《基于时间序列卫星影像的香港米埔自然保护区红树林地带性分布和方向性时空变化的研究》——广东省海洋遥感重点实验室2018年开放课题基金项目成果

　　中国科学院南海海洋研究所、广东省海洋遥感重点实验室LORS唐丹玲研究团队与香港中文大学太空与地球信息科学研究所和清华大学地球系统科学系研究团队合作的最新成果“Zonation and Directional Dynamics of Mangrove Forests Derived from Time-Series Satellite Imagery in Mai Po, Hong Kong” 6月7日发表在SCI期刊 Sustainability 上(文章链接：http://www.mdpi.com/2071-1050/10/6/1913, 或点击 #133 http://www.lingzis.com/journal%20article.htm)。

　　该论文是广东省海洋遥感重点实验室2018年开放基金项目（2017B030301005）发表的第一篇SCI论文。该课题“遥感监测后海湾红树林过去25年的变化（LORS1801）”联合负责人为香港中文大学太空与地球信息科学研究所张鸿生博士和广东省海洋遥感重点实验室唐丹玲博士。论文作者包括Mingfeng Liu, Hongsheng Zhang, Guanghui Lin, Hui Lin  and Danling Tang。

　　广东省海洋遥感重点实验室LORS（前身海洋环境生态遥感中心RSMEE）与香港中文大学太空与地球信息科学研究所长期合作，曾经共同获得广东省科技一等奖“南海及邻近海域藻华形成演变过程机制与遥感监测方法”（2012）。

　　红树林破坏和退化问题在全球范围内迅速发生，在全球尺度上造成严重的生态和经济损失。红树林变化监测是对红树林管理和保护的第一步。红树林物种的地带性分布（ZMC）是由独特的潮间带环境引起的红树林物种的可预测的和离散的排序。ZMC的分布模式是了解红树林群落物种水平的关键。在此项研究中，文章作者提出了用标准偏差椭圆（SDE）这一空间分析方法从一个新的方向变化的维度来评估红树林种群。文章对通过SPOTS系列卫星和高分一号（GF-1）卫星进行分类，分析1991年至2015年间米埔自然保护区的三种优势红树林物种Kandelia obovata（KO）、Avicennia marina（AM），和Acanthus ilicifolius（AI）的ZMC变化特征。结果表明，近25年来：（1）米埔红树林总体空间分布显著扩大，从150公顷扩大到350公顷，呈明显的垂直于海岸线的地带性格局；（2）KO为米埔保护区最占主导地位的优势种，在大多数年份中表现出最强的方向特征；（3）从SDE中心分析结果观察到三个红树林物种的中心已经向西北方向移动。

　　图1. 香港米埔自然保护区的地理位置

　　图 2. 1991-2015年间米埔红树林空间分布的变化. 

　　红树林生态系统是世界上最具生产力的生态系统之一，在整个沿海生态系统和全球碳循环中发挥着重要的生态作用。红树林作为热带和亚热带海岸线潮间带地区唯一的木本耐盐植物，为其他相关的动物群和植物群提供了栖息地，例如细菌、真菌、鱼类、蟹类、虾、鸟类、哺乳动物等，它们共同构成了红树林群落。这些红树林社区为当地居民提供食物、木材、燃料和药品等商业产品，并作为保护沿海地区抵御自然灾害威胁和海岸侵蚀的缓冲区。然而，由于人类活动，如城市发展，水产养殖，采矿，过度开采，沿海垃圾填埋场，近几十年红树林一直面临严重的威胁和破坏。由于沿海岸的潮间带梯度，红树林物种的强烈地带性模式经常发生。了解红树林物种（ZMS）的地带性分布是非常具有意义的，这有助于了解个体物种应对生长环境中的非生物和生物因素变化所作出的反应。随着卫星技术的空间分辨率和时间分辨率的提高，红树林林分的变化可以在物种水平和大规模监测。在这项研究意义在于采用了评估红树林区划变化的新方法，通过应用标准偏差椭圆（SDE）获得每个红树林物种的方向性，分布模式等空间信息，研究从1991到2015年香港米铺保护区红树林各个物种的时空变化特征。

　　图3. 1991-2015年间三种红树林中心位置的迁移

　　SDE方法应用了其独特的参数，包括旋转角度，平坦化，标准偏差，和平均中心，以获得方向信息，除了红树林物种的空间范围。实验结果表明：（1）米埔保护区红树林林分在过去25年中呈现出明显的分带特征，在该潮滩上呈现出一个物种序列。（2）红树林总面积从1991年的150公顷增至2015年的350公顷。（3）近25年来三个物种的SDE旋转角度表明，在研究期间，米埔三种红树林在西北方向不断扩张。（4）椭圆中心的运动趋势结果表明，近25年来，三种红树林群落的中心运动趋势相似，向西北移动，并呈现出一致的分带移动趋势。该研究说明了SDE在增加红树林区划理解中的潜在意义，通过增加独特的方向变化信息来补偿空间范围。