基于地面监测数据的2013~2015年长三角地区PM2.5时空特征

近年来,长三角地区灰霾天气持续增多,空气细颗粒物污染问题日益突出。基于2013年1月至2015年5月长三角地区及周边缓冲区内共214个空气质量监测站点PM_2.5逐时监测数据,运用普通克里金插值方法,从年、季、月尺度上分析了PM_2.5的空间分布格局和时间动态变化。结果表明:(1)2 a来,长三角地区PM_2.5浓度空间分布明显呈现整体北部高南部低,局部地区略有突出的分布特征;长三角地区PM_2.5浓度年均值为57.08μg/m³;其中,江苏省PM_2.5的年均值为三省市最高,为65.84μg/m³;其次为上海市,年均值为53.87μg/m³;浙江省PM_2.5的年均值较小,为51.53μg/m³。(2)从季节尺度分析,长三角地区PM_2.5浓度变化表现出冬春季高,夏秋季低的变化趋势;这与区域内冬季风向来源、降水稀少、气象扩散条件差有着密切的关系; (3)长三角地区月浓度变化大致呈U形分布; 12月份PM_2.5浓度最高; 3月份以后, PM_2.5浓度开始呈逐步下降趋势;在5~9月份,区域PM_2.5处于"U"字的谷底,其中6月份夏收时期秸秆焚烧、气象等因素导致PM_2.5浓度有略微升高;进入10月份后迅速攀升,且11、12月份呈现持续升高态势。     

干旱区城市化对生态系统碳库的影响——以乌鲁木齐市为例

城市化是影响区域生态系统碳循环的主要原因,也是评估生态系统碳循环的最大不确定因素。论文利用1990与2010年Landsat TM数据,基于V-I-S城市土地覆被模型和决策树分类法,获得乌鲁木齐土地变化时空格局;结合野外实测数据和文献检索得到研究区不同土地覆被类型的土壤与植被碳密度,估算了城市土地变化对生态系统碳库的影响。结果表明：1）1990—2010年间,乌鲁木齐城市不透水地表（impervious surface areas, ISA）以中部南部内部填充与北部扩张的形式约增加62%,主要占用农田（27%）与荒漠（62%）。2）乌鲁木齐市生态系统碳库主体（95%）分布在土壤中,城市土地覆被变化导致约25%的碳库损失,由农田、裸土/残存荒漠以及城市绿地转变为ISA解释了68%的土壤有机碳和63%的植被碳损失量,其空间分布与ISA的扩张相一致。城市植被及其土壤具有较高的碳密度,合理的城市规划可以抵消部分因土地变化而损失的生态系统碳。     

蒙古高原乌兰巴托—锡林浩特草地样带植物物种的空间分布

草原植物物种多样性分析是生物多样性研究及草原可持续发展研究的重要内容.基于2012 年野外实地调查数据,对蒙古高原乌兰巴托—锡林浩特草地样带上植物物种类型和数量的空间分布格局及变化规律行了分析,结果表明:①蒙古高原样带上共有33 科103 种植物,蒙古国有29 科87 种,中国内蒙古地区有22 科62 种.中国内蒙古境内植物物种数量的绝对数值低于蒙古国,但中国内蒙古境内的垂向百米物种数、百公里物种数及多年生物种占全部物种比例、可食性牧草物种占全部物种比例等指标均高于蒙古国境内的相应指标;②样带上植物物种总数呈现南北高、中间低的U字形;具体到不同物种,则其分布形态略有差异:禾本科物种数量由北向南逐渐增多,菊科植物物种数量由北向南逐渐减少,豆科植物及杂类草的物种数量呈现南北高、中间低的U字形;③多年生植物与可食性牧草数量呈现南北高、中间低的U字形;一年生植物则呈现不明显的倒U字形,非可食性植物在整个样带上则变化相对平稳,南北差异不明显.     

“半个地球”愿景下的保护地识别——基于全球主要优先保护模块

设立保护地是保护生物多样性的最有效举措。“半个地球”愿景提出将50%的面积纳入保护地,并有效保护85%的物种,是全球生态保护的目标。IUCN保护地分类系统是国际通用的标准,一系列优先保护模块研究则对保护地的识别进行着探索。本文旨在通过对这些模块的保护目标、识别标准等进行分析,为保护地科学识别提供合理参考。主要结论如下:（1）物种、栖息地与人类活动是各模块的主要考虑要素,识别标准包括物种丰富度、生境转变率、人类活动强度等;（2）各模块对生境转变率的考虑有“亡羊补牢”和“未雨绸缪”两种思路,对人类活动强度的考虑有直接和间接之分;（3）各模块分布面积占比在5.77%~25.32%之间,总范围占全球陆表的55.59%,超过了“半个地球”愿景的目标比例。     

基于供给—消耗关系的蒙古高原草地承载力时空变化分析

在全球气候变化与人类活动加剧的双重影响下,蒙古高原草地放牧超载与草地退化问题不断凸显。如何从畜牧业生产对草地利用强度角度揭示草地生态系统的人地关系,对草地资源可持续利用对策研究至关重要。基于生态系统供给与消耗平衡关系,利用卫星遥感数据与畜牧业统计数据,分析蒙古高原草地生态系统的生态承载状态,研究不同政策背景和资源禀赋条件下草地生态系统承载压力的区域差异特征。研究结果表明：（1）内蒙古自治区和蒙古国两地不同的政策和习俗深刻影响了牧民对草地的利用方式,使得两地畜牧业生产结构产生显著差异,内蒙古自治区牲畜类型组成区域差异性大、总量相对平稳,而蒙古国牲畜数量增加显著、牲畜类型组成区域分布更为均匀。（2）内蒙古自治区和蒙古国草地消耗量均呈现出明显的上升趋势,蒙古高原草地资源消耗总量在2014年超出了供给量,其中内蒙古自治区草地资源消耗量在2005年超出了供给量,而近年来蒙古国的草地资源消耗量也逐渐逼近供给量。（3）2000-2016年间,蒙古高原草地承载压力不断增大,整体从盈余状态变为临界超载状态,持续严重超载地区主要出现在荒漠草原地区,并逐渐向典型草原及农牧交错区推进;蒙古国自2003年起富富有余状态区逐步减少且严重超载区逐步增多,内蒙古自治区则受生态保护政策的影响呈波动性变化。通过定量分析内蒙古自治区和蒙古国草地承载状况的时空差异性,所揭示出的不同社会经济背景下畜牧业生产结构与强度的变化规律可为草地资源管理提供科学依据。     

蒙古高原土壤风蚀危险度的FCM模糊聚类研究

论文运用模糊c均值聚类（FCM）方法对蒙古高原风蚀危险度空间格局进行了研究。通过对植被覆盖率、地形起伏度、土壤干燥度和风场强度4个主要风蚀环境因子数据进行模糊聚类,结合专家知识,将蒙古高原风蚀危险度划分为6个等级。结果表明,FCM方法可有效地获取风蚀－环境关系知识,为预测性风蚀危险度制图提供依据;蒙古高原风蚀危险度表现为从东到西逐渐加强的空间格局,与NDVI和土壤干燥度的空间格局相似,说明水分条件和植被状况是决定蒙古高原风蚀危险的最主要因素,不同风蚀危险度分区结果与蒙古高原典型景观植被类型区域分布特征基本吻合。     

基于MODIS-OLI遥感数据融合技术的农田生产力估算

大范围、高精度的农田生产力遥感监测依赖于高时空分辨率的遥感数据,单纯依靠由单一类型传感器数据获取的高时相或者高空间分辨率的遥感数据都不能满足清晰掌握田块尺度上作物生长动态的需求。全球免费提供的空间分辨率250~1 000 m的MODIS数据和空间分辨率30 m的Landsat数据是植被动态监测普遍应用的数据源,针对应用MODIS数据估算的农田生产力空间分辨率较低而Landsat卫星重访周期长的局限性,研究基于空间分辨率30 m的Landsat 8 OLI数据与空间分辨率500 m的MODIS数据,应用时空数据融合技术,融合OLI数据的高清晰空间表达能力与时间间隔8 d的MODIS数据的植被生长时间序列过程的监测能力,获得空间分辨率30 m、时间步长8 d的时间序列数据,利用VPM （Vegetation Photosynthesis Model）模型以宁夏永宁县部分地区为试验区估算该区域的NPP。研究结果表明,融合后所得30 m分辨率的NPP具有良好的空间细节信息,提高了MODIS数据中混合像元上的估算精度,并保留了MODIS数据原始的时间过程信息,以30 m的空间分辨率刻画出作物的生长动态;较单独应用MODIS数据,使用融合数据估算的NPP可更有效检测出高标准农田建设对农田生产力的提升。     

中国植被生长的最适温度估算与分析

利用中国区域的GIMMS NDVI数据集和相应时期气象站点实测的温度数据集,分别在时间尺度和空间地域上对比分析植被生长过程与环境温度变化的关系,并由此提取区域植被生长关键阶段对应的温度,最后得到了中国各生态地理区植被生长的最适温度及其变化区间。结果显示:①研究首次给出了不同生态区植被生长的最适温度,其中青藏高原的参考最适温度最低,在10 ℃左右,而长江中下游和华南地区的较高,很多区域的值都超过了25 ℃,说明植被生长的最适温度具有很强的地域分异性;②根据论文结果,通过海拔高度和纬度两个地理因子,可快速拟合得到中国陆地植被生长的近似最适温度。研究结果可以为生态系统模型的参数本地化和空间化提供参考。     

基于径向基函数神经网络（RBFN）的内蒙古土壤风蚀危险度评价

土壤风蚀是北方干旱和半干旱地区土地沙化和沙尘暴灾害的首要环节和主要动力过程之一. 选取影响内蒙古自治区土壤风蚀演化的相关指标,运用GIS技术提取各指标数据,构建径向基函数神经网络（Radial Basis Function Network,RBFN）;根据不同风蚀危险程度标准,选取12个市、县（旗）相关数据进行训练,确定网络模型参数,进而对内蒙古自治区88个市、县（旗）的土壤风蚀危险度进行了评价. 结果表明:内蒙古自治区西部为土壤风蚀发生的极强危险区,西北为强危险区,中部为中度危险区,而东部为轻度危险区;利用其他研究对该评价结论进行对比验证,结果较为理想.