武汉大学Earth System Science Data最新研究 | 发布黄土高原25年100幅季度土地覆盖数据,时序密集制图揭露长期且显著的生态改善
- 2026-10-08 19:04:19
武汉大学Earth System Science Data最新研究 | 发布黄土高原25年100幅季度土地覆盖数据,时序密集制图揭露长期且显著的生态改善
近期，中国地质大学（武汉）张洪艳教授团队在《地球系统科学数据》（Earth System Science Data, ESSD）发表长时序制图与土壤侵蚀评估的重要进展，武汉大学博士生程谟凡为第一作者。相关研究题为：“中国黄土高原25年季度土地变化图揭示了长期且显著的水致土壤侵蚀缓解（25-year, quarterly land change maps of China’s Loess Plateau reveal long-term and substantial water-inducedsoil erosion mitigation）”，张洪艳教授为论文末位通讯作者，共同通讯作者包括武汉大学贺威教授、杜克大学李卓鸿博士，合作者包括武汉大学张良培教授、博士生李琳鑫。 论文： https://essd.copernicus.org/articles/18/3303/2026/ LP-QLC10数据集： https://doi.org/10.57760/sciencedb.33656 不可持续的人类活动已导致全球范围内的生态退化。在中国，过去数十年间实施了一系列重大生态修复工程，旨在扭转严重退化和土壤侵蚀高发地区的生态恶化趋势，推动其逐步恢复为生态功能稳定的区域。然而，受限于长期、高时空分辨率监测数据的缺乏，这些区域土壤侵蚀演变过程的定量刻画仍面临较大挑战。为弥补这一空白并提供可靠的时空基准数据集，本研究基于自主构建的跨时空一致性约束深度学习框架，首次实现了中国典型生态修复区—黄土高原10–30 m分辨率、季度尺度的长期连续土地覆盖变化制图。该数据集基于超过10 TB的Sentinel与Landsat遥感影像生成，系统记录了2000–2024年间共100个时相的土地覆盖动态变化过程。相关制图成果已同步发布于数据共享平台：https://doi.org/10.57760/sciencedb.33656 
图1研究思路：CNN-ViT混合框架对25年土地覆盖变化制图，结合环境因子评估土壤侵蚀时空动态，并分析与环境的相互影响 
图2制图区域及所用数据，完整覆盖黄土高原（约65万km2） 生成的土地覆盖地图揭示了黄土高原过去几十年间显著的生态变化特征。其中，森林面积增加约13,131 km2，耕地增加约28,095 km2，而裸地则减少约65,029 km2，表明区域生态环境整体呈持续恢复趋势（见图3）。在此基础上，本研究进一步结合降雨、地形和植被等环境因子，对2000–2024年间的水致土壤侵蚀进行了长期定量评估。结果表明，持续实施的生态修复措施显著降低了区域土壤侵蚀强度。过去25年间，黄土高原平均水蚀强度由13.34 t (hm2 a)−1下降至9.35 t (hm2 a)−1，降幅约30%。基于该长期基准数据，可进一步估算区域土壤流失量及其时空演变特征（见图4、5）。目前黄土高原中南部仍是土壤侵蚀最严重的区域，针对这一现状，基于多因素的情景模拟结果表明，通过优化植被空间配置，例如扩大草地覆盖和将部分耕地恢复为森林，未来平均侵蚀强度有望进一步降低至6.42 t (hm2 a)−1。 
图3 土地覆盖变化制图结果：表现出明显的草地扩张（西北侧）和林地扩张（东南侧） 
图4 土壤侵蚀制图结果：侵蚀强度和侵蚀区域均显著缩减 
图5 土壤侵蚀的时间趋势：(a) 2000至2024年度侵蚀趋势，(b) 2024年侵蚀面积和平均侵蚀的年内变化，(c) 2000至2024年季度侵蚀变化，(d) 和 (e) 描述黄土高原侵蚀的整体和子区域变化。 该数据集系统刻画了黄土高原长期生态恢复背景下的土地覆盖变化与侵蚀演变过程，为侵蚀减缓机制及其潜在驱动因素研究提供了重要基准，同时也为中国乃至全球脆弱生态系统的可持续土地管理、生态修复与政策制定提供了参考。 初审：纪银晓 复审：余易举 终审：宋启凡 
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