红树林是生长在热带、亚热带海岸潮间带或河流入海口的木本植物群落，具有防风消浪、保护滩涂、净化海水和促淤造陆等重要作用，是国际上湿地生态保育和生物多样性保护的重要对象。近几十年红树林保护受到全球政府的重视，面积稳步增加，但是红树林仍面临一些列的威胁。光污染是隐秘性较强的一种威胁，被定义为“引入人造光导致的夜间环境中自然光水平的改变”。自然界中物种有着趋光性或避光性，夜光可能打乱部分生物的昼夜节律，因此，光污染可以改变物种的数量和行为。已有研究表明鸟类、两栖动物、无脊椎动物以及鱼类等红树林中主要的消费者对光照较为敏感。由于光污染，红树林生态系统的生物多样性可能会严重退化，从而进一步增加红树林生态系统的脆弱性。迄今为止还没有研究对红树林受光污染情况进行监测。

针对上述问题，东北地理所曾海航、贾明明等研究人员利用DMSP-OLS和NPP-VIIRS夜光数据，结合中国科学院红树林数据集(CAS_Mangroves)，对近30年来我国红树林受光污染情况进行变化检测。该研究首先通过统计方法，基于两种夜光数据的建立连续光污染图；然后，将时间序列光污染图与红树林分布图叠加，获得中国光污染红树林的时空分布，统计分析光污染红树林的时空变化；最后，统计分析各省区各保护区红树林受光污染变化情况。结果表明，从1992年到2020年，中国受光污染的红树林面积增加了12112公顷，受光污染影响比例从12%上升到52%，这与中国东南部沿海城市化有直接关系。

图1 1992-2002年中国红树林光污染统计

在中国各省区中，污染面积净增加最多的是广西，为4086公顷，其次是广东(3365公顷)和海南(2944公顷)。净增加比例最多的是浙江，达到99%，其次是海南(66%)和福建(59%)。台湾则是红树林受光污染影响最严重的省份，在台湾，1992年87%的红树林受到光污染。自2010年以来，台湾省的所有红树林都受到了光污染的影响。研究中涉及的7个自然保护区中的4个受光污染比例低于全省平均水平，3个受光污染比例高于全省平均水平。从受光污染比例净增长角度看，6个自然保护区污染比例的净增长低于其所在省份。因此，建立自然保护区对防止红树林光污染是有效的。

图2 2020年中国红树林光污染状况

该研究首次概述了1992-2020年间中国红树林光污染状况，首次获得了中国红树林受光污染情况时空数据。全面的信息可以支持相关的研究，并有助于在中国和其他发展中国家的沿海地区制定适用的管理战略。这项研究中生成的数据集将通过谷歌地球引擎云平台免费发布，可用于中国和全球红树林保护和管理的其他研究，数据连接.

本研究由东北地理所硕士研究生曾海航、贾明明副研究员、张蓉博士、王宗明研究员、毛德华研究员、任春颖研究员、赵传朋博士共同完成,得到国家自然科学基金委员会(No.42171372, No.42171379, No.42101399和No. 42001383)、中国科学院青年创新促进会(No.2021227)、国家地球系统科学数据中心(www.geodata.cn)共同资助。相关结果发表在国际期刊Frontiers in Marine Science.

论文信息

Zeng, H., Jia, M., Zhang, R., Wang, Z., Mao, D., Ren, C., & Zhao, C. Monitoring light pollution changes of China's mangrove forests during 1992-2020 using nighttime light data. Frontiers in Marine Science, 10, 733.

论文链接