台风“莫兰蒂”对厦门岛植被覆盖度的影响

李梦为

（福建艺景生态建设集团有限公司，福建厦门 361015）

近年来，我国许多城市持续推进国家生态园林城市和国家森林城市建设，然而，在目前气候环境变化的背景下，台风、强降雨等极端气候灾害频发，其对城市生态植被的破坏程度逐渐成为许多学者的研究热点。对于植被情况的调查，目前往往采用人工抽样的方法[1]。但采用人工抽样法来调查植被破坏情况不仅耗时耗力，而且难以在整体范围内达到较高的预期精度。

2016 年9 月15 日晚，台风“莫兰蒂”从厦门市登陆，作为1949 年以来登陆闽南的最强台风，给厦门市造成直接经济损失102 亿元，同时倒伏65 万棵树木，对城市绿化造成了严重的破坏[2]。本文以台风“莫兰蒂”造成的灾害为切入点，基于Landsat 遥感影像数据，采用ENVI5.3与ArcGIS10.2软件，分析2016年台风“莫兰蒂”登陆前、后及2022 年厦门岛植被覆盖度的变化规律，探讨厦门岛台风“莫兰蒂”登陆前后的植被破坏及恢复情况，以此为研究该区域的植被恢复和保护提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

厦门市地处北纬24°23′～24°54′、东经117°52′～118°26′，位于我国东南沿海，属于亚热带海洋性季风气候，年平均降水量1 200 mm，年平均气温21 ℃[3]。厦门岛是厦门市第一大岛屿，由思明区和湖里区两个行政区组成，与大、小金门岛毗邻，面积约158 km2，南北长13.7 km，东西宽12.5 km。厦门岛建有多处城市森林公园，城市化建设程度及绿化水平较高，且在台风“莫兰蒂”登陆后的城市植被覆盖度破坏明显[4-5]。因此，本文以厦门岛为研究对象，分析受台风“莫兰蒂”影响的植被破坏及现今植被恢复的情况。

1.2 研究方法

1.2.1 植被遥感影像数据的获取及预处理

植被覆盖遥感数据来源于网站“地理空间数据云”（www.gscloud.cn）。根据影像数据应满足云量较少且不遮挡研究区域的原则，选择台风“莫兰蒂”登陆前（2016 年7 月27 日）、登陆后（2016 年10 月31 日）及2022 年（2022 年9 月22 日）的Landsat 8 OLI 影像（见表1）。使用ENVI5.3 软件对遥感数据进行预处理，包含裁剪、辐射定标及FLAASH 大气校正。

表1 研究区域遥感影像数据

1.2.2 植被指数的提取

植物叶面对红外波段光谱具有较强的反射能力和吸收能力，根据该原理，可通过这两个波段值来计算获得植被指数。许多生态研究场景都将植被指数用作参考，它可以很好地反映植物生长情况和植被分布密度[6]。归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）值的计算原理为近红外波段与可见光红波段数值之差比上这两个波段数值之和，计算公式为

式中：N为近红外波段反射率，R为可见光红波段反射率。

1.2.3 植被覆盖度的计算

植被覆盖度（Fraction Vegetation Coverage，FVC）可以通过像元二分模型计算得出。像元二分模型的主要特点是浅显、适用。假设每一像元的INDV值由植被和土壤两者组成，则植被覆盖度的计算公式为

式中：Isoil为纯土壤的植被指数值，Iveg为纯植被的植被指数值。Isoil与Iveg分别由像元的INDVmin与INDVmax代替。为减小外界的因素干扰，在取值时设置一个置信区间，根据获得的遥感影像清晰度、图像大小、噪声等因素，采用置信区间为累加百分比5%至95%，具体取值如表2 所示。

表2 研究区累计概率和INDV 的取值

进一步利用ArcGIS 10.2 软件将厦门岛植被覆盖度划分为5 个等级，划分标准如表3 所示。

表3 植被覆盖度分级标准

2 结果与分析

2.1 植被覆盖度总体空间分布特征

台风“莫兰蒂”登陆前、后及2022 年厦门岛植被覆盖度如表4 所示。由表4 可看出，台风导致植被覆盖度平均值下降了12.6 个百分点，经过6 年的恢复，植被覆盖度恢复到原植被覆盖度的87%。

表4 台风灾害前后植被覆盖度的变化 单位：%

由表5 可知，厦门岛在台风“莫兰蒂”登陆前较高及高植被覆盖度的区域占35.06%，低及极低植被覆盖度的区域占45.71%。在经历台风“莫兰蒂”后，低及极低植被覆盖度的区域增加了12.97 km2，比例提高到53.93%；而较高及高植被覆盖度区域的比例降低到29.42%。经过6 年的植被恢复后，厦门岛总体植被覆盖水平有所好转，较高及高植被覆盖度的区域比例恢复到33.82%，低及极低植被覆盖度的区域下降到48.44%，但未达到“莫兰蒂”袭击前的水平。

表5 厦门岛台风“莫兰蒂”登陆前后植被覆盖情况统计

2.2 植被覆盖度变化检测

对厦门岛的“莫兰蒂”期间及台风登陆后至2022 年的植被覆盖情况相互作差值分析，研究植被变化情况。运用ArcGIS 10.2 的栅格计算器分别计算“莫兰蒂”台风前后和2022 年的植被覆盖面积差值图（见图1），并将所获得的影像情况按明显退化、中度退化、基本稳定、中度改善、明显改善5 种进行分类并统计（见表6）。

图1 厦门岛植被覆盖度变化

表6 厦门岛植被覆盖度变化等级 单位：%

从表6 和图1 可知，“莫兰蒂”导致40%以上的区域植被是中度退化及以上，明显退化区域呈清晰的带状分布，经与路网比对，具有明显的沿街道两侧分布的趋势。这主要是由于城市植被根系较浅、多为引进树种，且台风沿着狭小的街道形成峡谷风等，导致街道植被破坏较严重。经过6 年的恢复，中度改善及以上的区域近25%，其分布与受台风破坏的植被较一致。

3 结论与讨论

台风“莫兰蒂”登陆后至2022 年的6 年间，厦门岛植被覆盖情况有所恢复，但仍不及台风“莫兰蒂”登陆前的水平，需要通过以下措施提升植被覆盖度。1）做好街道两侧调研工作，开展“见缝插绿”专项行动。台风过后，对原有树穴小、种植空间狭小、硬化多、风力大等街道，需科学合理规划，做好设计，制订“见缝插绿”的实施方案，督促责任单位做好绿化补植工作。2）充分发挥屋顶绿化的作用，提升植被覆盖率。屋顶被称为“建筑第五立面”，绿化应以草坪、低矮灌木、地被植物、爬藤植物、花境植物等为主，适量种植小乔木，尽量少用阔叶大乔木。选择抗风、耐瘠薄、生长缓慢、易管养、须根发达的浅根性植物。3）坚持因地制宜，优化树种搭配，合理选用抗风的乡土树种和引种成功的植物，如表现较好的凤凰木、三角梅、香樟、风铃木、夹竹桃、台湾相思、木荷、枫香、火力楠及木麻黄等树种。