当前世界环境

介绍

荒漠化是许多国家最严重的问题之一(UNCCD, 2008)。这种现象是由脆弱环境中的进程设置造成的。干旱和半干旱的自然植被资源开发造成土壤侵蚀，导致沙漠化(Mainguet和Letolle, 1998)。源区风蚀导致沙尘暴排放(Gillette et al.， 1980)。植被覆盖的丧失是可能出现沙漠化的第一个景象。

为了确定易受沙漠化影响的地区，可以使用esa模型(Kosmas et al.， 1999)。esa模型基于四个指标，分别代表土壤质量(质地、岩石碎片、排水、母质、土壤深度)、气候(降雨、干旱、各方面)、植被(植物覆盖、火灾风险、侵蚀防护、抗旱性)和管理实践(农村地区、牧场和森林地区的土地利用强度、管理政策)(Ladisa et al.， 2002)。

沙尘暴主要发生在干旱和半干旱地区(Urban et al.， 2009)。沙尘暴对伊朗西部地区有危险影响(Gerivani et al.， 2011)。沙漠化引起的沙尘暴排放(Wang et, 2006)。中东是干旱和半干旱地区，沙尘暴频繁和严重，容易造成沙漠化(Harahsheh, 2001)。当源区域的地面风切变速度超过一个阈值时，就会发生沙尘暴，这是表面特性的函数，例如含有岩石和植被等结构元素的粗糙度元素的存在(Marticorena和Bergametti, 1995)。遥感技术可用于监测土地退化和沙漠化的趋势(Chen等人，1998年)。

材料与方法

伊拉克西部的安巴尔省北部、尼尼微省和萨拉赫丁省被选为研究区域。研究区域如图1所示。

图1:研究区域的位置 点击这里查看图

应用ESAs模型对源区沙漠化严重程度进行了评价。土壤质量、气候质量、植被质量和管理质量是esa模型指标(Basso et al.， 1999;Kosmas et al.， 1999;佐丹奴等人，2002;Ladisa et al.， 2002)。

ESAs模型的土壤质量指数(SQI)根据(a)土壤质地，(b)母质，(c)岩石破碎覆盖度，(d)土壤深度，(e)坡度，(f)排水条件，使用公式1进行计算。

SQI = (texture×parent material×rock fragment×depth×slope×drainage)^1/6..................( 1)

土壤质量指数(SQI)的描述及范围见表1。

表1:描述和范围 土壤质量指数(SQI) 点击这里查看表格

气候质量指数由年平均气温和降水数据提取。公式2用于Bagnold-Gosen干旱指数(BGI)的计算。



式中，BGI为Bagnold-Gosen指数，Ti为第i个月的温度(°C)， Pi为第i个月的月总降水量(mm)， k为第i个月2Ti-Pi > 0的出现频率(%)(Bagnouls and Gaussen, 1952)。基于式3，利用BGI和年平均降雨量生成气候质量栅格层。公式3用于气候质量指数(CQI)的评估。

CQI =(雨量×干旱)^1/2..................( 3)

气候质量指数(CQI)的描述和范围见表2。

表2:描述和范围 气候质量指数(CQI) 点击这里查看表格

esa模型的植被质量指数(VQI)从(a)火灾风险和恢复能力、(b)水土流失防护、(c)抗旱性和(d)植物覆盖等方面进行了评估(Basso et al.， 2010)。利用式4对这四种植被特征进行评价，得到植被质量指数。

VQI =(火险×防侵蚀×抗旱性×植被覆盖)^1/4.............( 4)

各等级植被质量指数(VQI)的描述及取值范围见表3。

表3:每一个的描述和范围 植被质量指数(VQI)等级 点击这里查看表格

EVI被用来表示植被百分率指数。源区域被划分为1平方公里像素。利用红光反射率和近红外反射率计算每个像素点EVI的平均值，使用式5 (Huete et al.， 2002):

以= G (NIR -红色)/ (NIR + C1 C2××红色+蓝色+ L ) .............( 5)

其中，C1和C2为校正粉尘气溶胶散射和吸收的系数，用蓝色带校正红色带中的粉尘气溶胶影响。C1和C2分别设置为6和7.5，而G是增益因子(设置为2.5)，L是冠层背景调整(设置为1.0)(Nagler等人，2005)。

土地利用强度和环境保护政策的执行情况已对任何土地利用类型的每一种土地利用进行了评估。管理质量指数(MQI)采用式6进行评价。

MQI =(土地利用强度×政策执行)^1/2................( 6)

每个管理质量指数(MQI)类别的描述和范围见表4。

表4:每一个的描述和范围 管理质量指数(MQI)等级 点击这里查看表格

确定了土壤、气候、植被等物理环境质量指数和管理质量指数，用于荒漠化环境敏感区的评价。将所得的4个指标相乘，作为ESAI指数(ESAI)的评价公式7。

Esai = (sqi × cqi × vqi × mqi)^1/4.............( 7)

esa的类型和相应的指数范围见表5。

表5:esa的类型和 对应的指标范围 点击这里查看表格

基于ESAs模型，绘制了2003年和2007年伊朗西部沙尘暴源区沙漠化严重程度图(图2)。

之后，提供了2003年和2007年的气象资料，包括伊拉克西部地区气象站的降水和沙尘暴频率以及伊朗西部地区的普遍沙尘暴。

基于RS和GIS数据，利用ESAs模型评价伊拉克西部地区沙漠化严重程度及其与伊朗西部地区普遍沙尘暴的关系。

结果

利用ESAs模型对伊朗西部几个城市沙尘暴源区的沙漠化敏感性进行了评价。对ESAs模型的输入指标进行估算和汇总，得到了整个源区土地利用类型的沙漠化严重程度(表6)。然后，分别合成了2003年和2007年的沙漠化严重程度图(图2)。

图2:对沙漠化的敏感性 2003年(A)和2007年(B)伊拉克西部地区 点击这里查看图

图2显示了2003年(A)和2007年(B)在伊拉克西部安巴尔省北部、尼尼微省和萨拉赫丁省的esa分布情况。

表6显示了2003年和2007年的环境安全服务领域。很明显，大部分研究区没有受到沙漠化的影响;2003年和2007年，这两个等级分别占总面积的63%和55%。与2003年相比，2007年潜在、脆弱和关键地区的百分比有所增加(表6)。

表6:的esa区域2003年和2007年 点击这里查看表格

另一方面，2003年和2007年的气象数据对比表明，2003年和2007年伊朗西部地区分别有2次和5次来自伊拉克的普遍沙尘暴记录。

讨论

伊拉克是伊朗西部沙尘暴的主要来源之一(Prospero et al.， 2002;Kutiel and Furman, 2003;Gerivani et al.， 2011;Karimi et al.， 2012)。沙漠化主要发生在干旱半干旱地区[20]，并造成沙尘暴排放(Wang et .， 2006)。伊拉克西部地区全年降水均发生在冬季(Zakaria et al.， 2012)。

伊拉克西部的地理位置处于干旱地区，其特点是缺水和年降雨量少(Al-Ansari和Knutsson, 2011)，且分布不均匀(FAO, 1987)，被认为是该地区沙尘暴的主要来源(Al-Jumaily和Ebrahim, 2013)。这些地区的雨季从11月开始，几乎在5月结束(Al-Khalidy, 2004)。(Kutiel and Furman, 2003)提到夏季是伊朗沙尘暴频发的季节。伊朗西部几个城市的沙尘暴在春夏季发生较多，源区植被百分比值减少。

与2003年相比，2007年潜在、脆弱和关键地区的百分比有所增加(表6)。与现场观测相比，2003年伊朗西部有两次普遍的沙尘暴记录。现场观测比较表明，2007年伊朗西部地区有五次起源于伊拉克的普遍沙尘暴记录。

沙漠化导致沙尘暴的频率和严重程度增加(Wang et al.， 2006)。

伊拉克2003年的降水量高于长期平均降水量(Darvishi et al.， 2012)。在干旱和半干旱地区，水的可利用性导致植物的生物活性(Lambers et al.， 1998)。在干旱和半干旱地区，降水脉冲是生物活动的重要触发因素(Huxman et al.， 2004)。降水使伊拉克的植物种类建立较好。植物在雨季开始后迅速生长，并作为地被物保留几个月(Herrmann et al.， 2005)。

但伊拉克2007年的干旱事件是自1940年以来最干旱的年份(Trigo et al.， 2010)。干旱导致植被大面积破坏，风蚀扩大(Zhibao et al.， 2000)。从干旱土壤中侵蚀出来的尘埃气溶胶。在干旱期间，植被覆盖水平降低(McTainsh and Strong, 2007)。因此，干旱条件导致源区植被退化加剧，伊朗西部沙尘暴的发生更加频繁。

干旱使植被全部消失。2007年的干旱条件导致源区植被退化和沙漠化。因此，伊朗西部沙尘暴的发生变得更加频繁。但是，沙漠化进程已被一些其他人为活动所加剧。农田废弃(ICARDA, 2013)，过度放牧(Kaul和Thalen, 1971)，建设水坝(Al-Ansari和Knutsson, 2011;Zakaria等人，2012)，而在伊拉克，达到最佳作物生产所需的最高水量(Doell和Siebert, 2002)导致了荒漠化的加剧。

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