城市地表形态对热环境的影响——以上海市为例

基于遥感与GIS技术,利用Landsat7-ETM+影像反演地表温度,用社会经济统计数据、土地利用现状数据和道路交通网络数据计算城市景观形态参数以表征地表特征,从行政区(县)、5km间距同心环带和局部区块3个水平上划分空间单元建立数据样本,分析城市地表形态对热环境空间分布格局的影响。结果表明:(1)景观混合度和景观分裂度对地表温度有恒定的负向影响,区块连通性与地表温度负相关;(2)景观分裂度对热环境的影响取决于地类属性:分裂度大的增温地类,地表增温效应弱;分裂度大的降温地类,地表降温效应强;(3)人口密度和经济密度可对地表温度产生恒定正向影响;(4)人口密度、建设用地比例和房屋建筑比例是分布在区(县)尺度、同心圆环尺度和典型区块尺度上影响地表热环境最显著的地表形态要素。     

基于DMSP/OLS与土地利用的江苏省人口数据空间化研究

准确、高分辨率的人口分布信息是人地关系研究的重要前提。人口数据空间化可实现人口统计数据与空间信息集成,重构人口空间分布特征,为区域可持续发展研究提供数据支持。基于DMSP/OLS夜间灯光数据与土地利用数据,以遥感与地理信息系统理论与方法为基础,采用空间滞后回归模型模拟了江苏省2010年人口空间分布状况,并得到1km×1km的人口密度网格图。通过从县级、乡镇级两种空间尺度对人口数据空间化结果进行检验,结果表明基于DMSP/OLS与土地利用的人口数据空间化能够正确地表达人口空间分布规律,尤其对于人口较为密集地区,具有很高的数据重现精度;但是对于人口密度畸高或畸低的地区,由于人口空间分布异质性较大,数据重现的准确性下降。     

中国低碳试点城市的碳排放现状

本文以国家发展和改革委员会公布的两批低碳试点城市(共36个)为研究对象,基于其2005-2011年间的单位GDP的CO2排放和人均CO2排放数据总结其碳排放水平,从区域分布、经济水平和人口规模三个方面分析了全国范围内低碳试点城市的碳排放现状。通过"十一五"期间碳减排成效和"十二五"期间碳减排目标两个方面分析了低碳试点城市的碳排放现状,并推测了低碳试点城市2015年的碳排放水平。研究显示,"十一五"期间低碳试点城市单位GDP的CO2排放和人均CO2排放均高于全国平均水平。2011年低碳试点城市单位GDP的CO2排放和人均CO2排放均高于各城市所在省份的平均水平。低碳试点城市单位GDP的CO2排放平均水平从东部到西部逐渐升高。人均收入高于全国平均水平的低碳试点城市中92%的城市的人均CO2排放高于全国水平。而随着城市常住人口规模的扩大,试点城市单位GDP的CO2排放逐渐降低,人均CO2排放却随着城市常住人口规模的扩大呈U型分布,其中大型城市的人均CO2排放水平最低。同时通过与同类地区对比分析,研究表明试点城市的低碳工作成效和减碳目标普遍优于同类地区。除直辖市外,32个低碳试点城市中28个城市2010-2011年单位GDP的CO2排放下降幅度和2015年单位GDP的CO2排放节能目标高于所在省份。在城镇化速度继续增加和经济总量保持上升的趋势下,到2015年低碳试点城市单位GDP的CO2排放虽然下降,但人均CO2水平仍呈上升趋势。我国的低碳试点城市建设任重道远。     

基于EIO-LCA的江苏省产业结构调整与碳减排潜力分析

随着城镇化与工业化进程的推进,经济增长与环境压力之间的矛盾日益加剧。为实现节能减排目标,研究以调整产业结构为主要碳减排路径的清洁发展机制尤为重要与迫切。江苏省是全国工业经济大省和碳排放大省之一。因此,本文以江苏省细分行业为例,采用投入产出生命周期评价方法对江苏省产业的直接和间接碳排放进行测算。并构建碳减排潜力模型模拟产业结构调整引起的减排潜力。结果表明:1一次性能源消费引起的直接碳排放最大的贡献部门是电力、热力的生产和供应业,占总体能源消费碳排放的50.58%,其次是化学工业(9.65%),金属冶炼及压延加工业是第三贡献者(9.31%)。2从生产链视角,间接碳排放较高的部门依次为:从电力、热力生产和供应业(15.183×106t)、煤炭开采和洗选业(8.099 8×106t)、石油加工、炼焦及核燃料加工业(4.694 4×106t);消费需求视角,间接碳排放主要贡献来自于出口隐含碳排放;从部门层次来看,通信设备、计算机及及其他电子设备制造业(16.55%)、金属冶炼及压延加工业(12.65%)、交通运输设备制造业(12.49%)在出口碳排放中贡献较大。3江苏省碳减排潜力较大的部门主要是能源密集型行业。如产值变动1%,电力、热力生产供应业减排效应达1.58 t/104元,碳减排量占2010年碳排放1.57%。因此,建议江苏省除了使用粉煤燃烧技术(PCC)、整体煤气化联合循环(IGCC)、大型循环流化床(CFB)等先进技术提高能源利用强度以外,开发利用可再生能源和新能源来优化能源结构。另外,重点提升具有较大减排潜力部门的产值,例如通信设备、计算机及其他电子设备制造业、通用、专用设备制造业。     

长江沿岸中心城市土地扩张时空演化特征——以宁汉渝3市为例

基于国家新型城镇化与"T"字型发展战略理论内涵,选取长江沿岸上、中、下游中心城市重庆、武汉和南京为实证研究对象,以1980、1990、2000、2010年4期遥感影像资料为基础数据源,通过RS、GIS和景观生态结合分析,分别对其城市扩张强度、城市扩张类型和城市建设用地扩张弹性进行对比分析,并采用景观指数进行了进一步分析和验证,从而系统分析了近30 a来3个城市建设用地扩张的时空特征与内在机理。结果表明:(1)30 a来,南京、武汉和重庆3市城市扩张强度均呈明显上升趋势,总体呈现南京市>武汉市>重庆市,但2000年是一个分水岭,之后重庆市城市扩张增速赶超武汉市,南京市反而增速最低;(2)对城市扩张类型分析表明,南京市始终以边缘式增长为主;武汉市在2000年之前以飞地式扩张主导,2000年之后呈现边缘式增长;重庆市以边缘式增长为主,但2000年之后飞地式增长迅速;(3)从城市建设用地扩张弹性分析表明,1980~2010年南京市土地扩张相比城市人口开始减缓,而武汉市和重庆市在2000年以后城市扩张速度远远超过城市人口增长速度;(4)景观指数验证分析结果显示,遥感分析、地理信息分析和景观生态分析的结合能够很好反映城市建设用地的扩张过程及演化特征。     

1985年以来江苏省土地利用变化对人类活动程度的响应

利用1985、1995、2005和2008年4期遥感影像解译获取的土地利用变化数据,从土地利用变化速度、转移方向和土地利用程度方面,借助GIS空间分析和图谱分析技术及Ucinet社会网络分析软件,全面定量分析江苏省1985年以来人类活动作用下土地利用时空变化规律。研究表明:(1)1985~1995、1995~2005、2005~2008年3个时段江苏省的土地利用综合动态分别为12.95%、17.17%、15.03%,反应了人类活动对江苏省土地利用变化的影响程度呈现出"缓慢影响—剧烈影响—影响减缓"的倒U型曲线规律;(2)1985年以来,耕地、建设用地和水域之间的空间转移是江苏省土地利用转移的关键,也是人类影响土地利用最主要的表现形式,3种地类的相互转移占所有土地转移流的80%以上,其中耕地转为建设用地所占比例最大,主要分布苏锡常及南京4市的市辖区,以及昆山、江阴等经济发达的县市及苏北的宿迁市、淮安市、徐州市;(3)1985年以来,追求净产出(利润)的增长是土地利用变化的内在动力,导致建设用地增加及耕地减少,使得全省土地利用程度整体水平不断升高;受可驱动的有效资本量控制,经济发达的苏南地区一直是人类活动影响土地利用最为剧烈的区域,而苏北地区随着经济实力的不断提升土地利用受人类活动影响的程度也在逐渐增强。     

基于知识与规则的土地利用信息分层提取研究——以南京市都市区为例

为了克服利用统一分类模型难以有效提高土地利用分类精度的问题,为土地利用/覆被定性、定量信息的提取提供一种高精度、高效率的提取方法,将分层信息提取法和基于知识规则的信息提取方法相结合,基于对南京市都市区的土地利用时空特点和研究区TM影像数据中各地类波谱信息的分析,结合了地类提取指数模型、DEM数据、城市建成区边界等,充分利用地学先验知识,设计了一套土地信息分层提取的流程,对土地利用信息进行了提取。利用该方法对2012年南京市都市区的土地利用/土地覆被信息提取的总体精度达到了88.67%,Kappa系数达到了0.85。实践证明,基于知识与规则的土地利用信息分层提取方法提取精度较高,适用性强,对其他地区的土地利用/覆被信息分类提取也有一定的借鉴意义。     

荒漠绿洲土壤抗生素抗性基因分布特征及驱动机制

荒漠绿洲农田生态系统是干旱区环境下人类活动显著的复合生态系统.土壤微生物抗生素抗性与人类健康和生态平衡关系密切.研究荒漠绿洲环境不同土地利用类型模式下土壤抗生素抗性基因的多样性、分布特征和影响因素,对于评估干旱区土壤环境健康风险,促进绿洲农业生态的发展具有重要意义.采用高通量测序和高通量定量PCR技术对荒漠绿洲土壤微生物的群落结构和抗生素抗性基因多样性开展了研究,旨在探究干旱区土壤抗性基因的分布特征及其驱动机制.结果表明,从沙漠边缘到绿洲,荒漠沙生植物土壤、棉花地土壤、玉米地土壤、芦苇地土壤和湖泊沉积物中抗生素抗性的种类和丰度显著增加,与土地利用变化关系密切,农田土壤是抗性基因的重要存储库;荒漠绿洲土壤微生物群落与抗生素抗性基因显著相关,硫杆菌属(Thiobacillus)、沙漠细菌属(Pontibacter)、诺卡氏菌属(Nocardioides)、耐盐微杆菌属(Salinimicrobium)、土壤红杆菌属(Solirubrobacter)和链霉菌属(Streptomyces)等是各类抗性基因重要的潜在携带者;干旱区土壤中重(类)金属元素和可移动基因元件,与微生物群落共同塑造了抗生...     

土地利用对典型喀斯特河流溶解性有机质的直接和间接影响

土地利用可向河流直接输送陆源有机质直接影响河流溶解性有机质（DOM）丰度,也可通过增强河流营养负荷间接加强DOM的本地生产.研究基于紫外-可见光吸收光谱（UV-VIS）和三维荧光-平行因子分析（EEM-PARAFAC）技术研究雨季（7月）芙蓉江河流DOM组分特征和空间分布,并采用相关分析和偏最小二乘路径模型（PLS-PM）辨析和量化多尺度下土地利用对DOM的直接和间接影响.结果表明,土地利用对DOM的直接影响普遍强于间接影响.不同DOM组分对水体营养状况和土地利用的响应各异,溶解性有机碳（DOC）和有色溶解性有机质（CDOM）更易受水体营养状况影响,荧光溶解性有机质（FDOM）则对土地利用更为敏感.土地利用对DOC和CDOM的直接影响强度随空间尺度略有波动,但总影响强度无明显的空间尺度差异,对FDOM的直接影响强度在河段500 m缓冲区尺度最大,且随尺度增大而降低.旱地、城镇用地、其它建设用地、斑块密度（PD）、边缘密度（ED）和香农多样性指数（SHDI）为增加河流DOM丰度的典型土地利用指标,水田、灌木林、最大斑块指数（LPI）和聚合度指数（AI）为有效减少DOM丰度的典型土地利用指标.总氮（TN）、硝态氮（NO₃^--N）和溶解性总磷（DTP）与土地利用和DOM密切相关,即氮、磷元素在"土地利用-河流DOM"中有着重要的"中介"作用.FDOM可作为衡量近河段土地利用直接向河流输入陆源有机质强弱的指示参数.     

多情景视角下中国能源消费和碳达峰路径

准确预测能源消费及碳排放量对于科学有序落实我国"2030年前碳达峰,2060年前碳中和"目标有重要现实意义.提出了一种融合位置扰动和模拟退火的改进粒子群算法（IPSO）优化基于两层"分解-集成"策略的预测方法：首先利用趋势分解（TD）将原始能源消费时序分解成趋势项和非趋势项,继而使用经验模态分解（EMD）将非趋势项分解成若干本征模态函数（IMFs）和一个残差项,然后对上述趋势项、IMFs和残差项分别建模预测,利用IPSO优化多元线性回归模型（MLR）预测趋势项,采用长短期记忆神经网络（LSTM）预测非趋势项的本征模态函数IMFs和残差子序列,最后通过相加集成求取最终能源消费预测值.实证分析表明,基于TD-EMD两层"分解-集成"策略的IPSO-MLR-LSTM模型融合了TD、EMD、IPSO和LSTM的优点,更全面地捕捉了趋势项和非趋势项演化规律,提升了预测性能,将其应用于能源消费领域是可行且有效的.最后,预测了在不同能源消费结构、经济增长、人口数量、能源效率和人均生活能源消费水平情景下的我国2021~2035年能源消费和碳排放量,并给出相关政策建议.