《Regional Studies in Marine Science》：Mangroves and the SDGs: Remote sensing – Based Evaluation of Vegetation and Water Dynamics
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本研究基于Landsat 8数据（2014-2025）分析印度Krishna野生动物保护区红树林的NDVI和NDWI季节变化及长期趋势，发现冬季植被健康和水体可用性更优，表明红树林对水文变化的适应能力。研究为应对气候变化下的沿海生态系统管理提供依据，并支持SDG 6、13、14、15。
Pavani Darapureddy | Rajashree Naik
印度安得拉邦阿马拉瓦蒂VIT-AP大学高等科学学院化学系，邮政编码：522237
摘要
孟加拉湾的红树林正面临气候变化和淡水流入变化带来的日益增加的季节性压力，这威胁到了生物多样性、碳储存和海岸线稳定性。克里希纳野生动物保护区（KWS）是印度东海岸重要的河口红树林系统，尤其容易受到这些季节性水文变化的影响。我们分析了Landsat 8卫星2014年至2025年的时间序列数据，量化了夏季（4月至6月）和冬季（12月至2月）的归一化差异植被指数（NDVI）和归一化差异水指数（NDWI）。冬季的NDVI和NDWI值高于夏季，这反映了蒸发蒸腾作用的减少、季风补给的增加以及淡水资源的改善。这些结果强调了季节性水文条件对维持红树林生态系统的重要性。该研究通过支持可持续发展目标（SDG）6（清洁水和卫生设施）来促进淡水调节和自然过滤，通过监测河口红树林生态系统的健康状况来支持SDG 14（水下生命），并通过强调红树林作为关键栖息地来支持SDG 15（陆地生命）。NDVI和NDWI被证明是生态变化的有效指标，其应用可以指导适应性保护策略、淡水管理和在气候压力下的政策规划。
引言
孟加拉湾的红树林现在正遭受气候变化和河流流量变化带来的严重季节性压力，这威胁到了它们在碳封存、生物多样性维护和海岸保护方面的作用。印度河口地区的生态压力不断增加，特别是在克里希纳野生动物保护区（KWS），这对当地生计和全球气候韧性都构成了风险（Fatoyinbo等人，2017；Kanjin & Alam，2024）。
红树林及其相关湿地支持高生物多样性、调节气候并储存大量有机碳，但由于土地转换、污染和气候压力，全球范围内的红树林损失正在加速（Davidson，2014；Hu等人，2017；Darrah等人，2018；Junk，2024）。淡水流入的季节性波动和区域气候变异性影响树冠结构和水分平衡，增加了侵蚀和风暴潮的风险，并影响河口生态过程（Patra & Mishra，2024）。在印度，像KWS这样的系统提供了重要的生态系统服务，但仍然对水文干扰和人为压力（包括水产养殖扩张和流量变化）非常敏感（Prasad等人，2017）。
为了将本研究置于更广泛的科学发展背景下，我们对红树林监测、蓝碳评估和遥感应用进行了文献回顾。通过Scopus和Web of Science数据库进行的2010年至2025年的文献计量关键词共现分析（使用VOSviewer可视化）确定了四个主要主题集群：遥感和分析、生态系统服务、蓝碳和区域湿地研究（见图1）。
遥感（RS）已成为红树林评估的核心，NDVI和NDWI等指数被广泛用于检测植被状况和水文变化（Tran等人，2021）。基于Landsat的分析揭示了湄公河和尼罗河等主要三角洲的季节性波动和长期变化（Tran等人，2019；Tran等人，2024）。文献计量分析证实了NDVI/NDWI方法在绘制红树林范围和树冠动态方面的主导地位（Kumar等人，2019；Jia等人，2023），机器学习和先进的时间序列技术进一步提高了准确性（Hati等人，2020；Amani等人，2021）。印度在孙德尔本斯、比塔卡尼卡、戈达瓦里和克里希纳地区的研究表明，红树林在应对气候和人为影响时既有退化也有恢复（Mishra等人，2021；Prasad等人，2017；Bagaria等人，2021）。
尽管取得了这些进展，但仍存在局限性，包括在密集树冠中NDVI的饱和度、对潮汐条件的敏感性以及可能与云层相关的数据缺失，这些因素可能会给河口评估带来不确定性（Lagomasino等人，2025）。此外，很少有研究对像KWS这样的研究不足的河口系统进行系统的季节性和十年期分析，从而限制了对其在水文压力下恢复力的理解（Bagaria等人，2021；Prasad等人，2017）。
本研究通过使用Landsat 8卫星图像（2014–2025年）评估KWS的植被和地表水分动态来填补这些空白。计算了夏季和冬季的NDVI和NDWI，并使用Mann–Kendall和Theil–Sen方法量化了十年趋势（Undrajavarapu & Sekhar，2020；Mohanty等人，2021）。研究目标是：（1）分析植被健康和水分可用性的季节性变化；（2）量化十年趋势和空间变化；（3）制定适应性管理策略。将这些发现与可持续发展目标（SDG）6（清洁水）、SDG 13（气候行动）、SDG 14（水下生命）和SDG 15（陆地生命）联系起来，为应对气候威胁的保护工作提供政策建议（联合国大会，2015；Kundu等人，2024）。
研究区域
KWS位于印度安得拉邦的克里希纳和贡图尔地区（15°45'N–16°10'N，80°42'E–81°08'E），占地面积约为194平方公里，位于克里希纳河三角洲，是印度东海岸为数不多的原始红树林生态系统之一。该地区具有热带气候，年降水量为800–1100毫米（主要在6月至9月的季风期间），气温冬季约为15°C，夏季超过40°C。其平坦的低洼地形包括潮汐溪流和河口。
结果
在整个KWS（2014–2025年）期间，观察到植被绿色度和地表水分的明显季节性差异。夏季平均NDVI为0.61 ± 0.05，比冬季的0.74 ± 0.03低约18%；夏季平均NDWI为0.32 ± 0.07，比冬季的0.48 ± 0.06低约33%。在11年期间，夏季NDVI下降了约9%，冬季NDWI下降了约11%，而两个指数的冬季值几乎保持稳定（变化≤1%）（表3）。
季节性模式的生态解释
夏季NDVI和NDWI的降低反映了干旱季节的显著压力，表现为温度经常超过35°C、高蒸发蒸腾作用以及土壤/水盐度升高，这些因素抑制了光合作用和地表水的保持。冬季的值较高且更稳定，原因是温度较低（20–26°C）、季风驱动的淡水流入、较低的蒸发蒸腾作用和较低的盐度，为红树林的活力和水文平衡创造了最佳条件。
结论
本研究表明，2014年至2025年间KWS的植被健康（NDVI）和地表水分可用性（NDWI）基本保持稳定，反映了其红树林生态系统的韧性。Mann–Kendall趋势分析表明，尽管存在气候变异性和局部人为压力，这两个指数都没有发生统计学上的显著变化。这种生态稳定性凸显了...
财务支持
本研究得到了VIT-AP大学工程、管理和科学研究基金（RGEMS）的支持——订单编号：VIT-AP/SpoRIC/RGEMS/2024-25/011。
未引用的参考文献
（Alongi, 2007, Alongi, 2012, Alongi, 2022, Arachchige等人, 2024, Arif和Toersilowati, 2024, Ashtekar等人, 2019, Badola和Hussain, 2005, Bhadra等人, 2017, Ballut-Dajud等人, 2025, Bera和Maiti, 2021, Bunting等人, 2022, Chen, 2020, Debashis和Karmaker, 2010, Donato等人, 2011, Fryer和Williams, 2021, Ganase等人, 2024, Ghosh等人, 2023, Giri等人, 2014, Gorelick等人, 2017, Harishma等人, 2020, Hati等人, 2020, Jamall和Ahmad, 2020, Jayakumar等人, 2019...）
CRediT作者贡献声明
Rajashree Naik：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，验证，概念化。
Pavani Darapureddy：软件，方法论，调查，数据管理。
写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备这项工作时，作者使用了ChatGPT和Quillbot来提高英文的可读性。使用这些工具后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对出版物的内容负全责。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
我非常感谢Google Earth Engine（GEE）和QGIS等开源平台在卫星数据分析、可视化和地图制作方面所起的关键作用。同时，我也感谢美国地质调查局（USGS）提供Landsat 8卫星数据的支持。此外，我还要感谢安得拉邦林业部门在相关方面的协助。
利益冲突
作者之间不存在利益冲突。
