各大洲糧食主產(chǎn)區(qū)，綜合利用農(nóng)業(yè)氣象條件指標(biāo)和農(nóng)情指標(biāo)（最佳植被狀況指數(shù)、種植耕地比例和復(fù)種指數(shù)）分析作物生育期內(nèi)的變化特點(diǎn)，闡述與其相關(guān)的影響因子。全球大宗糧油作物主產(chǎn)區(qū)包括非洲西部主產(chǎn)區(qū)、南美洲主產(chǎn)區(qū)、北美洲主產(chǎn)區(qū)、南亞與東南亞主產(chǎn)區(qū)、歐洲西部主產(chǎn)區(qū)、歐洲中部與俄羅斯西部主產(chǎn)區(qū)、澳大利亞南部主產(chǎn)區(qū)等全球七個(gè)洲際主產(chǎn)區(qū)以及中國大宗糧油作物主產(chǎn)區(qū)。全球七個(gè)洲際農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)的篩選是基于全球各國的大宗糧油作物總產(chǎn)量以及玉米、水稻、小麥和大豆四種作物種植面積的分布確定的，七個(gè)農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)覆蓋了全球最重要的農(nóng)業(yè)種植區(qū)（見圖1）。

圖1 全球七個(gè)洲際大宗糧油作物主產(chǎn)區(qū)及中國大宗糧油作物主產(chǎn)區(qū)

大型國際重要濕地遙感監(jiān)測(cè)

濕地保護(hù)在全球日益得到重視，2001年后國際重要濕地?cái)?shù)量明顯增長，到2015年5月達(dá)到2193處。但受各國自然地理環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素影響，國際重要濕地的分布在各大洲具有較大差異性。歐洲的國際重要濕地?cái)?shù)量最多，但面積以非洲為最大。同樣，國際重要濕地在各生態(tài)區(qū)的分布也不均一，溫帶生態(tài)區(qū)內(nèi)數(shù)量最多，其次是熱帶各類型生態(tài)區(qū)。

報(bào)告利用2001年和2013年16天間隔的時(shí)間序列MODIS遙感數(shù)據(jù)資料（空間分辨率為250m），對(duì)全球100處大型國際重要濕地進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和分析，結(jié)果表明在100處大型國際重要濕地內(nèi)，非濕地類型占有較大的比重；全球尺度看，濕地面積總體呈現(xiàn)輕度減少（小于1%）；同時(shí)，由于水文、氣候等自然條件的波動(dòng)性導(dǎo)致了濕地內(nèi)各類型在年際間呈現(xiàn)了明顯的波動(dòng)特征。

各大洲之間，除北美洲的國際重要濕地面積略有增加外，其余各洲均表現(xiàn)了不同程度的減少，其中面積變化最大的發(fā)生在南美洲和歐洲，而相對(duì)面積變化最大的是歐洲和大洋洲（濕地減少約3%）（見圖2）。濕地減少的類型主要是森林／灌叢沼澤、季節(jié)性草本沼澤和湖泊。人類活動(dòng)對(duì)這些國際重要濕地的直接影響相對(duì)較小，濕地的變化更多地與氣候條件的波動(dòng)有關(guān)。另外非濕地在非洲、南美洲和大洋洲的國際重耍濕地內(nèi)占有較高的比重（大于53%）。各生態(tài)區(qū)內(nèi)以溫帶草原內(nèi)國際重要濕地內(nèi)的濕地減少比例最大。另外除北方針葉林和苔原生態(tài)區(qū)外，其余4個(gè)生態(tài)區(qū)的國際重要濕地內(nèi)，非濕地都占有較高的比例（大于50%）。

圖2 全球大型國際重要濕地分布

非洲土地覆蓋遙感監(jiān)測(cè)

非洲土地覆蓋制圖空間分辨率為30m，以國內(nèi)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)（6437景）和其他專題數(shù)據(jù)產(chǎn)品為信息源，包括 ①美國陸地衛(wèi)星（Landsat）TM、ETM+和OLI數(shù)據(jù)；②GF-1、ZY-2、ZY-3、HJ-1等國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品；③美國國家航空航天局全球地形數(shù)據(jù)產(chǎn)品（SRTM）；④JRC非洲土壤圖；⑤USGS非洲生態(tài)系統(tǒng)圖；⑥北京師范大學(xué)葉面積指數(shù)數(shù)據(jù)（CLASS-LAI）；⑦美國波士頓大學(xué)葉面積指數(shù)數(shù)據(jù)；⑧英國東安格利亞大學(xué)氣候研究中心全球月降水?dāng)?shù)據(jù)。

報(bào)告利用多種衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)了非洲2014年土地覆蓋狀況，明確了非洲部分國家的土地覆蓋狀況和典型地區(qū)2000年以來的土地覆蓋變化特點(diǎn)。由于未來潛在人口壓力巨大，區(qū)域環(huán)境狀況值得持續(xù)關(guān)注。

1)非洲土地覆蓋劃分為7個(gè)類型，裸地、灌叢、草地和森林是面積占比最大的4個(gè)類型（見圖3）。

2)非洲主要國家土地覆蓋特點(diǎn)差異明顯。尼日利亞的農(nóng)田面積最大，剛果民主共和國（金）的森林面積最大，埃塞俄比亞、蘇丹、安哥拉、南非、乍得等畜牧業(yè)大國，擁有較多的灌叢及草地；維多利亞湖周邊的坦桑尼亞和肯尼亞以及河網(wǎng)密集的剛果（金）、尼日利亞及埃塞俄比亞的水面面積較大。

3)由于氣候變化和人類活動(dòng)影響，非洲典型區(qū)域地表覆蓋狀況顯著變化。2000—2014年，埃及尼羅河流域（從阿斯旺水壩到尼羅河三角洲）農(nóng)田面積凈增加11.19%，隨著水利工程的開展，農(nóng)田面積有增加潛力；維多利亞湖周邊隨著人口不斷增長，以城市為主的人造地表覆蓋面積增加了143.97%；15年間，草原植被在薩赫勒地帶大多數(shù)地區(qū)呈現(xiàn)增長趨勢(shì)，表明全球氣候變化背景下，該地區(qū)降水增加促進(jìn)了植被生長。

圖3 2014年非洲土地覆蓋

中國－東盟區(qū)域生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)

中國已有能力實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多種遙感產(chǎn)品的業(yè)務(wù)化實(shí)時(shí)生產(chǎn)，為生態(tài)環(huán)境信息獲取提供全面、及時(shí)的有力支持。對(duì)2013—2014年中國－東盟區(qū)域生態(tài)環(huán)境主要特征進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，全面評(píng)估中國－東盟區(qū)域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，可為中國－東盟環(huán)境保護(hù)合作、為中國的周邊外交決策、為“一帶一路”的建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐與信息支持。

光、溫、水和植被是區(qū)域生態(tài)環(huán)境最重要的影響因素，是本報(bào)告重要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容。監(jiān)測(cè)區(qū)域?yàn)橹袊?東盟全區(qū)域，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域?yàn)榇箐毓哟螀^(qū)域和瀾滄江-湄公河流域。本報(bào)告利用lkm空間分辨率遙感產(chǎn)品，對(duì)中國-東盟區(qū)域光、溫、水條件與自然植被生長狀態(tài)，以及森林、農(nóng)田等典型植被生態(tài)系統(tǒng)特征進(jìn)行了大尺度監(jiān)測(cè)分析；利用30m空間分辨率數(shù)據(jù)，對(duì)大湄公河次區(qū)域自然災(zāi)害（臺(tái)風(fēng)及林火）及人類活動(dòng)（森林砍伐）對(duì)植被生態(tài)系統(tǒng)的擾動(dòng)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析；利用lkm和30m兩種空間分辨率數(shù)據(jù)對(duì)瀾滄江-湄公河流域水資源狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)與模擬；綜合以上信息并結(jié)合人口與GDP統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了分析與評(píng)估。

本報(bào)告采用的遙感數(shù)據(jù)以中國衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主，所用傳感器包括lkm空間分辨率的中國風(fēng)云三號(hào)衛(wèi)星中分辨率光譜成像儀( FY-3A/B MERSI）、風(fēng)云三號(hào)衛(wèi)星可見光紅外掃描輻射計(jì)( FY-3A/B VIRR）、美國中分辨率成像光譜儀（Terra/Aqua-MODIS）、30m空間分辨率的中國環(huán)境一號(hào)A星和B星CCD、美國陸地資源衛(wèi)星5號(hào)專題制圖儀( Landsat-5 TM）、陸地資源衛(wèi)星8號(hào)陸地成像儀（Landsat-8 OLI）、日本相控陣型L頻段合成孔徑雷達(dá)（ALOS PALSAR），以及日本靜止衛(wèi)星多通道掃描輻射計(jì)（MST-2 VISSR）等?？傆?jì)涉及6萬多軌低分辨率影像，l萬多景高分辨率影像，合計(jì)數(shù)據(jù)量為18TB。時(shí)間跨度為2013年1月—2014年6月。

監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示：

1）中國－東盟區(qū)域年光合有效輻射空間分布呈現(xiàn)出由西南向東北逐漸減少的趨勢(shì)，年光溫生產(chǎn)潛力青藏高原最低，中南半島最高。

2）中國－東盟區(qū)域馬來群島水分條件優(yōu)越，中南半島次之；中國水分條件最差，且降水空間分布極不均勻。

3）中國－東盟區(qū)域典型植被生長季長度由北方寒帶向溫帶、亞熱帶、熱帶生態(tài)類型逐漸增加，NPP呈現(xiàn)由東南向西北地區(qū)逐漸減少的趨勢(shì)。

4）中國－東盟區(qū)域森林總生物量近400億噸，常綠闊葉林和混交林占96.3%，中國、印度尼西亞森林總生物量占區(qū)域總量的3/4以上。

5）中國－東盟區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)度總體較高，大部分耕地種植比例大于95%，東盟地區(qū)農(nóng)氣適宜度高于中國。

● 靳穎_摘編自《全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)》2014年度報(bào)告