Assessing historical climatic impacts on wetland change using satellite imagery: a transferable framework demonstrated on the Texas coast

沿海湿地为全球提供关键的生态系统服务，但日益受到气候驱动压力的威胁，包括海平面上升、海岸洪水、干旱、波浪侵蚀和极端温度事件。需要长期、空间一致的监测来量化湿地变化并识别最易受这些压力影响的生态系统。本研究的目标是开发工具，以协调历史Landsat（5、7、8、9）和Sentinel（1、2）卫星数据集，从而绘制湿地分布图并识别最易受气候驱动压力影响的湿地区域，同时能够方便地推广到其他沿海地区。本文以德克萨斯州沿海湾岸地区为案例研究，展示这些工具在评估湿地变化方面的实用性。为此，在Google Earth Engine中开发了多年代际湿地范围工具（WET-MUD），以及湿地健康分析：多源工具（WHAMS）。WET-MUD是一种半自动化湿地分类工具，可生成1984年至2024年期间像元被分类为湿地、高地或水体的年度地图。WHAMS是一个Google Earth Engine工具和框架，用于在41年记录期内按月评估湿地植物健康状况的变化（以归一化差异植被指数（NDVI）作为代理指标）。在40年研究期内，德克萨斯州沿海湾岸地区的总分类精度平均为93%，湿地像元分类精度平均为82%。年度湿地范围地图显示，自1984年以来，该地区经历了约193 km²的净湿地损失，占初始湿地范围的17%，其中大部分损失（95%）发生在2008年至2016年间。对湿地区域NDVI的分析表明，43 km²的沿海沼泽湿地（低洼淡水湿地）对反复干旱事件（2008-2010年、2011-2015年）尤为敏感，占沿海湿地总损失的22%。本研究开发的公开可用工具通过快速测量区域多年代际尺度上的湿地范围和健康状况，为理解湿地恢复力提供了见解，其方法可在德克萨斯州沿海湾岸以外的地区重现。