東北地理所完成1992-2020年中國紅樹林光污染變化監測
紅樹林是生長在熱帶、亞熱帶海岸潮間帶或河流入海口的木本植物群落，具有防風消浪、保護灘涂、凈化海水和促淤造陸等重要作用，是國際上濕地生態保育和生物多樣性保護的重要對象。近幾十年紅樹林保護受到全球政府的重視，面積穩步增加，但是紅樹林仍面臨一些列的威脅。光污染是隱秘性較強的一種威脅，被定義為“引入人造光導致的夜間環境中自然光水平的改變”。自然界中物種有著趨光性或避光性，夜光可能打亂部分生物的晝夜節律，因此，光污染可以改變物種的數量和行為。已有研究表明鳥類、兩棲動物、無脊椎動物以及魚類等紅樹林中主要的消費者對光照較為敏感。由于光污染，紅樹林生態系統的生物多樣性可能會嚴重退化，從而進一步增加紅樹林生態系統的脆弱性。迄今為止還沒有研究對紅樹林受光污染情況進行監測。
針對上述問題，東北地理所曾海航、賈明明等研究人員利用DMSP-OLS和NPP-VIIRS夜光數據，結合中國科學院紅樹林數據集(CAS_Mangroves)，對近30年來我國紅樹林受光污染情況進行變化檢測。該研究首先通過統計方法，基于兩種夜光數據的建立連續光污染圖；然后，將時間序列光污染圖與紅樹林分布圖疊加，獲得中國光污染紅樹林的時空分布，統計分析光污染紅樹林的時空變化；最后，統計分析各省區各保護區紅樹林受光污染變化情況。結果表明，從1992年到2020年，中國受光污染的紅樹林面積增加了12112公頃，受光污染影響比例從12%上升到52%，這與中國東南部沿海城市化有直接關系。
圖1 1992-2002年中國紅樹林光污染統計
在中國各省區中，污染面積凈增加最多的是廣西，為4086公頃，其次是廣東(3365公頃)和海南(2944公頃)。凈增加比例最多的是浙江，達到99%，其次是海南(66%)和福建(59%)。臺灣則是紅樹林受光污染影響最嚴重的省份，在臺灣，1992年87%的紅樹林受到光污染。自2010年以來，臺灣省的所有紅樹林都受到了光污染的影響。研究中涉及的7個自然保護區中的4個受光污染比例低于全省平均水平，3個受光污染比例高于全省平均水平。從受光污染比例凈增長角度看，6個自然保護區污染比例的凈增長低于其所在省份。因此，建立自然保護區對防止紅樹林光污染是有效的。
圖2 2020年中國紅樹林光污染狀況
該研究首次概述了1992-2020年間中國紅樹林光污染狀況，首次獲得了中國紅樹林受光污染情況時空數據。全面的信息可以支持相關的研究，并有助于在中國和其他發展中國家的沿海地區制定適用的管理戰略。這項研究中生成的數據集將通過谷歌地球引擎云平臺免費發布，可用于中國和全球紅樹林保護和管理的其他研究，數據連接：https://zenghaihang.users.earthengine.app/view/chinamangroveforestlightpollution.
本研究由東北地理所碩士研究生曾海航、賈明明副研究員、張蓉博士、王宗明研究員、毛德華研究員、任春穎研究員、趙傳朋博士共同完成,得到國家自然科學基金委員會(No.42171372, No.42171379, No.42101399和No. 42001383)、中國科學院青年創新促進會(No.2021227)、國家地球系統科學數據中心(www.geodata.cn)共同資助。相關結果發表在國際期刊Frontiers in Marine Science.
論文信息
Zeng, H., Jia, M., Zhang, R., Wang, Z., Mao, D., Ren, C., & Zhao, C. Monitoring light pollution changes of China's mangrove forests during 1992-2020 using nighttime light data. Frontiers in Marine Science, 10, 733.
論文全文鏈接
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2023.1187702/full
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