1985-2015年美國Tampa Bay流域景觀生態(tài)風險態(tài)勢研判

劉永超, 李加林,2, 史小麗, 袁麒翔,4, 浦瑞良, 楊 磊

(1.寧波大學 地理與空間信息技術系, 浙江 寧波 315211; 2.浙江省海洋文化與經濟研究中心,浙江 寧波 315211; 3.寧波大學 學報編輯部, 浙江 寧波 315211; 4.象山縣海洋與漁業(yè)局海洋資源管理中心, 浙江 象山 315700; 5.南佛羅里達大學 地理系, 美國 佛羅里達 坦帕 33620)

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1985-2015年美國Tampa Bay流域景觀生態(tài)風險態(tài)勢研判

劉永超1, 李加林1,2, 史小麗3, 袁麒翔1,4, 浦瑞良5, 楊 磊1

(1.寧波大學 地理與空間信息技術系, 浙江 寧波 315211; 2.浙江省海洋文化與經濟研究中心,浙江 寧波 315211; 3.寧波大學 學報編輯部, 浙江 寧波 315211; 4.象山縣海洋與漁業(yè)局海洋資源管理中心, 浙江 象山 315700; 5.南佛羅里達大學 地理系, 美國 佛羅里達 坦帕 33620)

摘要：[目的] 探究坦帕灣流域景觀生態(tài)風險的時空變化態(tài)勢,為中國港灣流域開發(fā)利用與保護規(guī)劃提供科學借鑒。[方法] 以1985,1995,2005及2015年4個時期的TM/OLI遙感影像為主要數據源,結合土地利用數據,構建景觀生態(tài)風險格局演變模型,對美國坦帕灣流域景觀格局及生態(tài)風險的時空特征進行了分析。[結果] (1) 研究期間,坦帕灣流域人工景觀面積明顯大于自然景觀面積。 (2) 1985年,坦帕灣流域景觀低、較低等級生態(tài)風險區(qū)占流域總面積的24.16%和20.30%。1995年以后,低、較低等級生態(tài)風險區(qū)面積均有減少,中等生態(tài)風險區(qū)面積顯著增加。至2015年,高、較高等級生態(tài)風險區(qū)面積與前20 a相比仍在增加。 (3) 30 a來坦帕灣流域內的生態(tài)風險等級由低向高轉變的總面積為3 210.84 km2,約占全流域總面積的48.65%,較高、高生態(tài)風險等級沿港灣海域一側區(qū)域繼續(xù)擴張,大陸一側東北部逐漸零星出現。[結論] 受人類活動的影響,近30 a來坦帕灣流域景觀及生態(tài)風險格局時空變化顯著,但后10 a生態(tài)風險等級上升速率明顯低于前20 a,說明人類在開發(fā)利用港灣資源的同時,也逐漸注重港灣流域生態(tài)環(huán)境的保護與管理。

關鍵詞：景觀格局; 生態(tài)風險; 空間分析; Tampa Bay流域

文獻參數： 劉永超, 李加林, 史小麗, 等.1985—2015年美國Tampa Bay流域景觀生態(tài)風險態(tài)勢研判 [J].水土保持通報，2016,36(3)：125-130.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2016.03.023

生態(tài)風險評價是隨著環(huán)境管理目標和環(huán)境觀念的轉變而逐漸興起并得到發(fā)展的一個新的研究領域。生態(tài)風險評價通過了解各種生態(tài)系統的特點，評估不同生態(tài)系統遭遇風險的可能性及受到生態(tài)危害的大小，確定其抵抗風險的能力，為風險管理提供科學依據和技術支持[1]。科學的生態(tài)風險評價及風險格局演化分析對建立生態(tài)風險預警機制、降低生態(tài)風險概率[2]，促進流域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。20世紀90年代以來，國內外學者開展了較多的流域生態(tài)研究，主要涉及生態(tài)風險綜合評估[3-5]，道路[6]、城市化[7]對流域景觀的影響，干旱區(qū)內陸河流[8-9]、湖泊[10]的生態(tài)風險分析，海岸濕地景觀格局與景觀生態(tài)建設[11-12]以及生態(tài)學視野下流域土地利用研究[13]等，但較少有景觀尺度的流域生態(tài)風險時空分異評價研究見文獻[14]。坦帕灣流域位于美國東南佛羅里達半島中段海岸西部，受熱帶海洋氣團與極地大陸氣團交替控制，屬熱帶氣候與亞熱帶氣候的過渡地帶，該區(qū)域開發(fā)歷史悠久，長期的人類活動使流域生態(tài)環(huán)境受到了不同程度的影響和破壞。本文擬以坦帕灣流域為研究區(qū)，構建流域景觀生態(tài)風險指數，對1985—2015年以人類生產、生活開發(fā)利用活動為主要風險源的景觀利用進行生態(tài)風險格局演化分析，探明研究區(qū)生態(tài)風險的時空變化態(tài)勢，以期為中國港灣流域開發(fā)利用與保護規(guī)劃提供科學借鑒。

1研究區(qū)概況

坦帕灣是美國東南部的一個大型天然海灣，地理位置介于27°30′—28°15′ N和83°00′—81°45′ W，由希爾斯堡灣、舊坦帕灣、中坦帕灣和低坦帕灣這4部分組成。行政上包含了佛羅里達州派內拉斯縣、希爾斯伯勒縣的大部分區(qū)域，馬納提縣、帕斯科縣、波爾克縣以及薩拉索塔縣的局部地區(qū)。坦帕灣是佛羅里達州最大的開放型河口，灣口至灣頂的長度約為56 km，寬度約為8～16 km，水面面積為1 030 km2，平均深度小于4 m。坦帕灣底部多泥沙，流入河流較多，年平均河流水量約為63 m3/s，包括Hillsborough，Alafia，Manatee，Little Manatee河在內的100多條大小河流，流域面積約為6 600 km2，水體總體積約為4.00×109m3。

本研究所指的坦帕灣流域范圍選用美國坦帕灣水圖網中的流域矢量數據為界[15]，包括了坦帕、圣彼得斯堡、清水等十幾座中小型城市，面積2 560 km2，人口約300萬。全區(qū)地勢平坦，多年平均降水量1 100 mm，蒸發(fā)量1 200 mm，河流分散。6 000 a前 Manasota人就在坦帕灣沿岸定居，19世紀以來，坦帕灣地區(qū)的舊坦帕灣、希爾斯堡灣以及中坦帕灣沿岸城市化進程加快，導致海洋環(huán)境污染、海水動力條件失衡、港灣生態(tài)環(huán)境破壞等，使可持續(xù)發(fā)展受到嚴峻挑戰(zhàn)。近幾十年，坦帕灣交通隨著航道清淤工程和跨海大橋的建設而非常發(fā)達，港口經濟逐漸成為坦帕灣的重要發(fā)展方向，港灣周邊的房地產開發(fā)、港口建設、漁業(yè)發(fā)展等對港灣自然景觀生態(tài)過程造成了更為顯著的影響。然而20世紀90年代以來，坦帕灣推行海灣保護計劃并配套采取一系列的港灣保護與管理方案，生態(tài)環(huán)境得到一定程度改善。

2數據與方法

2.1景觀格局數據來源及處理

以1985，1995，2005及2015年的TM/OLI遙感影像為基礎數據，空間分辨率為30 m，每年包含2景影像，影像行列號為16-41和17-41。采用的Landsat影像數據都由美國地質調查局(USGS)網站[16]、地理空間數據云網站[17]免費提供，其中TM影像為美國陸地衛(wèi)星landsat-5拍攝，共7個波段，OLI影像為2013年最新發(fā)射的美國陸地衛(wèi)星landsat-8所獲取，共9個波段。在Envi 4.7軟件的支持下，以坦帕灣1∶5萬地形圖為基準并結合GPS野外調查控制點對4期TM/OLI遙感影像數據進行綜合校正處理，為保證校正精度，采用三次多項式模型，選取容易識別、且每年幾乎沒有變化的地物標志(如橋梁的端點，道路的交叉點及圍墾的邊界點等)作為地面控制點，每景影像的控制點>10個，且均勻分布在影像上。重采樣方式選擇雙線性內插，使得校正結果的總均方根誤差<0.5個像元。在此基礎上，參考坦帕灣河口保護計劃官方網站提供的佛羅里達州土地利用/土地覆被矢量數據[18]，將研究區(qū)的景觀類型劃分為建設用地、娛樂休閑用地、未利用地、耕地與牧場、河流與湖泊、林地及灘涂與沼澤，利用eCognition Developer 8.7基于樣本的分類方式進行初步分類，通過分類后比較法[19]以及人機交互式解譯等方法，借助ArcGIS 10.2對分類結果進行校對、更正，得到研究區(qū)1985—2015年的景觀格局矢量圖。在此基礎上，對4期遙感圖像的分類結果進行精度檢驗，分別在每幅景觀類型圖中產生檢驗點200個，解譯精度為0.87，達到研究需求。最后將不同時期的各類型景觀作為流域生態(tài)風險的受體，在此基礎上建立生態(tài)風險指數，利用ArcGIS 10.2中的Spatial Analyst及Geostatistical Analyst工具，得到坦帕灣流域的生態(tài)風險指數空間分布圖，對其生態(tài)風險時空變化特征進行分析。

人類活動導致的流域景觀生態(tài)風險格局演變分析可以表示為流域景觀的生態(tài)脆弱性和風險受體對風險源的響應程度函數式[20]，其中包括干擾度指數、破碎度指數、分離度指數、優(yōu)勢度指數、損失度指數。結合研究區(qū)的實際情況，同時在借鑒已有研究成果[21-22]的基礎上，采用專家打分法，將研究區(qū)的景觀類型脆弱性分為7級，由低到高分別為建設用地、林地、耕地與牧場、河流與湖泊、娛樂休閑用地、灘涂與沼澤和未利用地，歸一化處理后得到各類景觀類型的脆弱度指數Fi(表1)。并利用ArcGIS 10.2及Fragstats 3.4軟件的相關功能，分別提取1985—2015年各景觀類型面積及斑塊數，參照張學斌等[20]的計算公式，得到坦帕灣流域1985，1995，2005，2015年各景觀類型的景觀格局指數(表1)。

表1　美國坦帕灣流域1985，1995，2005，2015年景觀格局指數

2.2生態(tài)風險分析方法

結合已有相關研究經驗[23-24]，并綜合考慮研究區(qū)范圍及處理工作量的大小，將研究區(qū)劃分為20 km×20 km的風險小區(qū)采樣方格，運用等間距系統采樣法，落在研究區(qū)范圍內的風險小區(qū)共117個。計算每一個風險小區(qū)的綜合生態(tài)風險指數，將其作為該小區(qū)中心質點的生態(tài)風險水平。

計算景觀指數并構建綜合的景觀生態(tài)風險指數[20]來表征一個樣地內綜合的生態(tài)損失的相對大小，通過采樣的方法將景觀的空間格局轉化為空間化的生態(tài)風險變量。在此過程中，引入景觀各組分的面積比重，由景觀干擾度指數和景觀脆弱度指數來構建景觀生態(tài)風險指數，其計算公式如下：

(1)

式中：ERIi——第i個風險小區(qū)的景觀生態(tài)風險指數；Ri——i類景觀的損失度指數；Aki——第k個風險小區(qū)內景觀類型i的面積(km2)；Ak——第k個風險小區(qū)的面積(km2)；N——風險小區(qū)內景觀類型的數目。

在此基礎上，得出坦帕灣流域117個風險小區(qū)1985，1995，2005及2015年的生態(tài)風險指數采樣數據，并對其變異函數進行理論模型的最優(yōu)擬合。然后選取高斯模型并進行相關參數設置，運用ArcGIS 10.2的地統計分析模塊，通過Kriging進行區(qū)域生態(tài)風險的空間分析。為便于比較不同時期的生態(tài)風險 的大小變化情況，在此采用相對指標法進行計算和空間模擬，對風險小區(qū)的生態(tài)風險指數進行自然斷點等距劃分，等級間隔為0.018，共5個等級：低生態(tài)風險區(qū)(ERI<0.035)，較低生態(tài)風險區(qū)(0.035≤ERI<0.053)，中生態(tài)風險區(qū)(0.053≤ERI<0.071)，較高生態(tài)風險區(qū)(0.071≤ERI<0.089)，高生態(tài)風險區(qū)(ERI≥0.089)。最后利用ArcGIS 10.2中的空間疊加分析功能，將研究區(qū)各時段生態(tài)風險等級分布圖進行疊加，得到坦帕灣流域生態(tài)風險等級圖，并定量分析生態(tài)風險轉化面積和速率。

3結果與分析

3.1景觀格局時空變化

根據遙感解譯結果可以看出(附圖1)，1985—2015年，坦帕灣流域隨著人類活動對其資源環(huán)境時空控制力的提升景觀格局變化顯著，且人工景觀面積明顯大于自然景觀面積，具體表現出建設用地、娛樂休閑用地和未利用地等人工景觀面積不斷增加，河流與湖泊、林地、灘涂與沼澤等自然景觀面積不斷減少的態(tài)勢(圖1)。各景觀類型中，30 a來面積減少最多的為耕地與牧場，凈減少量為138.40 km2。面積增加最多的為建設用地，占整個研究區(qū)景觀類型增加總量的80.63%，娛樂休閑用地和未利用地雖有所增加，但相對建設用地而言，優(yōu)勢并不明顯。特別是1995年以來研究區(qū)人類活動及港灣資源利用趨勢繼續(xù)加快，使境內的派內拉斯和希爾斯伯勒縣近海平原都市圈發(fā)展較為成熟，重點開發(fā)區(qū)域也轉移至帕斯科縣東南部、波爾克縣西部和薩拉索塔縣北部，人工景觀主導地位進一步強化，成為影響流域景觀格局演變的重要因素。

圖1　1985-2015年美國坦帕灣流域景觀結構及面積構成變化

從景觀類型的斑塊數量上看(圖2)，1985—2015年各景觀類型的斑塊數量均有變化，從1985年的3820個增加到2015年的4 131個，其中以建設用地減少最為明顯，由1985年的583個減少至2015年的489個，減少率達19.22%。此外，河流與湖泊累計增加64個，是斑塊數量動態(tài)變化僅次于建設用地的景觀類型。變化最小的景觀類型是灘涂與沼澤。這說明受流域人居環(huán)境開發(fā)空間的限制，坦帕灣西部、北部沿海區(qū)域在人類活動的干擾下，建設用地斑塊數量減少，破碎度降低，景觀類型由復雜、異質和不連續(xù)的斑塊鑲嵌體向單一、均質和連續(xù)的人工景觀密集整體變化。另外，坦帕灣林地因水系襯砌、牧場開發(fā)等導致天然林與紅樹林破壞，造成林地景觀干擾度指數上升，使破碎度波動加大，但優(yōu)勢景觀仍為林地、建設用地，可以看出坦帕灣在城市化的進程中，同時也注意了對自然景觀的維護與保育。

圖2　1985-2015年美國坦帕灣流域各景觀類型斑塊數量變化

3.2景觀生態(tài)風險格局時空分異

研究期間，坦帕灣流域生態(tài)風險等級變化較大(附圖2)，對生態(tài)風險指數的分級所占面積進行了統計。

可以看出，1985—2015年研究區(qū)高生態(tài)風險區(qū)主要分布在：舊坦帕灣派內拉斯縣東南部、希爾斯堡灣希爾斯伯勒縣西岸中部近海低地區(qū)域、中坦帕灣馬納提縣西北部及希爾斯伯勒西南部。該區(qū)域是佛羅里達州開發(fā)較早的區(qū)域，形成了以“克利爾沃特市、圣彼得斯堡市、坦帕市”為中心的都市圈，人口眾多，交通發(fā)達，建成區(qū)面積較大，是人類活動最為劇烈的區(qū)域，因此生態(tài)風險最高。低生態(tài)風險區(qū)向馬納提東北部、希爾斯伯勒東南部和波爾克西南部3縣交界地帶及帕斯科縣附近遷移，面積減少1 229.24 km2，所占比例下降28.41%，這是由于20世紀90年代房地產開發(fā)建設快速轉移至此，景觀人工化強度顯著變化。較低生態(tài)風險區(qū)向希爾斯伯勒縣東北方向推進，面積增加531.8 km2；分布在流域下游港灣海岸的中生態(tài)風險區(qū)向河口不斷收縮，同時，流域內的高生態(tài)風險區(qū)，被較高生態(tài)風險區(qū)包圍，面積逐漸增加；較高生態(tài)風險區(qū)主要分布在派內拉斯縣、舊坦帕灣沿岸、希爾斯堡灣及中坦帕灣海岸帶，所占比例增加至15.86%；高生態(tài)風險區(qū)在派內拉斯縣和希爾斯伯勒縣擴展為大片區(qū)域，面積增加370.50 km2，所占比例上升8.56%，這也說明港灣都市圈的交通路網修建、城鎮(zhèn)化推進提升了該區(qū)域的生態(tài)風險等級，重點發(fā)展產業(yè)項目的戰(zhàn)略性轉移亦推動了流域景觀生態(tài)風險發(fā)生改變的速度。

流域各等級生態(tài)風險面積變化差異較大，且主要集中在1995年以后。1985年以低、較低生態(tài)風險面積為主，高生態(tài)風險面積較小。2005年低、較高生態(tài)風險面積減小，而較低、高生態(tài)風險面積增加，流域生態(tài)風險由低等級為主導演化為低、較低與高等級并存的態(tài)勢。研究區(qū)內陸流域上游地區(qū)帕斯科中南部以及馬納提縣東南部林地景觀類型廣布，生態(tài)風險程度低，其中部分地區(qū)景觀類型是以耕地與牧場為主，脆弱度較高，導致出現較低生態(tài)風險區(qū)；海岸平原區(qū)開發(fā)歷史悠久，城市化水平高，人口稠密，人工景觀廣布，生態(tài)風險加大。尤其是20世紀90年代以來，該區(qū)房地產開發(fā)、港口建設、漁業(yè)發(fā)展等對耕地的需求加大，使港灣資源環(huán)境開發(fā)過度，人類活動作為一種外在力量疊加于自然景觀演變之上，加劇了流域生態(tài)環(huán)境的惡化。與此同時重點產業(yè)繼續(xù)發(fā)展，雖然海灣保護計劃已經實施，但受生態(tài)環(huán)境惡化逆轉周期較長的影響，近10 a的高、較高等級生態(tài)風險區(qū)面積與前20 a相比仍在增加。

3.3景觀生態(tài)風險等級轉化分析

30 a間各等級生態(tài)風險區(qū)的面積增減交替演變，在此將4個不同時期的生態(tài)風險等級分布圖按照時間順序進行疊加，得到生態(tài)風險等級轉移矩陣，進而得出1985—1995,1995—2005,2005—2015以及1985—2015年各生態(tài)等級轉化面積和速率的動態(tài)變化情況(圖3)。

對各時段相互轉化量進行分析，總體來看，1985—2015年整個流域的生態(tài)風險等級由低向高轉變的總面積為3 210.84 km2，約占全流域總面積的48.65%。其中，變化最大的是由低到較低等級的轉變，轉化面積達1 396.45 km2，此類變化主要分布在內陸帕斯科縣中部、波爾克縣西南部、馬納提縣東北部以及希爾斯伯勒縣東部地區(qū)，這說明隨著人類干擾強度的深化，較多的林地景觀被生態(tài)風險等級較高的耕地與牧場、建設用地等景觀類型所替代，使生態(tài)風險指數上升。可以看出，坦帕灣流域在過去的30 a間，生態(tài)風險等級在整體上呈現出逐步增高的趨勢。

注：A低生態(tài)風險區(qū)； B較低生態(tài)風險區(qū)； C中生態(tài)風險區(qū)； D較高生態(tài)風險區(qū)； E高生態(tài)風險區(qū)。

1985—1995年生態(tài)風險等級由低到高轉變的面積為852.61 km2，其中以中到較高等級最為明顯，年均轉化速率為33.35 km2/a，表明人類活動對該區(qū)的生態(tài)影響逐步增大，并且隨著人類對流域下游派內拉斯縣、舊坦帕灣以及希爾斯伯灣的開發(fā)利用強度加大，生態(tài)風險等級呈現由海岸帶向內陸呈半環(huán)狀遞增趨勢。1995—2005年，生態(tài)風險等級由低到高轉變的速率為1985—1995年的1.23倍，此類轉化主要集中在舊坦帕灣、希爾斯堡灣以及派內拉斯縣大部分區(qū)域。2005—2015年在前10 a的基礎上生態(tài)風險等級由低到高累積增長速率為143.19 km2/a，是前20 a變化速率的75.23%。對比前后3個時段的生態(tài)風險等級變化情況可知，1985—1995年由中到較高、較高到高的轉變速率較快，分別為33.35,29.57 km2/a，主要分布在中坦帕灣局部地區(qū)、希爾斯伯勒縣西北部、派內拉斯縣中南部以及舊坦帕灣、希爾斯堡灣一帶。1995—2005年，變化最大的是低到較低生態(tài)風險區(qū)的轉化，其轉化速率較前10 a有所增加，而2005—2015年，變化較大的為低到較低、較低到中的轉變，轉變速率累計達106.58 km2/a，在研究區(qū)均有分布。可以看出，這些較大面積的生態(tài)等級轉化源于坦帕灣流域城市化進程加快、大都市圈與重點產業(yè)戰(zhàn)略轉移發(fā)展，使土地利用與景觀結構受干擾程度逐漸增加，不同景觀類型之間及邊界的變更越來越復雜，導致生態(tài)風險等級轉化速率遞增。而1985—2005和2005—2015年，年均轉化速率分別為26.08，17.94 km2/a，且近10 a生態(tài)風險等級上升速率明顯低于前20 a，說明人類在開發(fā)利用港灣資源的同時，也逐漸注重海灣生態(tài)環(huán)境的保護與管理。

4結 論

(1) 在研究時段內，坦帕灣流域隨著人類活動對其資源環(huán)境時空控制力提升景觀格局變化顯著，且人工景觀面積明顯大于自然景觀面積，具體表現出建設用地、娛樂休閑用地和未利用地等人工景觀面積不斷增加，河流與湖泊、林地、灘涂與沼澤等自然景觀面積不斷減少的態(tài)勢。另外，1995年以后坦帕灣流域派內拉斯和希爾斯伯勒縣沿海平原都市圈發(fā)展較為成熟，重點開發(fā)區(qū)域也轉移至帕斯科縣東南部、波爾克縣西部、薩拉索塔縣北部，使人工景觀的主導地位進一步強化。

(2) 近30 a來，研究區(qū)的景觀生態(tài)風險在時間演變過程上發(fā)生了顯著的變化。1985年，坦帕灣流域景觀以低、較低等級生態(tài)風險區(qū)為主，分別占全流域總面積的24.16%和20.30%，20世紀90年代以后，隨著港灣城鎮(zhèn)化的快速推進，自然景觀的人工控制程度加強，使帕斯科縣東部、馬納提縣西南部和波爾克縣西部的生態(tài)風險發(fā)生變化，尤其是低、較低等級生態(tài)風險區(qū)面積均有減少，中等生態(tài)風險區(qū)面積顯著增加。至2015年，重點產業(yè)繼續(xù)發(fā)展的同時，雖然海灣保護計劃已經實施，但受生態(tài)環(huán)境惡化逆轉周期較長的影響，高、較高等級生態(tài)風險區(qū)面積與前20 a相比仍在增加。

(3) 1985—2015年的30 a間，研究區(qū)內的景觀生態(tài)風險在空間分布格局上發(fā)生了顯著的變化。整個流域內的生態(tài)風險等級由低向高轉變的總面積為3 210.84 km2，約占全流域總面積的48.65%，較高、高生態(tài)風險等級沿港灣海域一側區(qū)域繼續(xù)擴張，在大陸一側東北部逐漸零星出現，占據了原有的中、較低等級的生態(tài)風險區(qū)域，到2015年，較高、高生態(tài)風險區(qū)域在港灣海岸地帶更為集中分布。而1985—2005年和2005—2015年，年均轉化速率分別為26.08，17.94 km2/a，且近10 a生態(tài)風險等級上升速率明顯低于前20 a，說明人類在開發(fā)利用港灣資源的同時，也逐漸注重港灣生態(tài)環(huán)境的保護與管理。

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收稿日期：2015-06-08修回日期：2015-07-30

通訊作者：李加林(1973—),男(漢族),浙江省臺州市人,博士，教授,博士生導師,主要從事海岸帶開發(fā)與保護研究。E-mail: nbnj2001@163.com。

文獻標識碼：A

文章編號：1000-288X(2016)03-0125-06

中圖分類號：Q149, X826

Landscape Ecological Risk Assessment in Tampa Bay Watershed of America During 1985-2015

LIU Yongchao1, LI Jialin1,2, SHI Xiaoli3, YUAN Qixiang1,4, PU Ruiliang5, YANG Lei1

(1.DepartmentofGeography&SpatialInformationTechniques,NingboUniversity,Ningbo,Zhejiang315211,China; 2.ResearchCenterforMarineCultureandEconomyofZhejiangProvince,Ningbo,Zhejiang315211,China; 3.EditorialDepartmentofJournalofNingboUniversity,Ningbo,Zhejiang315211,China; 4.CenterforMarineResourceManagement,OceanandFisheryBureauofXiangshanCounty,Xiangshan,Zhejiang315700,China; 5.DepartmentofGeography,UniversityofSouthFlorida,Tampa33620,USA)

Abstract：[Objective] We study the landscape ecological risk in Tampa Bay watershed of America at temporal and spatial scale in order to provide scientific reference for exploitation, utilization and protection of Chinese harbor basin. [Methods] The TM/OLI remote sensing data in Tampa Bay watershed in 1985, 1995, 2005 and 2015 and the land use data were collected as the main data source, the landscape ecological risk evolution model was constructed, and the temporal and spatial characteristics of landscape pattern and ecological risk in Tampa Bay watershed was analyzed. [Results] (1) The area of artificial landscape was significantly larger than the area of natural landscape. (2) In 1985, the low and relative low ecological risk area accounted for 24.16% and 20.30%, respectively, in the Tampa Bay watershed. After 1995, the low and relative low ecological risk area was decreased, while the moderate ecological risk area was increased significantly. High and relative high ecological risk area was keep increasing until 2015. (3) During the last 30 years, about 3 210.84 km2 of low ecological risk area was converted to high risk area, which accounted for 48.65% of the total area in the whole basin. The high ecological risk area expanded along the harbor side, and sporadic distributed in the mainland side of the Northeast area. [Conclusion] Impacted by human activities, the changes of landscape pattern and ecological risk in the Tampa Bay basin watershed was great during the past 30 years. The increasing rate of ecological risk level within the later 10 years was significantly lower than that at the initial 20 years. More attention has been paid on the protection and management of the ecological environment with the development and utilization of resources in the harbor.

Keywords:landscape pattern; ecological risk; spatial analysis; Tampa Bay watershed

資助項目：國家自然科學基金項目“人工地貌建設對港灣海岸地貌景觀演化的影響比較研究:以中國浙江象山港與美國佛羅里達坦帕灣為例”(41471004)， “圍墾影響下的象山港潮汐汊道潮盆系統沉積動力學研究”(41171073); 浙江省自然科學基金項目“圍墾影響下的象山港潮汐汊道潮灘過程研究”(Y5110321); 浙江省大學生科技創(chuàng)新活動計劃暨新苗人才計劃項目(2016R405073)； 寧波大學研究生科研創(chuàng)新基金項目(G16082)

第一作者：劉永超(1990—),男(漢族),甘肅省慶陽市人,碩士研究生,研究方向為海岸帶資源環(huán)境保護與利用。E-mail:lycgeo@163.com。

綜合研究