气候变化对大熊猫分布的潜在影响

分析气候变化对动物分布影响,对气候变化下保护生物多样性具有重要意义。文章利用CART(classification and regression tree),分类和回归树模型,采用A1、A2、B1和B2气候变化情景,模拟分析了气候变化对大熊猫分布范围及空间格局的影响。结果显示:气候变化下,大熊猫目前适宜分布范围将缩小,新适宜和总适宜分布范围在1991~2020年时段较大,从1991~2020年到2081~2100年时段呈现缩小趋势,其中A1情景下变化最大,B1情景下最小。气候变化下,大熊猫目前适宜分布区的东部、东北和南部一些适宜范围将不再适宜,新适宜分布区将主要向目前适宜分布区西部一些区域扩展,并且适宜分布区破碎化,在2051~2080年时段程度最高。另外,气候变化下,大熊猫目前适宜、新适宜和总适宜分布区范围与我国年均气温和年降水量变化呈负相关性。多元回归分析表明,大熊猫目前适宜、新适宜和总适宜分布范围随我国年均气温和年降水量增加而减少,其中气温变化影响比降水量变化影响要大。结果说明,气候变化后,近期将使大熊猫目前适宜分布范围减小,新适宜分布范围增加,随气候变化程度增加,新适宜和总适宜分布范围又将减小。     

气候变化对珙桐分布的潜在影响

分析气候变化对植物分布的影响,对气候变化影响下的生物多样性保护具有重要意义. 利用分类和回归树 (Classification and Regression Tree,CART)生态位模型,设定A1,A2,B1和B2 4种气候变化情景,模拟分析了气候变化对珙桐(Davidia involucrata Baill)分布的影响. 结果表明:随气候变化,珙桐目前适宜分布范围将减小,但新适宜及总适宜分布范围将扩大;珙桐适宜分布范围在模拟时段呈缩小趋势,在A1情景下减幅最大,B1情景下减幅最小. 气候变化后,由于珙桐目前适宜分布范围的东部、南部、北部、东北部和东南部地区缩小,而新适宜分布范围将主要向我国西部及西南部地区扩展,因此,目前适宜分布范围将被破碎化. 气温变化对珙桐分布范围的影响大于降水量的影响.      

陕西渭北旱塬区生境质量及碳储量时空演变分析与模拟

探析生境质量与碳储量的时空格局演化规律,对建立陕西渭北旱塬区生态安全屏障、优化国土空间格局具有积极反馈作用.以渭北旱塬区为研究案例,基于PLUS模型模拟2035年不同发展情景下土地利用空间格局,并采用InVEST模型分析研究区1980~2020年及未来多情景下生境质量和碳储量分布特征.结果表明:①近40年间,研究区内生境质量低等级区面积扩大462.55 km²,碳储量共减少7.85×10⁶t,二者总体呈逐年下降趋势; ②研究期间,生境质量降级区域集中在研究区东北部延安市域内,质量提升区域呈条状分布在靠近水源或海拔较高的地区.碳储量高值区集中分布在研究区内地势复杂、人口稀疏的区域,碳储量减少区域呈点状零散分布在研究区全域,未出现明显聚集现象; ③2035年碳储量除自然发展情景外,其他状态碳储量均有不同程度减少.经济优先发展情景中生境质量低等级区面积20787.41 km²,是较模拟初期低等级区增速最快和高等级区减幅最大的模拟情景.研究结果可为研究区低碳绿色发展、生态修复提供决策参考和数据支撑.     

京津冀地区生境质量与景观格局演变及关联性

以京津冀地区为研究区,基于InVEST生态评估模型、Fragstats景观格局指数测算平台,运用网格分析法,评估了2000~2018年京津冀地区生境质量与景观格局演变;利用空间自相关理论,分析了二者空间关联性及其时序演变特征.结果表明：京津冀地区生境质量整体呈现出“东南低、西北高”的空间分布特征;2000~2018年京津冀北部以及沿海地区生境质量大面积提升;北京-天津都市圈及其南部存在大面积生境质量衰退.京津冀山区景观格局较稳定,东南部城市群景观格局指数值变化显著,景观趋于破碎化.生境质量与景观格局特征二者具备空间关联性,但相关关系逐渐减弱,以东南部生境质量低值区集聚效应减弱最为明显.研究结果有助于揭示生境质量与景观格局的空间关联性规律,可为我国乃至世界其他类似地区生态保护与景观规划提供科学支持.     

气候变化对我国干旱区分布及其范围的潜在影响

为确定气候变化对土地荒漠化影响,以干燥度指数及A1,A2,B1和B2气候变化情景分析了气候变化对我国干旱区分布范围的影响. 模拟结果表明:气候变化将导致我国极端干旱区和湿润区分布范围缩小,干旱区、半干旱区和半湿润区分布范围扩大. 极端干旱区分布范围缩小并被干旱区所代替,半干旱区向半湿润区东、南部方向扩展,湿润区东北部和西部被半干旱和半湿润区所代替. 极端干旱区和湿润区分布范围变化与全国年均气温增量呈负相关性,干旱区、半干旱区和半湿润区分布范围变化与全国年均气温增量呈正相关性. 多元回归分析表明,干旱区和极端干旱区分布范围随全国年降水量增加而减少;半湿润区和湿润区分布范围随全国年降水量增加而增加;除A1情景外,其他气候情景下半干旱区分布范围均随全国年降水量增加而减少;湿润区分布范围随全国年均气温增加而减少,其他气候区范围随全国年均气温升高而增加. 随着气候变化,我国荒漠化范围将增加,干旱胁迫总体上减弱.      

宁蒙沿黄地带城镇用地扩展驱动力分析与情景模拟

宁蒙沿黄地带属于中国西北干旱半干旱快速城市化地区,研究这一典型地区的城镇用地扩展对丰富城镇用地扩展机制的理论研究和提供相应政策建议具有理论和现实意义。论文利用Logistic回归分析2000-2005年城镇用地扩展的主要驱动力,计算城镇用地转换适宜度矩阵,结合CA-Markov模型模拟3种情景下城镇用地扩展趋势。结果表明：2000-2005年,城镇用地的主要来源是耕地,其次是草地及极少量农村居民点和工矿用地。对城镇用地变化影响最大的因素依次是邻域内城镇用地比重、年降水量、到2001年国道距离、到水域距离、到2001年省道距离以及到2000年土地利用中耕地、林地和草地的距离。一切照常情景下,2016年宁蒙沿黄地带城镇用地总量约997 km²,主要分布在呼和浩特市区、包头市区等主要城市边缘;规划情景下,城镇用地规模达到1 525 km²,分布格局与一切照常情景类似;生态保护情景下,城镇用地规模总量达到1 480 km²,城镇用地沿交通轴扩展呈组团分布。由此得出主要结论：大城市边缘区和交通线是城镇用地发生的主要影响因素;通过总量控制的区域整体城镇用地规划可以优化区域整体城镇用地扩展格局。     

全球变化背景下南方红豆杉地域分布变化

气候是影响植物栖息地的重要因素之一,预测气候变化对植物潜在分布范围变动的影响,对促进植物资源的可持续利用具有重要意义。基于最大熵Maxent模型结合11个环境变量,预测2050s三种气候情景下（RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5）南方红豆杉（Taxus chinensis var. mairei）在中国的潜在地理分布状况,分析影响其分布的主要因素,探讨其分布格局的改变对我国亚热带北界的指示意义。结果表明：（1）南方红豆杉的适宜栖息地（生境指数P >0.2）主要分布在我国亚热带暖温带季风区,绝大部分核心栖息地（生境指数P >0.6）分布在秦岭大巴山以南地区;（2）Jackknife测试结果显示,最冷季降水量（bio19）、气温平均日较差（bio2）、气温年变化范围（bio7）、最暖季平均温度（bio10）和海拔（Elev）对南方红豆杉空间分布适宜性影响最大; （3）随气候变化,2050s南方红豆杉有沿纬度向北和海拔向上迁移的趋势,并且我国亚热带北界受气候变化的影响将逐渐向北移动。     

贵州高原典型喀斯特县域生境质量时空演变及定量归因

揭示贵州高原喀斯特县域生境质量时空演变规律及其驱动因素,为平衡喀斯特区域生态保护和可持续发展提供科学依据.利用1989年、2003年、2010年和2020年4期土地利用数据、DEM数据、气象数据和社会经济数据,采用InVEST模型阐明普定县近30年生境质量时空分布格局及演变特征,并对其空间分异的驱动力进行了定量探测.结果表明：①耕地和林地是普定县的主要土地利用类型,构成了地表覆盖景观基质.2003~2010年土地利用变化最显著,其中林地的增幅最大,达86.42%,耕地是流失最严重的土地利用类型,面积减少157.57 km²,主要流向林地和建设用地;②1989~2020年普定县生境质量指数平均值由0.60上升至0.73,空间上由东北部向西南部大体呈现出“高-低-高”的分布格局,生境质量高值区主要分布在东北部林地和草地区,低值区集中在中部和南部的建设用地,生境质量等级上升的区域主要集中在东部及西北部的大部分地区;③土地利用类型是影响生境质量时空分布的首要因素,解释程度为91.00%.在交互作用探测中,任意两种影响因素的交互作用大于单个因素的单独作用,土地利用类型和年均降水量的交互作用最强,达到96.00%,其与岩性因子的交互作用达到94.00%,自然与人文因素共同主导生境质量的时空变化.1989~2020年普定县生境质量总体较好,土地利用类型变化与生境质量关系密切,优化土地利用结构、减小人类活动的影响对提高普定县生境质量具有重要意义.     

广东省土地利用驱动下红树林潜在生境预测

为探索土地利用变化对红树林潜在生境分布的影响,融合MaxEnt模型和Dyna-CLUE模型,建立了土地利用驱动下红树林生境变化的定量预测方法.以中国红树林分布面积最大的广东省作为研究区,利用MaxEnt模型模拟红树林在自然条件下的理论适生区,采用Dyna-CLUE模型预测2030年的三种土地利用变化情景,最后将模拟的土地利用格局作为限制条件估算未来可供红树林生境分布的空间.结果表明,2020年广东省红树林潜在生境面积约34531hm²,2030年趋势情景下湿地将减少58.61%,红树林潜在生境面积将退化至24375hm²;可持续发展情景下通过改进土地利用策略并开展一定规模的退塘还湿,红树林潜在生境面积将增加至38125hm²;生态保护情景下,如能开展全面的生态保护和恢复,红树林潜在生境面积可达到47525hm².本研究的研究方法可有效预测不同海岸带土地利用驱动下红树林潜在生境的空间变化.研究结果发现,不同土地利用政策会对红树林潜在生境分布造成明显影响;通过改进政策,可显著提升红树林潜在生境的面积和完整性.本结论可为区域红树林保护与生境修复的空间规划及政策制定等提供科学支持.     

内蒙古生态环境敏感性综合评价

针对内蒙古土地沙化、土壤侵蚀、土壤盐渍化和生物多样性减少等区域自然环境演变过程中出现的生态问题,采用遥感和地理信息系统技术,构建敏感性评价指标体系与评价模型,对内蒙古生态环境敏感性进行综合研究,定量揭示研究区生态环境敏感性程度和空间分布特征.结果表明:土地沙化不敏感区、极敏感区分别占研究区面积35.9%和10.1%;土地沙化敏感性等级高的区域集中分布在内蒙古辖区内主要沙漠边缘和沙地;土壤基质多为沙粒、冬春季节多大风且植被覆盖度较低是土地容易发生沙化的主要原因.土壤侵蚀轻度、中度和高度敏感区分别占研究区面积的43.9%、30.2%和19.2%;受降水空间差异影响,土壤侵蚀敏感性等级自东南向西北呈逐步下降趋势.土壤盐渍化不敏感区、极敏感区分别占研究区面积的57.6%和14.6%,盐渍化明显地区主要分布在内蒙古西北部和东部;蒸发量远大于降水量,人类活动影响较明显,是土壤盐渍化高发的主要原因.生境不敏感、高度和极敏感区分别占研究区面积的30.5%、25.1%和10.6%,敏感性等级高的区域主要分布在大小兴安岭地区;这些区域水热条件相对较好,植被覆盖度高,物种数量较为丰富,是生物多样性重点保护区域.综合生态环境高度和极敏感区分别占研究区面积的27.9%和9.6%;敏感性等级高的区域位于内蒙古中北部,等级较低的区域位于内蒙古西北、东北和东南部.     

预处理对尿液长期存储过程的影响及机理分析

针对尿液盐度高、成分复杂,存储过程中性质易变等问题,以有机与无机物质的变化特征为考察对象,研究浓H₂SO₄、陶瓷膜和活性炭等预处理对尿液存储过程中性质变化的影响,并分析其转化机理.结果表明,尿液性质变化的主要反应是尿素分解及其引发的无机共沉淀现象,且随着氨氮浓度由1365升高至2755mg/L,沉淀逐渐由磷酸盐向鸟粪石转变.浓H₂SO₄预处理通过抑制尿素分解实现尿液性质稳定,而陶瓷膜处理和活性炭吸附促进尿素分解,且活性炭可有效吸附氮元素.同时,荧光光谱的研究发现尿液存储过程中DOM（溶解性有机物）组分也发生了显著变化：浓H₂SO₄预处理组中E₂₈₀/E₄₇₂、A_275~295、E₂₅₄/E₃₆₅、E₃₀₀/E₄₀₀的升高表明DOM中疏水性及小分子有机物浓度增加,而UV₂₅₄、A_350~400的降低也印证了芳香性有机物含量的降低.陶瓷膜与活性炭可去除有机物,但陶瓷膜对尿素的去除效率高于其他有机组分,而活性炭对芳香性有机物的去除比例最高.本文系统阐明了尿液存储中性质变化过程与机制,并论证了不同预处理的影响,为尿液源分离处理提供有效的参考.     

基于资源场势的我国煤炭空间配置特征研究

论文将资源场势的理论运用到煤炭资源领域,利用相关公式计算全国可获得数据的30个省(区、市)的煤炭资源势、煤炭作业势和煤炭资源-作业势,分析了1986年以来我国煤炭资源空间配置的基本特征,并采用煤炭配置质量指数评价我国区域煤炭资源空间配置的合理性。研究表明:①随着时间的变化,我国煤炭资源场趋于集中,空间上呈现出以晋豫地区为中心,从东北向西北偏移的趋势;②各地区煤炭作业势在时间上变化幅度较小,空间上与煤炭资源势呈现总体相近的格局;③我国煤炭资源-作业场有向东部南部沿海地区和晋陕蒙地区集聚的趋势,目前基本形成了以东部南部沿海地区、环渤海地区为主的"S"形输入区和以晋陕蒙为主的"V"形输出区的空间格局;④可以将我国划分为三种煤炭空间配置类型区,即场源区(6个)、场汇区(19个)和基本平衡区(5个),煤炭资源空间配置具有显著的区域差异,空间极化现象突出;⑤我国煤炭资源空间配置总体是合理的,但是个别地区的配置方向或配置力度不尽合理,存在输出区过度输出和输入区过量输入等情况。     

北京地区大气颗粒物输送路径及潜在源分析

利用TrajStat软件和全球资料同化系统数据,计算了2005~2016年北京市逐日72h气流后向轨迹,采用聚类分析方法,结合北京同期PM_2.5逐日质量浓度数据,分析北京市年及四季后向气流轨迹特征及其对北京市颗粒物浓度的影响,运用潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT）,探讨研究时期内不同季节影响北京市颗粒物质量浓度的潜在源区以及不同源区对北京颗粒物质量浓度的贡献.结果表明,就全年而言,西北输送气流占总轨迹的比例最高,达59.97%,且其输送距离最远、输送高度最高、移速最快.输送高度最低、距离最短、移速最慢的东南气流占比次之,为27.64%,东北气流占比最低为12.40%,其移速和输送距离介于前两者之间.主要污染轨迹来自山东、河北,其次为来自俄罗斯、蒙古国和内蒙古荒漠戈壁地区的西北气流.PSCF和CWT分析发现,蒙中、晋中、冀西南、豫北及鲁西是影响北京PM_2.5的主要潜在区域.而不同季节、不同输送路径对北京PM_2.5污染影响的差异显著,春季主要受来自蒙晋交界区域的短距离输送气流影响,潜在源区位于冀南、鲁西、豫东和皖西北地区,夏季污染轨迹来自鲁、晋地区,潜在源区为豫东北、皖北和苏北地区;秋季主要受来自冀南地区的短距离气流影响,潜在源区为晋北、冀南、豫北和鲁西地区,冬季主要受来自蒙古国中西部和蒙中地区的远距离输送气流影响,潜在源区主要在冀南、鲁西、豫北、晋和蒙西地区.     

北方农牧交错带降水极值变化空间特征

农牧交错带是我国生态环境脆弱带,以109个气象站1971～1998年间的逐日降水资料,分析了农牧交错带年降水量、侵蚀性降水及暴雨等方面降水极值的时间变化及空间分布。结果显示农牧交错带平均每年发生侵蚀性降水的日数在3.5～17.6d之间,暴雨日数在0～2.6d之间;大部分地区的年降水量、侵蚀性降水量及暴雨量等都呈现不同程度的增加趋势,但暴雨量以及侵蚀性降水量等降水极值指标增加趋势更明显,反映出多数地区降水强度增加、降水侵蚀的潜在能力增强的特征;局部地区的降水极值呈减少趋势。     

中国北方农牧交错带生态环境的空间格局演变

中国北方农牧交错带受自然条件和人为活动等多种因素的综合影响,生态环境问题比较突出,成为生态环境研究的典型区和理想地带。论文以此作为研究对象,选择能反映生态环境特点的多种空间数据信息,利用数字网格模型,通过采用空间叠加的分析方法,评估北方农牧交错带1989年和1999年的生态环境背景状况,并对北方农牧交错带生态环境变化及空间格局特征进行研究。结果表明:①1989至1999年,北方农牧交错带生态环境背景状况从东南向西北逐渐变差;②1989至1999年来,北方农牧交错带生态环境背景状况逐渐变差;③北方农牧交错带生态环境背景状况变化严重地区集中在晋陕蒙宁甘交界处、科尔沁沙地区、青海海东地区3个区域;④在205个旗县中,宁夏盐池县、内蒙古翁牛特旗、陕西定边县、甘肃环县、青海尖扎县、山西汾西县等12个旗县的生态环境变化最为严重,60%以上的面积生态环境背景状况逐渐变差。     

Contribution of spatially explicit models to climate change adaptation and mitigation plans for a priority forest habitat

Climate change will impact forest ecosystems, their biodiversity and the livelihoods they sustain. Several adaptation and mitigation strategies to counteract climate change impacts have been proposed for these ecosystems. However, effective implementation of such strategies requires a clear understanding of how climate change will influence the future distribution of forest ecosystems. This study uses maximum entropy modelling (MaxEnt) to predict environmentally suitable areas for cork oak (Quercus suber) woodlands, a socio-economically important forest ecosystem protected by the European Union Habitats Directive. Specifically, we use two climate change scenarios to predict changes in environmental suitability across the entire geographical range of the cork oak and in areas where stands were recently established. Up to 40 % of current environmentally suitable areas for cork oak may be lost by 2070, mainly in northern Africa and southern Iberian Peninsula. Almost 90 % of new cork oak stands are predicted to lose suitability by the end of the century, but future plantations can take advantage of increasing suitability in northern Iberian Peninsula and France. The predicted impacts cross-country borders, showing that a multinational strategy, will be required for cork oak woodland adaptation to climate change. Such a strategy must be regionally adjusted, featuring the protection of refugia sites in southern areas and stimulating sustainable forest management in areas that will keep long-term suitability. Afforestation efforts should also be promoted but must consider environmental suitability and land competition issues.     

气候变化情景下中国外来入侵植物黄顶菊潜在分布区模拟与早期预警

20世纪90年代外来植物黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵中国,威胁我国的农业生产和生态安全,现已在河北省8个地级市、天津市、河南省6个地级市、山东省5个地级市、山西省长治市广泛分布,并呈迅速扩散蔓延趋势,预测黄顶菊在中国的潜在分布区可为阻断其传播和早期预警提供参考. 本文基于黄顶菊在南美洲原产地的分布数据和环境变量构建本土生态位模型,投影至我国并预测当前和未来气候情景下黄顶菊的潜在分布格局. 结果表明:①黄顶菊潜在分布范围涵盖华北平原、东北平原、黄土高原和云贵高原. 与黄顶菊实际分布区相比,山东省中部、北京市中南部、辽宁省南部、山西省南部、陕西省中部具有较大面积的中-高潜在适生区,黄顶菊在中国尚未达到其最大潜在分布范围,仍有可能继续扩散. ②全球变暖导致黄顶菊潜在适生区明显向北扩张、向南收缩,分布中心由华北中纬度地区向东北高纬度地区迁移. ③综合比对黄顶菊实际分布状况及其在不同气候情景下潜在分布的变化趋势,结合国家和地方的管控需求,以地级及以上城市行政区为管控单元划定重点管控区、重点监测区和重点预防区,建议在黄顶菊扩散前缘区加强监测阻截力度,逐步消除黄顶菊发生区的生态影响,重点监测其潜在适生分布,抑制其向邻近地区进一步扩散蔓延. 研究显示,黄顶菊在我国仍具有较大的潜在分布空间,全球变暖加剧其向东北高纬度地区迁移,基于黄顶菊的潜在适生区变化趋势制定分级监管策略在一定程度上可提升防控效率,以防止其进一步扩散.      

晋东南地区冬季PM2.5污染输送路径分析

利用2017~2019年晋城市和长治市冬季PM_2.5逐时浓度资料、地面风场数据等,结合HYSPLIT轨迹模型和中尺度数值模式WRFV4.2分析了晋东南地区冬季PM_2.5污染的特征和传输特点.结果表明,晋城市冬季PM_2.5污染程度高于长治市.受地形影响,晋城市地面盛行偏南风、偏北风和西北风,污染方向主要为偏南风和偏北风;长治市近地面盛行偏南风,该风向污染频率最高.影响晋城市和长治市污染的潜在源区主要分布在偏西、东北和东南方向,偏西气流来自陕西省中部,东北气流来自河北省西南部,东南气流来自河南省中东部.污染经过晋东南地区主要影响山西省中南部和北京南部.通过数值模拟流场,结合潜在源区和影响区域的分析结果,在均压场或高压后部的天气形势下,晋东南地区污染输送路径包括来自东北方向（河北省西南部一带）的气流,沿长治市东北部的滏口陉向晋东南地区输送污染物及沿太行山东麓向南在晋豫交界处的太行陉发生转折向晋东南地区输送污染物;来自东南方向（河南北部及东部）的气流输送和来自偏西方向（陕西中南部）的气流输送.污染物经过晋东南地区向北输送至山西省中南部,部分经过山西省中东部的井陉输送至北京南部.