台风“莫兰蒂”对厦门岛植被覆盖度的影响

李梦为

摘 要 选取厦门岛2016年台风“莫兰蒂”登陆前、后及2022年共3期的Landsat遥感影像数据，运用ENVI5.3与ArcGIS10.2，在对影像预处理后提取归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI），并采用像元二分模型得出植被覆盖度，结合差值法、均值法等方法分析“莫兰蒂”台风对厦门岛植被破坏和恢复情况。结果表明：1）厦门岛总体植被覆盖水平较高，城市森林公园及高崎机场附近植被覆蓋度相对较高，居民区与公共区的植被覆盖情况较差；2）“莫兰蒂”对厦门岛植被环境的影响较大，植被覆盖度由40.3%降到27.7%，经过6年的恢复，2022年植被覆盖度达到35.1%；3）“莫兰蒂”对厦门岛植被破坏存在沿街道分布的规律。

关键词 台风“莫兰蒂”；植被覆盖度；像元二分模型；归一化植被指数；厦门岛

中图分类号 S424；Q948    文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.02.055

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。

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。

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。

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%。

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。

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）。

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。

参考文献：

[1]  陈星澄，宋磊，赵庆，等.台风对粤港澳大湾区城市森林群落结构的影响[J].林业与环境科学，2021，37（2）：12-20.

[2]  秦一芳，林双毅，高雅玲，等.台风对城市道路行道树的影响和对策：以福建省厦门市“莫兰蒂”台风为例[J].中国农学通报，2017，33（34）：135-140.

[3]  郭子燕，柯雨沁，李海燕，等.基于台风危害的厦门地区园林树木受损原因研究[J].中國园林，2020，36（1）：122-127.

[4]  李方舟，章臻，张昭天，等.厦门岛内不同功能区土壤与灰尘重金属污染的特征及评估[J].安全与环境学报，2017，17（2）：719-724.

[5]  陈峥，黄颂谊.台风对城市园林树木的影响及灾后景观修复对策初探：以厦门“莫兰蒂”台风为例[J].现代园艺，2018（17）：93-96.

[6]  林森，胡喜生，吴承祯，等.武夷山国家公园植被覆盖演变的时空特征[J].森林与环境学报，2020，40（4）：347-355.

（责任编辑：刘宁宁）