1引言

生態(tài)環(huán)境是人類生存和發(fā)展的基本條件，是經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的基礎(chǔ)[1]，許多學(xué)者[2-4]通過不同途徑，利用多種手段，從各個角度研究人類所面臨的生態(tài)環(huán)境問題，生態(tài)質(zhì)量評價的方法很多，例如Andrew等人[5]利用傳統(tǒng)氣象模型，分析氣候變化和人類活動對河流生態(tài)質(zhì)量的影響；國慶喜等[6]根據(jù)景觀分類圖、各景觀類型的屬性數(shù)據(jù)庫及1997年186個樣地系統(tǒng)空間抽樣數(shù)據(jù)，建立2個層次的生態(tài)評價指標(biāo)體系，對保護(hù)區(qū)進(jìn)行生態(tài)質(zhì)量評價；肖榮波等[7]利用3S技術(shù)對城市綠地生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測、對綠地景觀格局及其動態(tài)進(jìn)行分析等研究。但基于生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、可持續(xù)發(fā)展等理論體系上的區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價尚不成熟，至今尚沒有一種完善、成熟并能得到廣泛推廣應(yīng)用的評價方法。本研究所涉及的生態(tài)質(zhì)量氣象評價是從氣象對生態(tài)質(zhì)量影響的角度選定指標(biāo)體系和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，運用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄔu價某一區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的優(yōu)劣及其相互影響，從氣象角度對區(qū)域生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行評價，近年來，一些研究者在該領(lǐng)域開展研究，取得了一些成果[8，9]，雖然研究方向相近，但研究方法和評價指標(biāo)各異。

本研究基于GIS和GS技術(shù)，參照中國氣象局《生態(tài)質(zhì)量氣象評價規(guī)范（試行）》中的計算方法和評價指標(biāo)，利用黑龍江省各氣象站觀測資料、EOS/MODIS遙感監(jiān)測資料、全省DEM數(shù)據(jù)及相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從濕潤狀況、植被狀況、水體密度、災(zāi)害情況、土地退化狀況5個方面，以2009年為例，對該省生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行綜合的氣象評價。以期為黑龍江省生態(tài)監(jiān)測的全面開展和生態(tài)評估系統(tǒng)的建立提供較為科學(xué)的技術(shù)方法和理論參考。

2研究區(qū)域概況

黑龍江省位于中國的東北部，介于121°11′~135°05′E，43°26′~53°33′N之間，全省土地面積47.4萬km2，占全國總面積的4.7%，地勢大致是西北部、北部和東南部高，東北部、西南部低，主要由山地、臺地、平原和水面構(gòu)成。該省處于溫帶東亞季風(fēng)區(qū)的北部，雨熱同季，氣溫年較差與日較差變化較大，氣溫緯向變化明顯，隨著緯度增高而氣溫降低，濕度經(jīng)向變化明顯，由東向西遞減，依次出現(xiàn)東部山地濕潤帶、中部丘陵和臺地的半濕潤帶、西部平原的半干旱帶。全省年平均氣溫為-6~4℃，年平均降水量400~600mm，蒸發(fā)量900~1900mm，由南向北遞減，年日照時數(shù)一般在2300~2800h。

3研究方法

3.1濕潤指數(shù)濕潤指數(shù)能較客觀地反映某一地區(qū)的水熱平衡狀況。計算方法如下：式中，K--濕潤指數(shù)；R--月平均降水量；ET--潛在蒸散量式中，ETi--月潛在蒸散量（mm）；di--月天數(shù)；Ui--月平均風(fēng)速（m/s）；WOi--在溫度為ti時的飽和水氣壓（mmHg）；hi--月平均相對濕度；Pi--月平均氣壓（mb）；ti--月平均氣溫（℃）當(dāng)K＜1時，表示大氣降水少于植被生理過程需水量；當(dāng)K=1時，表示該區(qū)域大氣降水與植被生理需水達(dá)到平衡；當(dāng)K＞1時，表示大氣降水大于植被生理過程需水量，降水條件不成為生理需水的限制因子。

3.2植被覆蓋度植被覆蓋度是生態(tài)狀態(tài)的重要表征之一。通過EOS/MODIS資料計算出的歸一化植被指數(shù)（NDVI）后，再計算植被覆蓋度，公式如下：式中：N--植被覆蓋指數(shù)，NDVI--歸一化植被指數(shù)，ND-VI0--裸地像元NDVI，NDVIS--全植被覆蓋像元的NDVI。本研究通過計算2009年全省旬NDVI值，尋找全省具有代表性的落地，提取NDVI，然后計算其平均值，即上式的ND-VI0=0.20。計算NDVIS的方法是找到全省4~10月NDVI的最大值，即上式的NDVIS=0.90，從而得到黑龍江省的植被覆蓋度計算公式為：式中：H--單位區(qū)域植被覆蓋度，Ni--像元的植被覆蓋指數(shù)，Si--像元面積，S--單位區(qū)域面積，本研究以行政縣為單位區(qū)域。

3.3水體密度指數(shù)水體密度指數(shù)是區(qū)域水體狀況的重要表征之一，是單位區(qū)域水域面積與單位區(qū)域面積之比，其中水域面積包括河流湖泊、水庫等水體面積。

3.4土地退化指數(shù)本研究參照水利部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》SL190-96，對土壤侵蝕強(qiáng)度進(jìn)行分級，然后按照下式計算土地退化指數(shù)：

3.5災(zāi)害指數(shù)災(zāi)害指數(shù)是指評價區(qū)域內(nèi)遭受氣象災(zāi)害的面積占被評價區(qū)域面積的比重。3.6綜合評價指數(shù)本研究采用生態(tài)綜合評價指標(biāo)來評價生態(tài)質(zhì)量的好壞，根據(jù)評價單元各單項評價指標(biāo)值及各單項指標(biāo)權(quán)重值，采用加權(quán)求和方法計算綜合評價指標(biāo)值，公式如下：式中：Pi--i區(qū)域的生態(tài)綜合評價指數(shù)，Wi--i區(qū)域第j項指標(biāo)的權(quán)重值，Yij--i區(qū)域第j項指標(biāo)值。

4結(jié)果與分析

4.1濕潤狀況根據(jù)黑龍江省80個氣象測站的氣象觀測資料分析，2009年全省平均氣溫為2.35℃，較常年低0.62℃；降水量為511.31mm，與常年相比基本持平；無霜期平均148d，與常年相比基本持平；≥10℃積溫為2650.14℃，較常年低39.73℃。從分布上看，2009年平均氣溫普遍偏低，除饒河、雞東、綏棱、青崗的年平均氣溫比常年高0.03~0.37℃外，全省其他大部分地區(qū)的年平均氣溫比常年同期低0.01~3.40℃，其中黑河、呼瑪?shù)哪昶骄鶜鉁乇瘸Ｄ晖诘?℃以上。2009年降水分布不均，全省66.23%的縣（市）的年降水量低于常年，其中五常縣的年降水量偏低243.80mm，哈爾濱市大部、牡丹江地區(qū)大部、肇州、肇東、雞西、杜爾伯特和嫩江的年降水量偏低100mm以上。運用濕潤指數(shù)綜合評價黑龍江省2009年的濕潤狀況。分析濕潤指數(shù)分布圖（圖1a）可見，全省大部分縣（市）的濕潤指數(shù)在1及1以上，低于1的縣（市）主要分布于全省的南部及西部。說明從全年的角度看，水分未成為全省限制植被生長的不利條件。

4.2植被覆蓋狀況本研究利用植被覆蓋度來表征黑龍江省2009年的植被覆蓋狀況（圖1b），分析可見，全省絕大部分縣（市）的年平均植被覆蓋度在20%~40%之間，其中大、小興安嶺及東部山地的植被覆蓋度在30%~40%。而大慶地區(qū)的年平均植被覆蓋度低于20%。

4.3水體狀況利用EOS/MODIS衛(wèi)星的250m分辨率遙感資料獲取2009年全省各市（縣）最大水體面積，后再計算水體密度指數(shù)。從圖1c可見，黑龍江省2008年度各市（縣）水體分布差異較大，只有密山的水體密度指數(shù)＞0.05，哈爾濱市呼蘭區(qū)、嘉蔭、杜爾伯特蒙古族自治縣、大慶、安達(dá)、綏濱、呼蘭等地的水體密度指數(shù)在0.01~0.05之間，其它縣（市）的水體密度低于0.01。

4.4災(zāi)害狀況2009年發(fā)生在全省的主要氣象災(zāi)害有干旱、暴雨洪澇、冰雹、大風(fēng)、雪災(zāi)和雷擊，其中以旱災(zāi)為重，達(dá)303萬hm2，干旱范圍遍及全省，其中重旱區(qū)分布于齊齊哈爾、大慶、綏化、佳木斯、雙鴨山地區(qū)及哈爾濱、伊春部分縣（市），發(fā)生時間主要在5月份。從災(zāi)害指數(shù)分布圖上看（圖1d），全省有67.50%的縣（市）發(fā)生了不同種類、程度的氣象災(zāi)害，主要分布于該省的西部、中部及東部。從災(zāi)害程度看，饒河縣和集賢縣的災(zāi)害指數(shù)較高，原因是饒河縣在5月份全縣發(fā)生了重旱，在7月18日又發(fā)生的洪澇災(zāi)害，受災(zāi)面積達(dá)39733.4hm2；集賢縣的災(zāi)害主要是5月份發(fā)生全縣范圍的重旱。