温度变化对植被和水资源可用性的时间序列分析和影响评估：马来西亚巴昆-穆鲁姆集水区的案例研究

过去几年来，马来西亚砂拉越州拉让河流域（Rajang River Basin）的巴昆-穆鲁姆（BM）集水区受到 城市化、全球变暖和气候变化的严重威胁 。

拟解决的科学问题

该研究旨在评估马来西亚砂拉越州的巴昆-穆鲁姆集水区 地表温度（LST）变化对植被和水体的影响 ，并评估它们之间的相关性。选择巴昆-穆鲁姆地区是因为该地区受气候条件的严重影响。

创新点

• 研究提供了一种新颖的方法来量化气候变化和土地覆盖变化对于水文系统的影响，这对于水资源管理和气候变化适应性规划具有重要意义。

• 通过使用时间序列分析和水文模型，研究提供了一种全面的框架来评估气候变化和土地覆盖变化对于水文系统的影响。

研究方法

• 使用时间序列分析来评估 气候变化对于植被和水资源可用性的影响 。

• 通过对 巴昆-穆鲁 姆 水系地区的土地覆盖变化和气候变化进行 量化分析 ，以评估其对于水文系统的影响。

• 利用 水文模型（如HEC-HMS） 来模拟气候变化对于水系地区的水文响应。

研究结果

在过去三十年（1990年至2020年）中，研究了巴昆-穆鲁姆集水区 地表温度（LST）的变化及其对植被覆盖和水体的影响 。研究表明，过去三十年里，研究区的LST 平均增加了1.06°C 。该地区NDVI的时间变化显示，2018年和2019年分别达到了最大值0.48，随后是2020年的0.47。而在2005年，最低的NDVI为0.27。此外，该地区NDWI的时间变化记录显示，2018年和2019年的最高NDWI为0.48，随后是2020年的0.47。而在2005年，最低的NDWI为0.27。 NDVI的增加显示出植被增加，而NDWI的增加则表示水体增加 。

LST与NDVI之间存在负相关关系 ，相关系数（r）为 0.30 。同样，LST与 NDWI之间的关系 也呈 相反的关系 ，相关系数（r）为 0.36 。此外， 年均温度与NDWI之间存在负相关关系 ，相关系数（r）为 0.50 ；年均温度与NDVI之间的相关系数（r）为0.46。与此同时，年均降雨量与其他变量之间存在负相关关系。年均LST与年均NDVI之间的统计相关性（确定系数（R2）为0.09）非常弱，可以视为负相关。

相比之下，年均LST与年均NDWI之间显示出负相关关系（R2为0.13）。此外，年均温度与年均NDVI也显示出较差的关系（R2为0.2155）；对于年均温度与年均NDWI，其记录为R2为0.2542。年均温度系列的Mann-Kendall趋势检验显示出略微增加的趋势，Sen's斜率为0.03°C/年。研究发现，年均降雨量模式存在正向趋势，因为Sen's斜率显示出每年增加50.58毫米。

像当前这样的研究对指导政策制定者采取措施减轻气候变化和人为变化（土地利用变化）的不利环境影响至关重要。本研究证实，在过去三十年中， 植被覆盖和地表水体发生了显著变化 ，呼吁有关部门立即采取措施，减轻这些变化的负面影响，并保护生态系统。通过减少森林砍伐和植树等方式，可以解决这些环境和人为因素引起的问题。

研究区域的地图

研究区的地质特征：(a) 坡度，(b) 坡向比，和 (c) 阴影

研究区年平均地表温度的时间变化（1990、1995、1996、1996、1997、1998和1999年）

研究区年平均地表温度的时间变化（2000年、2001年、2002年、2004年、2005年和2007年）

研究区年平均地表温度的时间变化（2013、2014、2014、2017、2018、2019年和2020年）

1990年至2020年期间地表温度的年变化情况

研究区年平均归一化植被差异指数（1990、1995、1996、1997、1998、1999年）的时间变化

研究区年平均归一化植被差异指数（2000、2001、2002、2004、2005、2007）的时间变化

研究区年平均归一化植被差异指数（2013、2014、2017、2018、2019、2020年）的时间变化

1990年至2020年归一化植被指数的年变化

研究区域的年平均归一化差水指数（1990、1995、1996、1997、1998和1999）的时间变化

研究区域的年平均归一化差水指数（2000、2001、2002、2004、2005和2007）的时间变化

研究区域年平均归一化水体指数的时间变化（2013年、2014年、2017年、2018年、2019年和2020年）

1990年至2020年归一化水体指数的年度变化

年均归一化植被指数（NDVI）、归一化水体指数（NDWI）、陆地表面温度（LST）、温度和降雨量的相关矩阵

所选年份的年均温度和年均降雨的趋势

讨论

研究结果表明，气候变化和土地覆盖变化对于Bakun-Murum水系地区的水文系统有显著影响。土地覆盖变化，特别是森林覆盖的减少，对于水资源的可用性有负面影响。气候变化，特别是温度的升高，对于水资源的可用性也有负面影响。