西北干旱荒漠生态区脆弱性动态监测及驱动因子定量分析

全球气候变化和人类活动双重胁迫下,西北干旱荒漠生态区的脆弱生态系统发生了深刻变化。论文在充分考虑研究区生态环境背景特征（沙漠化、盐渍化、风力侵蚀、干旱等灾害严重）的基础上,引入极端气候灾害因子（指示气候变化）和大尺度景观格局指数（指示人类活动对生态景观的干扰）,构建了西北干旱荒漠生态区的生态脆弱性评价体系,并对研究区2000—2013年的生态脆弱性时空变化格局及其驱动机制进行了定量分析和讨论。研究结果表明：西北干旱荒漠生态区的生态脆弱性总体上处于中-重度脆弱状态;其生态脆弱性空间分布格局总体上呈现自东向西递减的趋势,西部局部地区则呈现“E”字型格局,该分布格局主要受西北内陆地区大气环流以及三山夹两盆的特殊地貌影响;2000—2013年,西北干旱荒漠生态区生态脆弱性呈现减小趋势,其生态脆弱性变化状况受气温、降水以及人类活动影响显著。研究成果可以为西北干旱荒漠生态区的生态保护和治理提供决策支持。     

气象干旱对甘肃省榆中县乡村社会—生态系统的影响

干旱影响研究是干旱及半干旱地区人地关系研究的重要内容,社会—生态系统的视角为西北地区生态脆弱—贫困区的可持续性研究提供了新的思路。选取甘肃省榆中县为研究区,运用标准化降水指数、干旱经济损失估算模型和GIS分析工具,分析干旱对粮食产量、经济发展和农户家庭的影响,归纳干旱对乡村社会—生态系统的影响机制。研究结果表明：（1）1960-2015年,榆中县气象干旱程度较强,且与粮食产量呈显著正相关,尤其对榆中县南、北部山区的粮食产量影响显著;（2）气象干旱造成的经济损失具有频率高和空间分布广的特征,经济损失严重区集中在榆中县南、北部山区;（3）农户家庭受灾面积较大,农作物减产和家庭收入损失明显,气象干旱造成的粮食安全问题严重,且“纯农型”家庭收入损失和粮食安全问题尤为突出;（4）水资源利用环、产量环、收入环—生计环和经济环为干旱影响社会—生态系统运行机制的关键环节。     

基于空间聚类的中国东北气候分区及其气象干旱时间变化特征

近50年来,中国东北地区干旱化趋势明显,越来越频繁的干旱事件对该区域人民的生产和生活造成了严重的影响。基于1961-2016年中国地面降水和气温月值0.5°×0.5°格点数据,利用空间系统聚类方法对中国东北进行气候分区,通过标准化降水指数探讨了中国东北各亚区气象干旱的时间演变规律,并结合小波功率谱和小波全谱分析了各亚区干旱的周期变化特征。结果表明：（1）空间上,可将东北地区分为8个气候亚区,即西辽河平原半干旱农牧区、吉辽东部山地湿润农林区、呼伦贝尔高原半干旱牧业区、东北中部半湿润—半干旱农牧区、黑吉东部山地湿润农林区、大兴安岭北部湿润林业区、呼伦贝尔—黑河湿润—半湿润农林区、三江平原湿润农业区;（2）不同亚区的干旱事件时间演变特征存在明显差异,但大致都经历了3个干旱时期：1960s后期、1970s中后期至1980s前期、1990s后期至2000s;2000-2010年间东北地区干旱发生频率和影响范围最大,尤其是中、西部;（3）不同亚区干旱变化主要存在11年和3~8年的显著周期,第一主周期差异明显。研究结果对于弄清楚中国东北各亚区特有的气候变化驱动因素、制定气候均质区域干旱监测计划和水资源的管理具有重要的现实意义。     

气候变化下汉中盆地水稻产量变化研究

深入分析气候变化下汉中盆地水稻产量变化响应,可在进一步探究影响研究区水稻产量主要气象要素的同时,为地方水稻生长期内气象灾害的防控提供科学依据。为了解研究区水稻生长季主要的气象影响因子,文章基于1951—2014年汉中盆地多测站日气温、降水量、积温及气温日较差数据和水稻单产资料分离的气象单产数据,综合运用线性趋势、趋势系数、HP滤波法、Morlet小波分析等方法,在分析汉中盆地水稻气象产量和生长季各气象要素变化趋势的同时,推求了水稻气象产量和各主要气象要素序列的显著周期。研究结果表明：1）近64 a汉中盆地4—9月水稻生长季平均气温和≥10 ℃活动积温变化均呈上升趋势,气温日较差呈下降趋势,降水量变化趋势不明显;2）汉中盆地各气象要素与水稻气象单产的显著周期分析结果显示水稻气象单产第一主周期与各气象要素的第二主周期相对应,均存在13~14 a时间尺度的主周期变化;3）各气象要素对水稻气象产量的影响各异,不同气候背景下影响水稻气象产量的主导气象因素不同。论文研究结果可为汉中盆地水稻生产的优化布局及地方经济社会发展提供参考依据。     

黄土丘陵沟壑区生态风险时空动态及其风险分区—以陕西省米脂县为例

目前,黄土丘陵沟壑区等生态脆弱区生态风险评估已成为地理学与生态学应对生态系统管理的研究热点之一。以黄土丘陵沟壑区米脂县为研究区,构建“风险概率—敏感性—损失度”（PSI）的三维评价框架,并以子流域为评价单元进行数据整合,分析了米脂县2009-2015年准则层与综合生态风险的时空分异及其重心转移,并基于风险主导因子给出米脂县风险防范分区及降险对策。结果如下：（1）2009-2015年风险概率分别为49.93%、52.92%,有上升趋势;生境敏感性分别为0.61、0.60,下降了1.6%,生境质量趋好;损失度分别为0.42、0.46,损失度增加。（2）生态风险呈现中间高南北低的空间分布;研究期间生态风险值分别为0.14、0.15,风险有所升高;风险重心向西南转移跃入银州川道且风险演化主体方向为西北—东南走向。（3）风险预警区、生态恢复区、预警恢复兼顾区、自然调控区面积占比分别为7.53%、6.57%、23.86%、62.04%。基于风险主导因子的风险防范分区可有效进行风险消解,促进区域生境的可持续。     

基于MODIS的长江源植被NPP时空变化特征及其水文效应

植被净初级生产力是反映植被生态系统对气候变化响应的重要指标。基于2000—2010年MODIS NPP数据,结合同期年径流、气温、降水数据,运用趋势分析法、相关分析法以及径流过程指标法等方法,研究了长江源区2000—2010年植被aNPP的时空变化特征及其水文效应。研究结果表明：1） 近11 a来,长江源区植被aNPP呈增加的趋势,增加趋势不显著,线性增长率为48.22 gC/m²;在水热条件的影响下,植被aNPP增长呈现出空间异质性,增加幅度由东南向西北逐渐减少。2） 不同植被类型的aNPP增长趋势不同,其中针叶林、灌丛、高寒草甸和高寒草原的aNPP增长率分别为3.03、2.68、1.43和0.85 gC/(m²·a)。3） 植被aNPP与6—9月的气温、5—8月的降水量呈显著相关。4） 径流系数和水源涵养指数的增大进一步验证植被aNPP的增加趋势,并对源区的水资源量产生有利影响。     

2000—2015年青藏高原植被NPP时空变化格局及其对气候变化的响应

全球变化背景下,青藏高原作为我国乃至全球气候变化的“天然实验室”,植被生态系统发生了深刻变化。引入重心模型等方法分析和探讨2000—2015年青藏高原植被NPP时空变化格局及其驱动机理,并定量区分NPP变化过程中气候变化和人类活动的相对作用。研究发现：（1）2000—2015年,青藏高原植被NPP年均值总体上呈现从东南向西北递减的趋势。在年际变化方面,近16年植被NPP呈现波动上升趋势,其中在2005年出现上升陡坡,并在2005—2015年表现为高位波动的态势。（2）青藏高原植被NPP增加区（变化率>10%）主要集中于三江源地区、横断山区北部、雅鲁藏布江中下游以及那曲地区的中东部,而植被NPP减小区（变化率<-10%）则主要分布于雅鲁藏布江上游和阿里高原。（3）近16年青藏高原植被NPP重心总体向西南方向移动,表明西南部植被NPP在增量和增速上大于东北部。（4）青藏高原植被NPP与气候因子相关性的地区差异显著,其中植被NPP与降水显著相关的区域主要位于青藏高原中部、青藏高原东南部及雅鲁藏布江流域中下游,而植被NPP与气温显著相关的区域主要位于藏南地区、横断山区北部、青藏高原中部和北部。（5）气候变化和人类活动在青藏高原植被NPP变化过程中的相对作用存在显著的时空差异性,在空间上呈现“四线—五区”的格局。研究成果能够为揭示青藏高原区域生态系统对全球变化的响应机制提供理论和方法支撑。     

秦岭植被覆盖时空变化及其对气候变化与人类活动的双重响应

论文基于MODIS-NDVI数据、DEM及气象数据,辅以趋势分析、多元回归残差法、偏最小二乘回归法,反演了秦岭地区2000—2015年植被覆盖度及分析了其“格局—过程—趋势”的变化特征,探究了其对气候变化与人类活动的双重响应机制。结果表明：1）秦岭地区近16 a来植被覆盖度呈显著上升趋势,增速为2.77%/10 a,呈“中间高、周边低,西部高、东部低,南坡高、北坡低”的空间格局,植被覆盖度随海拔的升高在2 200 m左右达到最大,700~3 200 m达0.7以上,1 300~2 700 m达0.9以上,3 400 m以上为0.5以下的低值区;2）秦岭地区的植被覆盖与气候因子的响应关系存在明显的空间差异,对气温的响应总体上没有明显的时滞效应,而与降水的响应存在以滞后1个月为主的时滞效应;3）人类活动对秦岭地区植被变化的作用日趋增强,且以正向作用为主,主要分布在东部地区,而负向作用则分布于中部和西部地区;4）秦岭地区植被变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,影响因子对植被覆盖变化的解释能力依次为人类活动>降水>气温>潜在蒸散量。     

北方农牧交错带干旱脆弱性时空格局演变

干旱脆弱性研究为北方农牧交错带人地系统的“整合”研究提供了新思路与分析框架。论文运用VSD脆弱性评估框架,将系统脆弱性分解为暴露度、敏感性、适应能力3个维度,以北方农牧交错带112个县域为研究单元,以2000、2008、2015年社会经济统计数据、气象数据、遥感影像数据为研究基础,运用模糊层次分析、空间热点探测分析和变异系数分析等方法,对各县域干旱脆弱性时空演变特征进行分析与总结。研究结论：1）研究区干旱脆弱性指数逐步降低,整体呈现东北地区低脆弱、西南地区高脆弱的空间格局。2）研究区暴露度指数先上升、后下降,且由东北向西南逐渐增高;敏感性指数先下降、后上升,呈现空间碎片化特征;适应能力指数逐步提高,呈现中部高度适应、东部中度适应、西部低度适应的格局。3）研究区干旱脆弱性差异度先增大、后减小,且呈现西、南部差异度大,东、北部差异度小的格局。4）研究区干旱脆弱性冷、热点个数增加明显,2000—2008年冷热点个数增加最明显;空间上,热点先由中部向西部蔓延,冷点由东部边界区向西部、南部扩展,形成了东部边界冷点集聚带和中、西部热点集聚区。     

1982—2015年长江流域植被覆盖度时空变化分析

量化植被覆盖变化及其与气候变化之间的关系,是当前全球变化和陆地表层生态系统研究领域的热点和难点。论文基于GIMMS-NDVI数据和气象数据,运用趋势分析、突变分析、偏相关分析以及残差分析,探讨长江流域植被覆盖度时空变化特征及其对气候和人类活动干扰的响应机制。结果表明：1）1982—2015年间长江流域除岷-沱江和太湖流域植被覆盖度为下降趋势外,其余均呈上升趋势,呈上升趋势的区域占流域总面积的69.77%,其中45.09%的区域呈显著上升趋势（P<0.1）;2）基于Mann-Kendall突变分析发现,1982—2015年间长江流域植被覆盖度年际变化存在突变现象,且区域差异性显著;3）气温与植被覆盖度的偏相关系数绝对值最大的像元占研究区总面积的43.31%,表明气温是长江流域近30 a植被覆盖度年际变化的主要影响因素;4）人类活动对长江流域植被覆盖度的影响力以持续增强为主,人类活动减弱的区域主要分布在金沙江流域、岷-沱江流域、汉水流域局部区域以及各大省会城市区域。     

“三北”地区沙棘种植地带划分与对策

中国“三北”地区不同生态气候地带,需要布设不同适宜性的沙棘品种,并严格按照适地适树的原则,因地制宜,方能达到预期的生态经济效果。“三北”沙棘种植地区,主要包括黄土高原南部半湿润森林草原气候生态经济型沙棘种植地带、黄土高原中部半干旱草原气候生态经济型沙棘种植地带、黄土高原北部干旱荒漠草原气候生态型沙棘种植地带、冀北辽西半干旱半湿润草原气候生态经济型沙棘种植地带、东北北部冷湿草原气候经济型沙棘种植地带(简称“五带”)。每一地带基本上都有各自适宜的自然种源区及良种繁育中心(基地、站、点)。沙棘“五带”种植地带划分方案的实质,是防止引种工作中的一窝蜂现象,实现科学规划,精心种植。在保证沙棘引种区域化的前提下,要注意培育沙棘优良品种、防止病虫害蔓延和通过产品打入国际市场来拉动国内沙棘种植的步伐。     

全球变化对我国荒漠化的影响

本文根据当前国内外科学家们对全球变化的研究及＂联合国环境与发展大会＂的决议第１２款,＂荒漠化＂的定义,探讨全球变化对我国土地荒漠化的影响。文中利用我国７００多个气象站点３０年的平均气象资料,采用联合国环境规划署环境监测系统／全球资料数据库方案活动中心以及国际上广泛应用的Ｔｈｏｒｎｔｈｗａｉｔｅ计算ＰＥ与气候分类方法,计算和绘制了当ＣＯ_２倍增、气温升高１．５－４．５℃时我国干旱区、半干旱区及半湿润干旱区（Ａｒｉｄ,ｓｅｍｉ－ａｒｉｄａｎｄｄｒｙｓｕｂ－ｈｕｍｉｄａｒｅａｓ）分布变化的图表,同时利用我国北方１６０个气象台站近４０年连续记录的气象资料,进行滑动平均,计算和绘制了干旱、半干旱区的最近４０年来气温变暖及干湿变化的趋势图,分析了在全球变化下如果工业发展和其结构不变的情况下,未来３０－５０年我国土地荒漠化的发展趋势,为我国荒漠化监测预报和防治提供依据和对策。     

黄土高原地区水资源合理利用

黄土高原地区自然资源丰富，但生态环境脆弱。区内既有巨大的开发任务，又有严重的环境整治问题，它们都需要大量的供水。该区地处干旱半干旱地区，水资源较贫乏，供需矛盾尖锐。针对地区水资源特征及需水特点，本文提出了水资源开发利用以节水与开发结合，开发利用与保护并重的措施，确保水资源能得到永续利用。     

全国干湿分布区动态变化研究

在全球气候变化的背景下,我国的干湿状况发生相应变化。本文主要研究过去60年全国干湿状况动态变化,以便于了解气候变化对我国干湿状况的影响。基于1951~2010年全国756个气象站点的气象数据,根据Penman-Monteith潜在蒸散量方法计算潜在蒸散发量,再结合降水量数据计算干燥度指数。利用干湿区划分阈值,划分1951~2010年不同干湿分区,主要有极端干旱区、干旱区、半干旱区、干性半湿润区、半湿润区、湿性半湿润区、湿润区分区,并研究1951~2010年10年年际动态变化。研究结果表明,全国在总体上趋向于干旱,尤其东北地区最为严重,而北疆地区趋向于湿润。不同年代呈现不同的干湿波动性规律,80年代为湿润时期,90年代为极端干旱时期,半干旱区范围明显增加并往东南移动。本研究对理解我国植被空间分布的变化和生态环境建设具有一定的指导意义。     

我国干旱半干旱煤矿区环境问题及对策

近年来,伴随着东部地区煤炭资源的枯竭,我国煤炭开采的重心逐步由东部湿润地区转移到西部干旱半干旱地区。生态环境脆弱是干旱半干旱区自然本底特征,大规模的煤炭开采一定程度上改变了当地的环境现状,带来了诸多环境问题。基于"井工"和"露天"两种不同煤炭开采方式,文章分析了干旱半干旱区煤炭开采造成的主要环境问题,并基于生态累积效应理论,分析了采煤活动的生态累积评估方法。最后,针对存在的主要环境问题提出了相应的对策与策略。     

通辽北部农牧交错生态脆弱区农地利用强度与潜力分析

农牧交错生态脆弱区农业土地利用系统具有高敏感性特点,对其利用强度及潜力分析能够为区域土地可持续利用提供重要支持。论文基于农用地分等成果,在通辽市从北向南选取扎鲁特旗、科尔沁左翼中旗、开鲁县和科尔沁区作为典型区域,分析中国北方农牧交错带生态脆弱区农地产能差异及空间变异规律,并对该地区农地利用强度及增产潜力进行了研究。结果表明:①研究区北部和东北部产能较低,贯穿开鲁县由东北向西南延伸带状区域及科尔沁区沿西辽河分布的带状区域是研究区产能最高的区域;②西辽河平原区各层次产能均高于大兴安岭丘陵区,光、温、水、土等自然因素对产能产生主要影响,县区之间可实现产能差异性小于理论产能,利用和管理水平是产能发挥的根本;③理论利用强度自西南向东北递减,理论利用潜力自东向西递减,可实现产能利用强度自南向北递减,可实现利用潜力西高东低;④研究区中部和东南部属于粮食主产区,应加强农业技术的推广,着重解决土地利用粗放、非法占用耕地的问题;北部丘陵区应因地制宜,对不适耕种的区域建议还林还草,加强生态保护。     

1961-2010年中国降水时空变化特征及对地表干湿状况影响

开展气候变化背景下中国降水时空变化特征及对地表干湿状况影响研究,对揭示陆地表层系统对气候变化的动态响应与变化规律以及防灾减灾具有重要意义。基于1961-2010年地面气象观测资料,分析我国降水与地表干湿状况时空格局;在此基础上,采用敏感性与贡献度分析,定量评估降水变化对干湿状况的影响。结果表明：过去50年间我国年降水量呈轻微增加趋势,其中,青藏高原（高原亚寒带、高原温带）、西北（中温带西部、暖温带西部）和南方地区（亚热带、热带）呈增加趋势,东北（寒温带、中温带东部）和华北地区（中温带中东部、暖温带东部）呈减少趋势。就地表干湿状况而言,华北和东北地区以干旱化趋势为主,西北、青藏高原及南方地区主要呈湿润化趋势。地表干湿状况对降水变化响应较为敏感（全国多年平均敏感系数：-1.13）,干湿指数和降水呈负相关。内陆干旱地区降水对干湿状况变化的贡献高于湿润地区,局部地区降水贡献度超过60%。     

Vulnerability of agro-ecological zones in India under the earth system climate model scenarios

India being a developing economy dependent on climate-sensitive sector like agriculture is highly vulnerable to impacts of global climate change. Vulnerability to climate change, however, differs spatially within the country owing to regional differences in exposure, sensitivity, and adaptive capacity. The study uses the Hadley Centre Global Environment Model version 2-Earth System (HadGEM-ES) climate projections to assess the dynamics in vulnerability across four climate change exposure scenarios developed using Representative Concentration Pathways (RCPs). The analysis was carried out at subnational (district) level; the results were interpreted and reported for their corresponding agro-ecological zones. Vulnerability of each district was quantified using indicators capturing climatic variability, ecological and demographic sensitivity, and socio-economic capacity. Our analysis further assigns probabilities to vulnerability classes of all the 579 districts falling under different agro-ecological zones. The results of the vulnerability profile show that Western plains, Northern plains, and central highlands of the arid and semi-arid agro-ecological zones are the most vulnerable regions in the current scenario (1950–2000). In the future scenario (2050), it extends along districts falling within Deccan plateau and Central (Malwa) highlands, lying in the arid and semi-arid zones, along with regions vulnerable in the current scenario, recording the highest vulnerability score across all exposure scenarios. These regions exhibit highest degree of variation in climatic parameters, ecological fragility, socio-economic marginality, and limited accessibility to resources, generating conditions of high vulnerability. The study emphasizes on the priority to take up adaptive management actions in the identified vulnerable districts to not only reduce risks of climate change, but also enhance their inherent capacity to withstand any future changes in climate. It provides a systematic approach to explicitly identify vulnerable regions, where regional planners and policy makers can build on existing adaptation decision-making by utilizing an interdisciplinary approach in the context of global change scenario.     

2000年来中国生态状况时空变化格局

21世纪以来,我国在经济快速发展的同时高度重视生态环境保护,一系列生态修复工程和空间管控措施使生态状况发生了巨大变化;然而目前对于全国生态状况宏观格局的认识仍十分有限。借助 Google Earth Engine（GEE）遥感云计算平台,采用主成分分析方法和MODIS数据构建的绿度NDVI、热度LST、湿度WET和干度NDSI四个指标,生成长时间序列的遥感生态指数RSEI数据集,完整刻画了中国2000年来生态状况的时空连续变化格局。研究发现:在空间格局上,东南沿海地区生态状况优于西北地区;变化趋势上,全国生态状况除上海、西藏和澳门之外均显著改善,RSEI增长最多的三个省份为山西、陕西和河北。进一步采用遥感云计算定量评价了2000年来生态状况变化的宏观格局,以期为国土空间管控和生态保护提供科学支持。