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过程设置造成的。干旱和半干旱自然植被资源的开发导致土壤侵蚀，导致沙漠化(Mainguet和Letolle, 1998)。源区风蚀导致沙尘暴排放(Gillette et al.， 1980)。植被的消失可能是荒漠化的第一个征兆。

为了识别易受沙漠化影响的地区，可以使用ESAs模型(Kosmas等，1999)。ESAs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、方面)、植被(植被覆盖、火灾风险、侵蚀防护、抗旱能力)和管理措施(农村地区土地利用强度、牧场和森林区域，管理政策)(Ladisa et al.， 2002)。

沙尘暴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等人，2011年)。沙漠化导致沙尘暴排放(Wang et al.， 2006)。中东是一个干旱和半干旱地区，频繁和严重的沙尘暴导致沙漠化(Harahsheh, 2001)。当源区域的地面风切变速度超过阈值时，就会发生沙尘暴，阈值是地表属性的函数，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荒漠化的趋势(Chen et al.， 1998)。

材料和方法

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

应用ESAs模型对源区荒漠化程度进行了评价。土壤质量、气候质量、植被质量和管理质量是ESAs模型指标(Basso et al.， 1999;Kosmas等人，1999年;Giordano等人，2002年;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)岩屑覆盖，(d)土壤深度，(e)坡度和(f)排水条件计算，使用公式1。

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

土壤质量指数(SQI)的描述和范围如表1所示。

利用年平均气温和降水量数据提取气候质量指数。采用式2计算Bagnold-Gosen干旱指数(BGI)。



式中，BGI为Bagnold-Gosen指数，Ti为第i个月的气温(°C)， Pi为第i个月的月总降水量(mm)， k为第i个月2Ti-Pi >条件出现的频率(%)(Bagnouls and Gaussen, 1952)。根据公式3，利用华大基因和年平均降雨量生成气候质量栅格层。采用式3进行气候质量指数(CQI)评价。

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

气候质量指数(CQI)的描述和范围如表2所示。

对ESAs模型的植被质量指数(VQI)进行了评估，包括:(a)火灾风险和恢复能力，(b)土壤侵蚀保护，(c)抗旱性和(d)植被覆盖(Basso et al.， 2010)。利用方程4对这四个植被特征进行评价，得到植被质量指数。

VQI =(火灾风险×侵蚀防护×抗旱性×植被覆盖)^1／4.............( 4)

各类植被质量指数(VQI)的描述及范围如表3所示。

利用EVI来表示植被百分率指数。源区域被划分为1平方公里像素。利用红色和近红外反射率计算每个像素的EVI平均值，使用公式5 (Huete et al.， 2002):

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

式中，C1和C2为设计用于校正粉尘气溶胶散射和吸收的系数，使用蓝色波段校正红色波段的粉尘气溶胶影响。C1和C2分别设为6和7.5,G为增益因子(设为2.5)，L为冠层背景调整因子(设为1.0)(Nagler et al.， 2005)。

对每种土地利用类型的土地利用强度和环境保护政策的执行情况进行了评估。采用式6对管理质量指数(MQI)进行评价。

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

表4显示了每个管理质量指数(MQI)类的描述和范围。

确定了物理环境质量指数(土壤、气候、植被)和管理质量指数，以评价沙漠化环境敏感区(欧空局)。将推导出的四个指数相乘，以评价ESAI指数(ESAI)，如式7。

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

esa的类型和指标范围如表5所示。

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

之后，提供了2003年和2007年伊拉克西部气象站的降水和沙尘暴频率以及伊朗西部普遍存在的沙尘暴等气象资料。

本研究基于RS和GIS数据，利用ESAs模型对伊拉克西部地区沙漠化严重程度及其与伊朗西部普遍沙尘暴发生的关系进行了评估。

结果

ESAs模型已被用于评估伊朗西部几个城市沙尘暴源地区的沙漠化敏感性。对ESAs模型的输入指标进行估计和总结，以编制整个源区土地利用类型的荒漠化严重程度(表6)。然后，分别合成了2003年和2007年的荒漠化严重程度图(图2)。

另一方面，2003年和2007年的气象数据对比表明，2003年和2007年伊朗西部分别有2次和5次源自伊拉克的无尘尘暴记录。

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和Furman, 2003年;Gerivani et al.， 2011;Karimi等人，2012)。沙漠化主要发生在干旱和半干旱地区[20]，并引起沙尘暴排放(Wang et al.， 2006)。伊拉克西部地区每年的降水都发生在冬季(Zakaria et al.， 2012)。

伊拉克西部的地理位置是干旱地区，其特点是缺水和年降雨量低(Al-Ansari和Knutsson, 2011)，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)。这些地区的雨季开始于11月，接近结束于5月(Al-Khalidy, 2004)。(Kutiel and Furman, 2003)提到夏天是伊朗沙尘暴频繁发生的时间。伊朗西部若干城市春季和夏季沙尘暴发生频率较高，源头地区的植被百分比值有所减少。

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年在伊朗西部地区有两次普遍的沙尘暴记录。现场观测对比显示，2007年在伊朗西部地区有五次来自伊拉克的沙尘暴记录。

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降水量平均值(Darvishi et al.， 2012)。在干旱和半干旱地区，水分的可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)。降水使植物在伊拉克更好地生长。植物在雨季开始后迅速生长，并作为地被植物保留几个月(Herrmann et al.， 2005)。

但是伊拉克2007年的干旱是自1940年以来最干旱的一年(Trigo et al.， 2010)。干旱导致植被覆盖广泛破坏，风蚀扩大(Zhibao et al.， 2000)。从干旱的土壤中侵蚀而成的灰尘气溶胶。在干旱时期，植被覆盖水平降低(McTainsh和Strong, 2007)。因此，干旱条件导致源区植被退化增加，伊朗西部沙尘暴的发生变得更加频繁。

干旱使植被完全消失了。2007年的干旱导致了源区植被退化和荒漠化。因此，伊朗西部的沙尘暴变得更加频繁。但是，沙漠化进程已被证明是由于其他一些人类活动而加剧的。农田荒废(ICARDA, 2013)，过度放牧(Kaul和Thalen, 1971)，建设水坝(Al-Ansari和Knutsson, 2011;Zakaria等人，2012年)和最佳作物生产所需的最高水量(Doell和Siebert, 2002年)已经在伊拉克被记录，导致荒漠化加剧。

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