基于遥感影像分析1989—2019年黄河内蒙古段河冰时空变化

作者:牟献友; 宝山童; 张宝森; 翟涌光; 冀鸿兰
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获取河冰的时空分布信息对黄河流域的防冰减灾和沿海地区的可持续发展具有重要意义。收集了1989年至2019年冬季黄河内蒙古段河道冰的遥感图像数据。提出了归一化未冻水体指数(NDUWI)来去除被归一化雪指数(NDSI)错误划分为河冰的水像素,并确定了用该指数划分河冰和水像素的阈值,采用NDUWI和NDSI的方法提取河冰信息,然后分析了河流冰的时空分布和变化特征。讨论了海勃湾水库运行和河床演变对河冰分布的影响。结果表明,黄河和内蒙古段河冰主要分布在研究区中游(巴彦高勒三湖河口)。自1989年以来,研究区域的河冰经历了三个阶段:平稳期(1989-1997)、扩张期(1998-2000)和萎缩期(2001-2019)。其中,河冰面积在2000年达到峰值,2019年降至最低。在每个分段中,从海勃湾到巴彦高勒(R1段)的河冰分布在2015年之前是稳定的。自2015年以来,受海勃湾水库竣工的影响,河冰面积显著缩小。巴彦高勒至头道拐(R2~R4段)河流冰区变化特征与全段基本一致。在空间上,2015年后,R1段主要纵向收缩,从巴彦高勒到三湖-河口(R2段)的左岸河冰收缩,右岸仍有河流积冰的风险。从三湖到河口再到包头(R3)段全段河冰漫滩的现象非常严重,自2016年以来已经有所缓解。包头头道拐(R4)段主要以局部漫滩为主,主航道自2016年以来一直处于冻结状态。海勃湾水库上游完工后的常规作业可以有效减少下游黄河内蒙古段的河冰漫滩现象。研究成果可为黄河内蒙古段水库的防冰运行和堤防安全隐患调查提供参考。