基于InVEST-PLUS模型的淮北市碳储量时空演变及预测

研究土地利用时空演变对生态系统碳储量的影响,对研究区未来的国土空间规划以及减排增汇提供理论依据.基于1985、1995、2005、2015和2020年这5期土地利用数据,结合InVEST模型分析了研究区碳储量时空变化,运用PLUS模型预测研究区2035年自然发展情景、耕地保护情景、生态保护情景以及耕地和生态双保护情景土地利用变化并估算不同情景下的生态系统碳储量.结果表明:①1985~2020年研究区耕地面积持续减少,2015~2020年土地利用变化较快,综合土地利用动态度达到了34.62 %;②1985~2020年碳储量呈下降趋势,减少1.55×10⁵ t,其中在2005~2015年间,碳储量减少了1.22×10⁵ t,年均减少量达1.22×10⁴ t;③碳储量较高区域分布在研究区的东部,碳储量较低区域分布在研究区中部和西北部;耕地碳储量占比从66.89 %下降到57.73 %,但耕地仍是研究区最主要的碳库;其他地类向草地和林地转化有利于生态系统碳储量的增加;④2035年,自然发展情景、耕地保护情景、生态保护情景以及双保护情景下的碳储量分别为81.77×10⁵ 、82.45×10⁵、82.82×10⁵和82.51×10⁵ t.     

基于PLUS-InVEST模型的江西省生态系统碳储量时空演变与预测

土地利用变化是影响陆地生态系统碳储量变化的重要因素,研究土地利用变化与碳储量之间关系对优化区域土地利用结构,维持区域碳平衡可提供可靠的数据支撑.以江西省为例,分析1990~2020年土地利用变化,基于PLUS模型,结合自然发展情景、生态优先情景和经济发展情景设置,对2030年江西省土地利用格局进行模拟分析,运用InVEST模型测算1990~2020年及未来不同情景下江西省碳储量变化,利用空间自相关分析探索江西省不同情景下陆地生态系统碳储量时空变化特征,并提出相应的政策建议.结果表明:①1990~2020年江西省碳储量整体呈下降趋势,共减少4.58×10⁷ t.其中,水域和建设用地的面积增加,耕地、林地、草地及未利用地面积减少是导致碳储量减少的主要原因.②2030年江西省陆地生态系统碳储量在自然发展情景、生态优先情景和经济发展情景下分别为2.20×10⁹、2.24×10⁹和2.19×10⁹ t.③3种情景下的碳储量值在空间分布上具有相似性,碳储量高值区域在江西省北部、西北部及西部区域出现集聚,低值区域则在中部区域聚集.研究结果可为江西省未来国土空间规划,提升陆地生态系统碳储量提供数据支撑.     

基于InVEST和GeoSoS-FLUS模型的黄河源区碳储量时空变化特征及其对未来不同情景模式的响应

区域土地利用变化是导致生态系统碳储量变化的主要原因,预测未来土地利用变化对碳储量的影响对于碳储功能的可持续发展具有重要意义.近年来,在自然和人为因素的共同作用下,黄河源区土地利用变化显著,其碳储功能也相应发生改变.本研究结合InVEST和GeoSoS-FLUS模型,评估黄河源区2000~2020年以及不同情景下2020~2040年土地利用变化及其对碳储量的影响.结果表明：① 2000~2020年黄河源区碳储量整体呈上升趋势,共增加11.59×10⁶ t.② 20年间,黄河源区土地利用变化以低覆盖度草地、建设用地和湿地的面积增加和高覆盖度草地、中覆盖度草地和未利用地面积减少为主,未利用地大面积减少以及草地和湿地的面积增加是导致碳储量增加的主要原因.③ 2040年自然变化情景下黄河源区生态系统碳储量为871.34×10⁶ t,较2020年增加3.92×10⁶ t.生态保护情景下碳储量增幅明显,较2020年增加13.53×10⁶ t.该研究结果可以为黄河源区土地利用管理决策以及碳储功能的可持续发展提供科学参考.     

黔中喀斯特地区典型县域碳储量时空演变及多情景模拟预测：以普定县为例

探析黔中喀斯特地区典型县域碳储量时空演变和未来空间分布趋势,对优化土地生态安全格局,提升区域碳储量,促进城市低碳可持续发展具有重要意义.以黔中喀斯特地区典型县域——普定县为例,耦合PLUS-InVEST模型,基于解译的土地利用数据和未来土地预测,反演1973~2020年普定县的土地利用变化与碳储量时空演变特征,并模拟预测2060年不同情景下土地利用空间格局演变及其碳储量变化.结果表明：①1973~2020年普定县碳储量整体增加6.61×10⁵ t,呈上升趋势,空间上呈现出“东和西部上升,中南部下降”的变化特征.②普定县历史时期土地利用变化主要表现为建设用地持续扩张,有林地和灌木林地面积占比波动上升,2060年不同情景下土地利用变化延续了历史时期的变化特征.③2060年普定县在自然演变、生态保护和经济发展情景下碳储量较2020年分别增加2.93×10⁵、5.40×10⁵和1.11×10⁵ t,其中生态保护情景增加最为显著,旱地向灌木林地转移是区域固碳能力增加的主要原因.研究结果可为普定县土地利用管理决策以及减排增汇政策制定提供科学参考.     

关中平原城市群土地利用变化对碳储量的影响

研究城市群地区土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响,对城市群地区土地利用结构优化及可持续发展具有重要意义.基于PLUS模型和InVEST模型,模拟预测了不同情景下关中平原城市群2040年土地利用变化与碳储量,并进一步分析了土地利用变化对碳储量的影响.结果表明:①关中平原城市群土地利用类型以耕地、林地和草地为主,占研究区总面积的90 %以上.②2000~2020年,关中平原碳储量呈持续下降的趋势,耕地、林地和草地是关中平原碳储量的主要来源,总体碳储量下降了15.12×10⁶ t,空间分布呈现“南北高,中间低”的分布特征.③到2040年,城镇发展情景下碳储量减少最多,共减少27.08×10⁶ t,生态发展情景下碳储量减少最少,共减少4.14×10⁶ t.研究结果可为关中城市群地区高质量发展和土地利用合理规划提供数据支撑.     

不同气候情景下甘肃草地碳收支时空模拟与预测

在碳达峰、碳中和的背景下,草地碳汇是实现碳中和的关键路径.基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）气候情景数据,运用Daycent模型对甘肃草地2015~2100年碳收支进行模拟,并利用趋势分析法研究未来78 a草地碳收支的时空变化规律.结果表明,SSP245未来气候情景下,净生态系统生产力（NEP）呈不显著波动下降趋势,速率（以C计,下同）达-0.20 g ·（m² ·a）^-1,且该情景下草地碳汇处于下降状态;SSP585未来气候情景下,草地NEP以1.36 g ·（m² ·a）^-1的速率呈显著波动上升趋势,草地碳汇逐渐增加;草地碳收支的空间分布由西北向东南递增;SSP585气候情景下的温度和降水的增幅高于SSP245的气候情景,且草地碳收支与降水量的变动具有一致性,与温度的变化呈反向关系.研究明确了在不同气候情景下甘肃草地的碳汇强度,对有效固碳有参考和促进作用.     

中原城市群区域碳储量的时空变化和预测研究

为了有效评估中原城市群碳储量,运用灰色预测模型获取动态碳密度数据,结合Dyna-CLUE模型和InVEST模型,动态评估2005~2030年土地利用变化下不同情景的碳储量演变特征,以及城市发展对碳储量的影响.结果表明,2005~2020年中原城市群碳储量分别为1689.59×10⁶t、2035.36×10⁶t、2066.34×10⁶t和2093.05×10⁶t,呈现持续增加趋势;2030年经济发展情景、生态保护情景和经济生态协调发展情景下碳储量分别为2162.45×10⁶t、2179.39×10⁶t和2174.28×10⁶t,经济发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.碳储量变化与土地利用面积变化密切相关,主要表现为耕地面积的下降导致其碳储量减少约250×10⁶t,林地面积的扩张导致其碳储量增加约103.4×10⁶t,建设用地的扩张导致其碳储量增加约87.77×10⁶t;耕地和草地面积与总碳储量呈较弱的负相关关系,林地、水域、建设用地和未利用地面积与总碳储量呈较强的正相关关系.2005~2030年中原城市群30个城市的碳储量分别为11.38×10⁶t~214.24×10⁶t,碳储量的变化反映出城市土地碳排放在2030年之前已经达到峰值,且经济生态协调发展情景可能更适合未来城市发展的目标.     

石羊河流域多情景土地利用优化及碳储量评估

研究碳储量与土地利用变化的响应关系及空间分布特征,预测未来土地利用类型变化所导致的碳储量变化趋势,可为流域政策制定、土地利用结构调整和“双碳”目标的实现提供一定的借鉴. 基于2000年、2010年和2020年三期土地利用数据,运用InVEST模型和PLUS模型,开展石羊河流域2000~2020年间和2030年自然发展、城镇发展和生态保护这3种情景下土地利用变化及其对碳储量的影响研究. 研究发现：①2000~2020年石羊河流域主要土地利用类型是耕地、草地和未利用地,且耕地、水域和建设用地的面积呈增加趋势,其中建设用地面积增幅最大. ②较2020年,2030年自然发展情景下,耕地、水域和建设用地面积均有所增加,分别增加6.15%、9.56%和29.9%;在城镇发展情景下,建设用地面积增加最多;相比其他两种情景,在生态保护情景下林地和草地面积出现了增加. ③石羊河流域2000~2020年碳储量呈平稳增加的趋势,20年间增加了0.035×10⁸ t,主要源于耕地面积的增加. ④2030年自然发展、城镇发展和生态保护3种情景下石羊河流域的碳储量分别为5.65×10⁸、5.64×10⁸和5.73×10⁸ t,较2020年均有增加,其中生态保护情景下碳储量增加最多,主要是源于草地和林地面积的增加. 研究结果表明建设用地的扩张是造成碳储量流失的主要原因,若采取有效的生态保护措施将有助提高流域碳储量,可以解决由于经济发展而导致的碳储量流失问题.     

典型湿地生态系统碳循环模拟与预测

以植物生理生态特性和有机碳周转动力学原理为基础,利用室内模拟培养试验结果率定了温度、积水强度、冻融交替对湿地有机碳分解矿化的影响参数,建立了典型湿地生态系统碳循环模拟模型.利用实地观测的数据对模型进行了检验,对模型的灵敏性进行了分析,同时利用该模型进行了情景预测.结果表明,所建模型能较好地模拟中温带（三江平原）和亚热带（洞庭湖）湿地生态系统的碳通量和碳累积特征,沉积物呼吸的模拟值与实测值呈极显著相关关系（p<0.01）;三江平原常年积水沼泽有机碳密度约为80×10⁹ g·km^-2,洞庭湖湿地碳密度约为20×10⁹ g·km^-2;三江平原常年积水沼泽和季节性积水沼泽每年碳的净固定速率分别为104　g·m^-2和76 g·m^-2;该模型对温度和大气CO₂浓度变化反应敏感.在既定的水文条件下,大气CO₂浓度升高和增温可能会使湿地生态系统的碳交换变得更为活跃;在CO₂浓度倍增和增温小于2.5℃的气候变化情景时,系统净初级生产力（NPP）和积累的有机碳密度增加,系统仍为大气的CO₂ 汇,但气候变暖的进一步加剧并不利于湿地有机碳的积累,由于CO₂施肥效应和温度升高增加的系统NPP补偿不了因温度升高导致的沉积物呼吸速率加快而损失的碳,季节性积水沼泽生态系统积累的有机碳甚至出现明显的下降趋势.     

未来气候情景下甘南草地土壤有机碳密度的时空预测与分析

研究草地土壤有机碳密度的时间和空间分布特征,并探究有机碳密度与影响因素之间的关系,对甘南自治州草地生态系统管理和维护具有重要意义,有助于实现“双碳”目标,促进碳汇和减缓气候变化.以甘肃省甘南藏族自治州为研究对象,基于SSP126和SSP585这两种CMIP6未来气候情景数据,运用CENTURY模型模拟预测2023~2100年甘南草地土壤有机碳密度的时空变化,结果表明:①2023~2100年,总有机碳密度、缓性有机碳密度、惰性有机碳密度均呈现下降趋势,活性有机碳密度先波动下降再波动上升.同时,SSP585情景下的总有机碳、活性、缓性和惰性有机碳密度均高于SSP126情景;②Mann-Kendall突变分析表明土壤总有机碳密度之差（Δsomtc）的突变发生在2030年;土壤活性碳密度之差（Δsom1c）的突变发生在2027年;③研究期内,在SSP126情景下,甘南州草地土壤有机碳密度平均值为7 505.69 g·m^-2,在SSP585情景下则为7 551.87 g·m^-2.甘南州草地土壤有机碳密度整体呈现西部高东部低,变异系数整体比较稳定的特点;④偏相关分析结果表明未来气候情景下,降水与土壤有机碳密度呈正相关,温度与土壤有机碳密度呈显著负相关;⑤Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验结果表明,在两个气候情景下,甘南州的土壤有机碳密度整体呈现下降趋势,其中碌曲县的下降趋势相对最快,迭部县最缓慢.     

非点源污染负荷模型的比较与选择

随着点源污染治理的深入,非点源污染的严重性日益凸显。对非点源污染进行定量化和有效控制的方法是通过非点源污染负荷模型对各类非点源的形成、迁移转化以及负荷量进行模拟。然而,非点源污染模型大都由发达国家开发,而且结构和参数各不相同,如何在实际应用中选择适合的模型成为非点源污染模拟的重要问题。文章选择国内常用的SWAT、HSPF、AnnAGNPS和GWLF 4个非点源污染模型,从结构、输入输出以及所应用的流域来对模型进行比较,最后给出非点源污染模型在国内使用时,模型选择的原则和建议。     

SWAT模型在我国流域水环境模拟应用中的评估验证过程评价

模型评估验证是模型开发和应用过程中的重要环节,是管控模型应用于管理决策风险的重要手段.近年来,以SWAT模型为代表的流域水环境模型在我国流域水环境管理中得到广泛应用,但模型评估验证过程尚缺乏规范性指导.结合SWAT模型建模过程和模型评估验证的基本步骤,梳理总结SWAT模型评估验证过程的评价方法,针对确定研究或决策目标、获取输入数据、构建模型、模型率定验证、展示模型结果等5个阶段分别设计评价指标.筛选中国知网收录的2015—2017年发表的以SWAT模型为主题的428篇学术论文作为研究对象,评价现有研究的模型评估验证过程,分析我国SWAT模型评估验证的现状以及存在的问题和不足.评价结果表明,我国现有的SWAT模型应用研究总体比较重视模型评估验证过程,能够清晰定义研究区域、建模目标和期望产出,说明输入数据来源和质量以及模型概化、参数灵敏度分析、参数识别、不确定性分析的方法和结果,模型模拟效果较好.但是,针对SWAT模型评估验证方法的研究较少,在模型参数识别方面还存在参数选取未考虑研究区域特征、参数识别结果不合理等问题.建议在SWAT模型应用研究中关注参数灵敏度分析和参数识别,结合研究区域特征建立本地化应用数据库,加强模型评估验证方法研究.当模型应用于流域水环境管理决策时,应完整地开展模型评估验证,并分析模型不确定性对决策的影响.      

沈阳市老虎冲垃圾填埋场填埋气产量估算

通过选取3种不同的填埋气预测模型：IPCC模型、中国填埋气估算模型、德国模型,结合沈阳市老虎冲填埋场的实际情况,对各参数进行了修订,从而预测老虎冲填埋场填埋气产量情况,并分析比较各模型预测结果。结果表明,2003—2011年,3种模型反映了相同的填埋气变化趋势,趋于上升状态;2012—2025年,由于填埋量发生变化,IPCC模型与中国填埋气估算模型和德国模型的填埋气变化情况相反,呈下降趋势。3种模型预测的填埋气产量的峰值大小为：中国填埋气估算模型为3.3×107m3/a,IPCC模型为2.1×107m3/a,德国模型为9.8×106m3/a。根据实际产气情况进行对比,发现德国模型更符合实际情况。     

大气环境质量预测模型研究

为适应青岛和贵阳地区地形和大气流场复杂的特点,吸收高斯烟云模式和烟团模式的优点,建立高斯轨迹烟云模式,模式同时考虑静风条件下的扩散。应用青岛和贵阳的实测数据对模式的性能进行检验,结果证明,该模式可适用于地形和流场复杂的地区。该模式是环境决策支持系统的一部分。      

History,development and characteristics of lake ecological models

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬａｋｅｍｏｄｅｌｓａｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇｈａｖｅｉｍｐｒｏｖｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｓｉｎｃｅｔｈｅ 1 96 0ｓ .Ｔｈｅｒｅａｒｅａｎｕｍｂｅｒｏｆｆａｃｔｏｒｓｂｅｈｉｎｄｔｈｉｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ.Ｆｏｒｔｈｅｍｏｓｔｐａｒｔ,ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｈａｖｅｇｒｏｗｎｏｕｔｏｆｔｈｅｎｅｅｄｆｏｒｓｏｕｎｄ ,ｒｅｌｉａｂｌｅｍｅａｓｕｒｅｓｔｏｕｓｅｉｎｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｎｄａｐｐｌｙｉｎｇｌａｋｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓ,ｔ…     

Multi-Agent System 模型在土地利用/覆盖变化中的研究进展

在微观与中宏观尺度上,MAS模型可以反映景观中具有自动性、异质性和分散性的人类决策,利于阐明智能体对自然与社会经济环境的适应机制。因而在自然资源管理、农业经济和城市模拟等领域得到广泛应用。目前,该模型的研究主要集中在智能体决策、智能体相互作用、模型多尺度、模型检验与验证等几个方面。综合分析得出如下结论:①智能体决策框架还需进一步完善,特别有限理性决策框架(Bounded Rationality)还需进一步完善;②智能体之间相互作用的研究仍停留在定性的、概念性的水平,还需进一步研究定量分析智能体相互作用的方法;③在多尺度研究中,第一种尺度转化途径机理明确,但决策的空间显性(spatially-explicit)表达较为困难;第二种途径可以表达空间显性,但决策与土地利用变化之间的逻辑解释不强;第三种途径可以表达土地利用过程中决策与复杂性关系,但智能体之间的相互作用处理较为简单;④还需加强对模型的检验与验证方面的研究,探索验证人类复杂行为的技术方法。     

地下水三维数值模拟及其优化开采

通过总结地下水三维数值模拟及其优化开采的研究方法，本文建立了地下水概念模型、数学模型、三维数值模拟模型和优化模型的耦合模型，最后提出了联合运用地理信息系统软件Arc View、地下水模拟软件FEFLOW和最优化软件Lindo或Lingo的实现方案。     

基于UML的放射源贮存库管理系统设计

随着放射性同位素在油井钻探、测试等领域中的广泛应用,放射源的种类及数量越来越大,使用频率越来越高,传统的管理方法已经不适应现代条件下的放射源管理需求。本文从放射源管理中的重要环节——贮存库管理系统入手,以UML为工具,对贮存库管理系统的需求模型和系统模型进行了设计,以提高放射源管理水平。     

基于高斯线源模式的主要尾气扩散模型综述

机动车排放污染扩散模式口可分为高斯模式、经验模式、数值模拟模式和箱式模式。而目前世界各国环保部门推荐应用于污染浓度预测的模式大多属于高斯扩散模式。主要介绍了基于高斯模式的几个主要扩散模型，并比较了它们的优劣，指出开发新模犁需解决的问题。     

活性污泥系统动力学模拟方法的综合分析

活性污泥法的应用现状和污水中氮磷排放标准的日益严格，使得传统数学模型已满足不了目前的要求，需要对活性污泥系统复杂的动力学规律进行有效模拟。文章在综合分析活性污泥动态模型国内外研究现状的基础上，介绍了3种占主流地位的模型：活性污泥数学模型、神经网络模型和混合模型。这3种模型在污水处理的设计、运行控制和工艺优化等方面各有其独到之处。