锡林郭勒煤炭开发对草原景观格局和沙尘活动影响的监测与模拟研究

Ecological environment in Xilingol grassland of Inner Mongolia is sensitive to human activity and climate change. The quality of eco-environment of this region has direct impacts on environmental security of Beijing and northern China. To realize the sustainable development of coal mining and environmental protection is the guarantee of border stability and anti-poverty and the major premise of harmonious society. We, in this study, will use remote sensing technique to monitor the dynamic changes of grassland landscape, determine the impacts of climate change and human activity (coal mining) on grassland landscape patterns and processes and aeolian dust emission in this region. Using different IPCC AR4 scenarios for the future, we will also simulate vegetation response, landscape pattern and process change, and aeolian erosion caused by human activity. We will integrate remote sensing, GPS and geographic information system techniques, employ biogeochemical cycle model (Biome-BGC 4.2) and regional climate model (RegCM 4.2), to carry out studies on the major ecologially environmental issues in Xilingol grassland. This work will realize long-term monotoring and simulation of regional eco-environmental issue, fill the gaps in the studies on the effects of coal mining in Xilingol on landscape patterns and processes and aeolian erosion, and stimulate the corrdinated developemnt of resource exploration, envieonmental protection and social economy growth.

内蒙古锡林郭勒草原区生态环境对人类活动和气候变化敏感。草原生态环境质量直接影响着首都北京和我国北方的生态环境安全，实现该区域矿产开发与草原生态环境保护的可持续发展是维护边陲稳定和脱贫致富的保证，也是构建和谐社会的基本需要。本研究将利用遥感手段监测草原景观动态变化，明确气候变化、人类活动（煤炭开发）对草原景观格局、生态过程和沙尘活动的影响，并模拟IPCC AR4不同排放情景下植被覆盖动态响应，以及人类活动对下垫面改变对景观格局、过程以及沙尘活动的影响。研究将3s技术、Biome-BGC 4.2生物地球化学循环模型和RegCM区域气候模式应用于锡林郭勒草原区域生态环境研究，实现区域生态环境问题的长期监测和模型模拟，填补了内蒙古草原煤炭开发对草原景观格局和过程以及沙尘活动研究的空白,促进煤炭资源开发与生态保护、社会经济的协调发展。

内蒙古锡林郭勒草原区生态环境对人类活动和气候变化敏感。项目从5个方面展开了系统研究：区域环境变化的社会经济背景；区域气候变化及其与草原植被覆盖的关系；基于长时间NDVI序列的草原植被覆盖动态变化研究；煤炭露采对草原生态环境的扰动分析以及区域沙尘天气研究。畜牧业是研究区国民经济的主体，社会经济发展状况分析表明该区人口和养殖业规模伴随着草原垦殖政策出现过较快增长。区域年均温度在空间上表现为由西南向东北逐渐降低；年均温度呈上升趋势，区域间温度差逐渐缩小。年降水量地域间差异较大，年降水量变化总趋势不明显，但波动性较大。Mann-Kendall检验表明年均温度在20世纪70-90年代发生了突变；地区降水量基本呈下降趋势，整个研究区域趋于干化，脆弱化。大部分地区NDVI未呈显著线性增加趋势；而回归系数负值区NDVI持续减少显著，呈恶化态势。LUCC表明煤炭露采对草原生态系统扰动剧烈，采矿作业区（露天采场、剥离区、排土场、矿山工业场地）的面积及占比呈上升趋势，草地的面积及占比不断减少；转移矩阵表明采矿扰动因素中，排土场对LUCC影响较大。区域沙尘天气活动在减弱，沙尘天气是导致能见度下降的重要因素，但不是唯一因素。农用地和自然植被镶嵌区、稀疏植被和灌丛区为主要沙尘源，干涸湖泊也是重要沙尘点源。草原生态环境质量直接影响着首都北京和中国北方生态环境安全，实现该区域矿产开发与草原生态环境保护的可持续发展是维护边陲稳定和脱贫致富的保证，也是构建和谐社会的基本需要。对排土场进行有效复垦，可减缓生态环境破坏速度，对保护脆弱的草原生态系统具有重要意义；草原露采煤炭区LUCC的遥感监测可以准确反映矿区土地利用变化的动态过程和发展趋势，为矿区生态重建提供科学支持。由沙尘源可以推断人类活动对于沙尘的暴发负有重要责任。在全球气候变化的背景下，区域气候暖干化更趋于一致，要求区域的政策制定者需要相应及时地调节生产生活模式，减轻气候变化带来的不利影响。