西宁地区大气边界层风、温场特征研究

利用西宁地区2009-2011 年地面气象及高空探测资料,统计及数值模拟研究了大气边界层风、温场特征。结果表明,西宁地面风场状况受地形的影响较大,风场复杂。地面较高频率风向与河谷走向基本一致,谷底平均风速较小,在北川河谷及湟中县西南为风速低值区。高空和地面主导风向在100 m以下发生转换,7：00 高空以西风和西西北风为主,19：00 则以东东南风和西西北风为主,风速均以西风和西西北风最大。风速垂直切变在冬季大,夏季小,夏季傍晚的风速垂直切变明显高于清晨。温度场特征表现为冬季出现逆温频率高,夏季低,清晨出现逆温层厚度较傍晚厚且逆温增温率强。逆温特征较黄土高原河谷城市及黄土高原较湿润地区更为明显,但较黄土高原干旱区则相对弱。混合层高度特征表现为春、夏季较高,冬季最小,气温相当的干旱季节混合层高度大于湿润季节,日混合层平均高度约在200～3 000 m变化,变化幅度大,扩散条件的日变化相差较大。     

榆中县生态安全格局识别与优化

生态安全格局识别和构建对于保障区域生态过程和生态可持续发展具有重要意义。文章基于榆中县生态本底特征结合生境质量识别生态源地,利用生态风险系数修正不同地类赋值得到的生态阻力面,采用最小阻力模型识别并提取生态廊道和生态缓冲区,叠加整合各组分要素,识别榆中县生态安全格局现状,最后基于生态安全格局现状提出榆中县生态安全格局优化方案。结果表明:(1)榆中县生态源地总面积为492 km2,占全域总面积的14.93%,主要包括林地、草地、耕地和水域4种地类;(2)榆中县总共有18个生态节点,连接着185条生态廊道,总长度为683.01 km,其中包括关键廊道和潜在廊道;(3)依托县域本底生态特征,构建"一廊一带三区"的生态安全空间结构,为榆中县生态保护和修复、空间结构优化提供依据。     

西北干旱区生态承载力监测及安全格局构建

以西北干旱区为研究区,通过引入生态环境弹性力、资源环境供容力、社会经济压力三个准则层,建立了生态承载力综合评价体系。在此基础上运用空间主成分分析法（SPCA）对西北干旱区2000年、2007年、2012年、2016年四期生态承载力时空变化进行监测评估,进而构建生态安全格局。研究结果表明：西北干旱区生态承载力以弱承载为主,且在研究时段弱承载区面积不断下降,而强承载区面积有上升趋势;从空间分布看,河西地区、北疆地区、内蒙古西部地区生态承载力呈上升趋势,而南疆地区则有所下降;利用MCR模型提取道路型廊道、河流型廊道、绿色廊道共51条,总长度7285.43 km;提取重要斑块区节点、河流湿地区节点、生态脆弱区节点等共71个。根据计算结果将西北干旱区划分为16个生态安全格局,并结合生态承载力变化情况,对现有的安全格局进行布局优化,以期为西北干旱区生态环境的保护和恢复治理提供科学参考。     

基于生态系统服务与生态环境敏感性评价的生态安全格局构建研究

生态安全是国家安全的重要组成部分,构建生态安全格局对保障区域生态安全和实现可持续发展具有重要意义. 生态系统服务与生态环境敏感性评价能够揭示区域生态系统质量和生态产品供给能力,为生态安全格局构建提供科学基础. 本文以宁夏回族自治区为研究对象,基于生态系统服务与生态环境敏感性评价识别重要生态源地,并采用最小累积阻力(minimal cumulative resistance, MCR)模型识别重要生态廊道与关键生态节点,进而构建了宁夏的生态安全格局. 结果表明:①宁夏生态系统服务极重要性区域面积为14 280.05 km2,主要分布于西北部贺兰山、东部哈巴河、中部罗山及南部六盘山地区. 生态系统极敏感区域面积为7 340.58 km2,主要分布于宁夏南部水土流失治理区和沙坡头区沙漠化防治区. ②将评价结果与自然保护地空间分布相结合,综合确定全区生态源地面积为16 300 km2,主要包括西北、东部、南部山地以及黄河沿线区域. 生态安全缓冲区按照高、中、低水平分别占研究区总面积的67.93%、22.92%和9.15%. ③识别生态廊道为64条,生态节点12个,均呈现中部密集、南北稀疏的空间分布特征,与生态源地分布及其破碎程度相符. ④以研究区现有生态安全格局为基础,提出“一廊三屏四区多节点”生态安全格局优化策略. 研究显示,基于生态系统服务与生态环境敏感性评价的生态源地选择方法是在现有研究范式下对生态格局构建研究的补充,同时研究结果将为宁夏生态安全格局优化以及国土空间修复提供重要参考.      

基于生态安全格局与生态脆弱性评价的生态修复关键区域识别与诊断——以汶上县为例

以山东省济宁市汶上县为研究区,基于最小阻力模型构建生态安全格局,结合脆弱性评价识别生态修复关键区域,对关键区域分类提出针对性修复保护措施.结果表明在汶上县共识别出11处生态源地,总面积38.72km²,35条生态廊道,总长度259.56km;生态脆弱性分级以中度脆弱与低度脆弱为主,两类型区域总面积594.32km²,占比67.40%.中部城区脆弱性较高,西南洼地脆弱性较低;识别出生态修复关键区域5处,总面积107.14km²,分布于中部城区及周边;根据区位特征将关键区域分为三类,并分类别提出其生态修复策略,以期为国土空间生态修复提供参考.     

资源型城市工矿用地系统修复的生态安全格局构建

资源型城市可持续发展的关键是对其工矿用地进行系统修复,在空间上统筹工矿用地的生态修复,使其从整体上参与区域生态安全格局构建十分必要。基于生态安全格局与电路理论,以典型资源型城市内蒙古自治区乌海市为例,分别识别2000年、2005年、2011年、2017年生态廊道和关键点,根据优先修复程度设置修复分级方案。研究结果表明：（1）2000-2017年,廊道路径上工矿用地面积增加和城市扩张导致生态廊道质量下降、位置发生变化。7条最小耗费路径总长度从120.74 km增加到125.71 km;加权耗费总距离从692.58 km增加到1162.28 km。（2）识别出2017年障碍点14处,总面积为16.06 km²。其中关键点12处,总面积14.09 km²。 （3）修复区域为识别出的2000-2017年四期生态廊道和2017年关键点,共划分三个修复等级,总面积为475.86 km²。研究通过区域生态安全格局理念统筹工矿用地生态修复,使之成为国土空间系统修复的有机整体,为资源型城市可持续发展提供决策参考。     

成渝地区双城经济圈生态安全格局构建

以成渝双城经济圈为研究对象,基于土地利用数据及生态重要性评价,综合选取生态源地;利用GIS空间分析、最小累积阻力以及夜间灯光优化等方法,构建区域生态综合阻力面;再利用重力模型识别重要生态廊道及生态夹点,最终构建成渝双城经济圈生态安全空间格局.结果表明：成渝双城经济圈生态源地面积占比24.8%,呈半包围圈分布于研究区西南东三面;识别生态廊道193条,总长6441.81km,呈现东密西疏的状态,其中重要廊道占比46.56%,集中在研究区东北方位的达州及巫山巫溪等地;“点-线-面”生态网格构建成渝双城经济区“双核-两轴-半包围”结构的生态安全格局.     

国土空间生态修复关键区识别及修复分区——以西南喀斯特山区开远市为例

以开远市为例,从生态系统服务和生态脆弱性视角,构建生态安全格局并识别生态修复关键区域;以生态问题指数识别生态修复关键区内存在的生态问题,划定生态修复分区并提出相应的修复策略.研究表明:(1)开远市生态安全格局由两种源地和两类廊道构成.其中生态保护源地和生态修复源地的面积分别为190.53和16.82km2,潜在生态廊道和修复廊道总长分别为191.15和75.71km.(2)基于生态安全格局提取开远市生态修复关键区域,包括15个生态修复源地、12条修复廊道、31个生态夹点和11个障碍区.生态修复关键区域内石漠化主要集中于开远市西部和南部,西部石漠化程度较南部更高;土壤侵蚀以微度侵蚀为主;地质灾害多发于采矿区以及喀斯特地貌区;景观生态风险均较高;人为干扰集中在西北—东南一线.(3)根据生态问题指数(Ecological Problem Index)测算结果,将生态修复关键区域分为生态保育区、功能提升区、灾害防治区和重点整治区,并结合各区突出生态问题提出相应的优化策略.     

基于生态系统服务多情景权衡的生态安全格局构建——以大连市瓦房店为例

以辽宁省瓦房店市为研究单元,在评估2000年与2014年的食物供给、NPP、产水量及土壤保持四种典型生态系统服务基础上,引入OWA模型,模拟出研究区2014年生态系统服务优先保护区作为生态源地;利用最小累积阻力模型识别生态廊道与缓冲区,构建研究区生态安全格局。研究表明:（1）2000-2014年,瓦房店市生态系统服务时空变化显著,除产水量外,其他生态系统服务均有所增强。（2）综合考虑生态系统服务保护效率（E_i>1）与权衡度（0.68）,选取情景5下的优先保护区作为瓦房店的生态源地。（3）瓦房店生态源地面积为564.92 km²;生态廊道总长度为642.62 km,一级廊道（220.76 km）纵贯南北,次级廊道（421.86 km）呈网状连通分布离散的生态源地。研究结果可为瓦房店市生态系统可持续管理和土地利用优化提供决策支持。     

基于生态系统服务多情景权衡的生态安全格局构建——以大连市瓦房店为例

以辽宁省瓦房店市为研究单元,在评估2000年与2014年的食物供给、NPP、产水量及土壤保持四种典型生态系统服务基础上,引入OWA模型,模拟出研究区2014年生态系统服务优先保护区作为生态源地;利用最小累积阻力模型识别生态廊道与缓冲区,构建研究区生态安全格局。研究表明:(1)2000-2014年,瓦房店市生态系统服务时空变化显著,除产水量外,其他生态系统服务均有所增强。(2)综合考虑生态系统服务保护效率(E_i1)与权衡度(0.68),选取情景5下的优先保护区作为瓦房店的生态源地。(3)瓦房店生态源地面积为564.92 km~2;生态廊道总长度为642.62 km,一级廊道(220.76 km)纵贯南北,次级廊道(421.86 km)呈网状连通分布离散的生态源地。研究结果可为瓦房店市生态系统可持续管理和土地利用优化提供决策支持。     

基于InVEST和MCR模型的南方山地丘陵区生态保护红线优化

优化生态保护红线,是顺应新时代多规融合趋势、推进国土空间高效管理与生态文明建设的重要举措。以南方山地丘陵区典型县奉新县为例,基于InVEST模型进行生境质量评价以识别生态源地及其缓冲区,采用水土流失敏感性修正基本阻力面,运用MCR模型构建奉新县生态安全格局,定量衡量与定性分析相结合对生态安全格局进行有效性评价,继而提出奉新县生态保护红线优化方案。结果表明：（1）生态源地及生态源地缓冲区面积分别为144.42 km²、354.01 km²,分别占研究区总面积的8.76%与21.47%,并识别出19个生态节点;（2）识别出关键生态廊道76 km,一般生态廊道315 km,与生态节点、生态源地、生态源地缓冲区共同构成研究区生态安全格局,面积共498.43 km²,占奉新县总面积的30.23%,集中分布于研究区西部山地丘陵区;（3）经有效性评价证实生态安全格局较生态保护红线更具生态优化意义;（4）划定生态保护红线补划区与生态保护红线储备区,共为生态保护红线调整优化预留了199.34 km²的高质量后备资源,形成研究区生态保护红线优化方案。研究成果可为南方山地丘陵区生态保护红线的评估优化提供科学参考。     

基于生态系统服务的汾河源头区域生态安全格局优化

生态安全格局的优化是保障区域生态安全,维护生态系统稳定和提升生态系统服务的重要空间途径。以汾河源头区域为例,定量评估产水量、生境质量、土壤保持量三种生态系统服务,利用热点分析法识别重要的生态源地,考虑到河流在生态系统中复杂的作用机制,构建了两种模式的生态安全格局,并在此基础上提出了综合生态安全格局。研究结果表明：汾河源头区域共19个生态源地,占研究区面积的16.59%,三种模式分别构建了33条、42条、43条潜在生态廊道。网络结构评估结果表明：三种模式均可生成闭合的生态网络,优化后的生态廊道总长度为565.957 km,网络闭合度、节点连接率及网络连接度较高,成本比较小。此外,共识别了35个生态断裂点,明确了生态保护与修复建设的重点区域,以期为区域生态保护与修复规划提供空间指引。     

基于生态安全格局的国土空间生态修复关键区域识别——以吉林省松原市为例

为了在生态文明建设背景下,从生态系统完整性和结构连通性角度识别生态修复关键区域,以吉林省松原市为研究区,综合运用MSPA分析､景观连通性评价和电路理论,构建生态安全格局,识别松原市国土空间生态修复关键区域.结果表明:松原市共识别生态源地9处,面积为787.95km²,以水域及草地为主,对区域生态安全起着至关重要的作用;识别生态廊道23条,一级廊道16条,二级廊道7条,全长1458.18km;基于生态安全格局识别松原市国土空间生态修复关键区域,包括生态夹点16处,面积180.70km²,生态障碍点24处,面积298.11km².综合分析生态修复关键区域空间分布和土地利用现状,并提出针对性生态修复策略.     

基于MSPA和MCR模型的图木舒克市生态安全格局构建

文章以新疆图木舒克市为研究区,对1998-2018年土地利用结构进行分析,通过形态学空间分析(MSPA)和景观指数法,识别生态源地,结合土地利用类型、海拔、坡度、增强型植被指数构建综合阻力面,采用最小累积阻力模型(MCR)识别生态廊道构建生态网络,进而构建其生态安全格局。结果表明:在1998-2018年这时间段中,图木舒克市土地利用类型变化特点表现为"两增两减两稳定"。MSPA景观类型在西南部最为集中,核心区面积有减少趋势,从景观连通性计算结果得出,研究区内14块核心区可以作为生态源点,同时在各个源点之间存在16条重要廊道以及64条一般廊道;廊道分布多且景观结构较好,区内廊道少、重要性低且景观结构有待改善;由生态源地、生态阻力面、生态廊道和生态源点共同组成研究区生态安全格局。研究结果将为图木舒克市环境保护与建设工作提供科学依据。     

太湖风生流水动力时空差异特征研究

为研究太湖的流场结构,更好实施引清调水方案改善太湖水质。在确定太湖四季主导风向及其平均风速的基础上,采用有限体积Godunov型通量差分裂(FDS)格式构建太湖水动力模型,并得到了实测流场的良好验证。并进一步研究各季节各湖区的流动规律,确定太湖风生流水动力时空差异特征。结果表明:太湖风生流流态特征主要与风向、风速有关;不同季节平均流速由大到小分别为:冬季、春季、秋季、夏季;从不同的湖区看,湖岸区最大、湖湾区次之、湖心区最小。由此可选择冬季、湖岸区实施调水方案改善太湖水质。     

基于源-汇理论和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建——以安徽省宁国市为例

根据景观生态学相关理论,选取高程、坡度、土地利用类型、植被覆盖度、土壤侵蚀、距风景名胜区距离、距水体距离、距道路距离、距居民点距离、距工业用地距离、距矿点距离等11个生态安全评价因子,应用GIS空间分析技术对安徽省宁国市生态安全等级进行划分,并采用基于源汇理论的最小累积阻力(MCR)模型构建宁国市生态廊道和生态节点,优化生态网络布局.模拟结果表明,宁国市总体生态安全水平较高,高度安全的区域面积为1174.38 km2,占区域总面积的48.41%;低度安全的区域面积为232.07 km2,占区域总面积的9.57%;在生态安全评价的基础上,提取了宁国市88条潜在生态廊道,总长度约1426.99 km,生态节点57个.与现有生态廊道相比较,宁国市需进一步补充11条主要生态廊道,总长度约241.37 km,这对城市生态安全保护具有重要的意义.     

基于InVEST模型和电路理论的昆明市国土空间生态修复关键区域识别

以昆明市为例,综合运用InVEST模型、景观连通性评价和电路理论构建生态安全格局,识别国土空间生态修复关键区域.研究表明,昆明市生态源地共34个,面积6421.95km²,呈西多东少、北聚南散的空间分布状态;提取生态廊道67条,全长859.72km,廊道分布空间差异性明显,构建了“一环、三区、三屏、六轴、多点”的生态安全格局;识别27处生态夹点和33处生态障碍点,为需进行生态修复的关键区域,面积分别为197.68,155.84km²,主要分布在南部地区;综合关键区域的不同地理特征和地类现状,提出自然保护为主、人为修复为辅和人为修复与自然保护并重的两类修复策略.研究可为市域国土空间生态修复提供参考.     

粤港澳大湾区生态网络构建及廊道优化

以粤港澳大湾区为研究对象,利用MSPA-InVEST模型和连通性评价识别生态源地,进而在构建生态阻力面基础上,运用MCR和重力模型提取潜在生态廊道,并利用产业集聚特征构建规划廊道,提出兼具生态保护和经济发展的生态网络构建方案.结果表明:生态源地共35处,总面积约17165.85km²;基础生态廊道42条,长度2085.34km;源地及廊道存在明显空间分布差异,呈现出"中心空洞型"分布特征;通过增加12个生态-产业战略节点和28条规划廊道,生态网络闭合度、连接度和连通率可提升150%、26.83%和28.57%,生态网络结构向"蜂巢状"转变;结合河流及海岸等天然廊道构建的综合生态网络连接了大湾区288个生态保护区,构成了山体、水体、湿地综合生态保护格局.总体来看,兼顾生态保护和经济发展视角构建的生态网络体系具有一定的适应性,可为粤港澳大湾区生态格局的建设和优化提供参考.     

基于MCR模型的漓江流域生态安全格局构建

以典型喀斯特地貌的漓江流域为研究单元,基于景观生态风险度和景观连通性指数提取生态源地,在最小累计阻力模型和重力模型的帮助下识别潜在生态廊道和潜在生态节点并进行赋级,最终结合流域山水林田湖草沙一体化治理工程构建区域生态安全格局.结果表明:①流域景观生态风险呈“中部南部高、东部北部低”的空间特征,较高、高风险区占流域面积43.34%.②流域内存在5个生态源地,主要为林地和自然保护区,总面积达1689.05km²,占流域总面积28.99%.③识别潜在生态廊道6条和潜在生态节点38个,集中分布在灵田镇附近.④参考生态阻力面和未来规划,构建漓江流域为“生态保育、修复、管控一体,廊道带建设并行”的生态网络格局;此外为保证廊道带的顺利建设,在区县尺度上对灵川、兴安两地给予更多的生态补偿资金及技术支持.研究可为漓江流域生态系统功能提升及国土空间保护修复提供科学指导.     

基于重要生态节点独流减河流域生态廊道构建

河道、湿地、湖库和河口等生态节点是区域生物多样性保护的重要景观要素,而生态廊道是连接这些重要生态节点的"桥梁"和"纽带".针对中尺度流域景观破碎化问题,以天津市独流减河流域为例,在景观生态学理论指导下,借助GIS与RS技术,基于"河道-湿地-湖库-河口"等重要生态节点,重点考虑景观类型和人类活动干扰的影响,利用最小累积阻力模型构建生态廊道,识别生态节点与生态断裂点,并对其空间结构进行定量化分析,进而规划设计了研究区的生态框架.结果表明:①45条生态廊道的网络连接度评价指标——α指数（网络环度）、β指数（节点连接率）和γ指数（连接度）分别为0.32、1.56、0.56,说明廊道网络具有较高的连通性和复杂度,有利于生态流的顺畅流动.②共识别26个生态节点和35个生态断裂点,明确了研究区需重点保护建设和修复改善的关键点（区）的地理位置.③廊道最佳宽度为30~60 m,空间配置以草地、林地和水域等重要景观类型为主,约占70.63%~78.97%,能够为物种提供高质量的栖息地和迁移通道.④廊道网络中河流廊道为主要廊道类型,其长度约占廊道总长度的51.19%,具有丰富的水资源和植被种类,所构建的"一轴两心九带"的生态框架具有重要的生态服务功能.研究显示,基于重要生态节点构建生态廊道和生态框架能够提高独流减河流域的景观连接度,对该流域的生态安全格局规划和生态工程建设具有重要参考价值.