松原地表通量遥感反演及与下垫面关系分析

选择松原地区为研究区,应用TM热红外遥感图像,采用SEBAL遥感模型,对地表热通量的相关参数进行反演,进而分析不同土地覆盖类型对地表热通量以及能量平衡的影响。结果表明,该遥感模型应用于地表通量估算是可行的,不同下垫面地表覆盖类型对地表热通量的影响差异较显著。在相同的外部气侯条件下,与城市周边的植被覆盖区相比,城市用地具有较高的显热通量,较低的潜热通量。由于城市地表显热通量明显高于周边植被覆盖地表,导致城市地表向低层大气供热的增加,这是城市热岛效应形成的重要机制之一。     

不同气候带退耕还林对区域气温的影响差异分析

退耕还林改变陆表覆盖状况,导致碳收支和地表能量平衡变化,从而影响区域气温。论文通过定量估算耕地转为林地导致生态系统吸收大气CO₂和地表能量平衡的变化,分析21世纪初10 a中国不同气候区开展退耕还林对区域气候调节的影响差异。结果表明：1）仅考虑碳调节,各气候区退耕还林皆表现为241.6~470.2 Mg CO₂-eq hm^-2的碳蓄积过程,具有2.2~16.5 Mg CO₂-eq hm^-2的碳汇作用即致冷效应,特别是亚热带湿润区。2）仅考虑地表能量平衡,中温带干旱与半干旱区退耕还林引起的净辐射增加程度大于潜热通量的增加程度,因此地表对大气供热表现为增温效应;而亚热带湿润区退耕还林引起净辐射减少及潜热通量增加,青藏高原、中温带湿润区净辐射增加程度小于潜热通量的增加程度,因此地表对大气供热皆表现为致冷效应。3）同时考虑碳调节和地表能量收支,中国亚热带湿润区退耕还林的致冷效应是仅考虑碳调节致冷效应的1.25~1.45倍,而中温带干旱区退耕还林的致冷效应则为仅考虑碳调节效应的近一半。     

厦门市土地利用及氮负荷变化研究

高强度的人类活动改变了城市土地利用方式和城市内氮素循环,但城市土地利用变化如何影响城市氮负荷时空变化的研究仍缺乏.本研究以厦门市为例,基于物质平衡的城市氮流动估算方法,分析了2005—2010、2010—2015年两个时间段内厦门市土地利用及氮负荷的时空演变特征及土地利用变化对氮负荷的影响.结果表明:2005—2010、2010—2015年期间城市各土地利用类型中工业、居民区及交通用地面积增加最为显著,占总面积的比例从16.9%增加到30.3%,而林地和其他类型面积的比例从53.78%下降至38.01%.大量农林地转变为工业和交通用地,导致单位面积氮负荷强度分别增加了10倍和25倍.城镇居民用地、交通用地等氮排放强度较高的土地利用类型不断扩张,造成城市中活性氮排放增加了2.1倍.同时,土地利用的空间格局也影响着城市氮负荷的空间变化特征,氮排放热点在空间上逐渐向岛外扩张,且强度也随之增加.     

基于动态度分析法岩溶区土地利用时空变化分析

通过RS和GIS技术对水城县1999、2005、2009和2015年4期遥感影像进行分类和统计,共分为建筑用地、草地、疏林地、密林地、水体、耕地和裸地7类土地利用类型。提取土地利用信息后采用土地利用转移矩阵和动态度分析法分析了土地利用类型的时空变化情况及发展趋势。最后结合自然、经济、人口等因素分析了土地利用类型变化的驱动力。结果表明:1999-2015年间,研究区建筑用地面积逐年增加,耕地面积先减少后略有增加,裸地面积先增加后大幅度减少,林地面积整体呈现增加趋势,水域面积基本保持平稳。耕地和裸地主要转向建筑用地和林地。各土地利用类型在面积和空间上均处于不断变化之中,但整体变化趋于稳定状态。其中经济发展、人口变化及政策导向是导致土地利用类型发生变化的主要驱动因素。     

基于分形维数的长汀县土地利用动态变化

以福建省长汀县为研究区域,基于遥感和GIS技术的支持,对研究区2000年、2009年、2016年的土地利用结构及分形动态进行分析。研究表明：经过多年的治理工作,长汀县的土地覆被情况有了很大的改善,林地面积不断增加,裸地面积持续减少。各土地利用斑块形态具有明显的分形特征,2000?—?2009年,耕地、建设用地分维值呈增加趋势,空间形态趋于不规则;林地、裸地和水域分维值减少,空间形态趋于规则。2009?—?2016年,耕地、裸地和水域斑块分维值呈上升趋势,空间形态趋于不规则;而林地和建设用地斑块分维值趋于下降,空间形态趋于规则。总体上土地利用分维值仍有增大的趋向,土地斑块的稳定度趋于下降。土地利用的复杂性和稳定性受到人为因素影响强烈,合理协调人地关系,避免治理成效出现反复,仍然是水土流失区治理的关键。     

典型喀斯特城区土地利用变化对地表温度的影响分析

利用TM遥感影像数据,运用ENVI及GIS技术,提取典型喀斯特城区(白云区)2002~2013年的土地利用覆盖类型,并反演出地表温度,从而进一步分析探讨土地利用变化对地表温度的影响。贵阳市白云区是贵阳市重点工业区和新2型工业集中分布区,在2002~2013年土地利用变化明显,特别是城区建设用地增加显著,从35.11增加到71.81 km,并占用了大量耕地和灌疏林。白云区土地利用类型的变化引起地表温度的改变,尤其是建设用地的扩张对地表温度影响较大。对地表温度与NDVI关系进行分析,结果表明不同土地类型的地表温度与NDVI相关程度不同。     

基于InVEST与CA-Markov模型的昆明市碳储量时空演变与预测

土地利用/覆被变化是引起陆地生态系统碳储量变化的重要驱动因素,影响整个生态系统的碳循环过程.以昆明市为研究案例,在修正碳密度系数的基础上,通过耦合InVEST模型碳储存模块和CA-Markov模型,分析2000～2020年及“三线”约束下未来不同土地利用情景陆地生态系统碳储量变化的时空差异特征.结果表明：(1)昆明市土地利用类型主要以耕地、林地和草地为主,土地利用转移也发生在三者之间.(2)2000～2020年,昆明市碳储量整体表现为南低北高的空间分布特征,碳储量逐年下降,累计损失5.27×10⁶ t,林地和草地退化是碳储量减少的主要原因.(3)2020～2030年,4种情景碳储量均有所减少,其中惯性发展情景碳储量下降最明显,主要是建设用地快速扩张引起;耕地保护情景相比惯性发展情景有效减缓了碳储量减少幅度;生态保护情景则能够增强研究区固碳能力,碳储量达到262.49×10⁶ t,但不能有效控制耕地面积的减少;防止城市扩张情景有效抑制了建设用地无序扩张,间接防止了碳储量进一步减少.因此,研究区可统筹考虑耕地保护情景、生态保护情景和防止城市扩张情...     

土地利用变化对京津冀热环境时空演变的影响

选取中国三大城市群之一的京津冀城市群作为研究区,利用Getis-Ord Gi*指数、贡献指数等分析方法,探究了2001～2020年不同土地利用类型对京津冀城市群夏季昼夜区域热环境的影响.结果发现,夏季昼夜相对地表温度空间分布差异较大.白天,西北部和东南部的相对地表温度都较高.夜晚,西北部以冷点为主,而热点主要聚集于东南部.京津冀城市群主要以耕地、林地、草地和建设用地为主.耕地、建设用地主要分布于东南部,林地和草地主要位于西北部.其中,耕地面积最大,约占总体面积的45.5%.然而自2001～2020年,随着城市化的发展,耕地面积降低了5.2%,而建设用地面积增加了2.3%.土地利用在夏季昼夜的相对地表温度变化较大.水体在白天的相对地表温度基本低于0℃,对区域热环境具有明显的降温作用,在夜晚水体的相对地表温度则位于3～4℃,具有明显的增温作用.草地在白天对区域的降温作用不明显,而在夜晚的降温作用明显强于林地.本文通过研究不同土地利用类型对区域热环境的昼夜影响,将有助于理解区域热环境分布特征及影响机制,从而为区域层面的热岛缓解策略制定提供理论依据.     

1995～2000年河西走廊土地利用变化研究

目前,人类面临的许多环境问题都与土地利用/覆被变化有关。利用1995和2000年两个时期的Landsat5的4、3、2(RGB)波段合成影像的解译结果,采用中国科学院资源环境数据库中的全国1∶100000土地资源利用分类系统,基于GIS软件平台ArcInfo7.1中文版对河西走廊近5年来的土地利用变化进行了研究。结果表明,近5年来,河西走廊发生了大规模的土地利用变化:①土地利用类型斑块数量和总边缘长度基本呈增加之势,表明研究区内景观的破碎程度增加;②土地利用结构变化表现出耕地、林地和建设用地有明显增加,水域、草地和未利用地都呈减少趋势,反映出区域城镇化进程的加快和生态环境恶化的趋势;③土地利用变化的区域差异明显,表现为地处河西走廊西段的酒(泉)嘉(峪关)地区以耕地、林地、水域和建设用地增加,未利用地和草地减少为主要变化特点,走廊中段的张掖市以耕地、林地和建设用地增加,草地、水域和未利用地减少为主要变化特点,走廊东段的武(威)金(昌)地区以耕地和建设用地增加,草地和水域减少为主要变化特点。     

基于土地利用/覆被动态变化的粤港澳大湾区碳储量评价与预测

土地利用/覆被变化会增加区域碳储量或引发碳损耗,进而影响全球气候.研究湾区土地利用与碳储量变化的影响机制,对区域生态系统保护及社会经济可持续发展具有重要意义.基于InVEST模型和PLUS模型,分析了粤港澳大湾区土地利用与碳储量的动态变化特征及影响机制,进一步模拟预测了2030年3种发展情景（自然趋势情景、建设用地优先情景和生态优先情景）下土地利用类型变化对碳储量的影响.结果表明：(1)2000～2020年粤港澳大湾区的耕地（减少5.38%）和建设用地（增加8.68%）变化最显著,其余用地类型的变化较小.林地作为大湾区的主要用地类型,同样也是重要的碳库,空间上集中分布于东、北、西三面的台地和丘陵地区,碳储存低值区集中于中部平原,以建设用地为主.(2)受不同用地类型相互转化的影响,粤港澳大湾区的碳损失了20.12×106 Mg.耕地和林地面积的减少以及建设用地面积的增加是碳损耗的主要原因.(3)模拟研究发现生态保护措施将有效提高区域碳储量.具体来说,当耕地、林地和草地向建设用地的转化减少20%,湿地和水体向建设用地的转化减少30%时（生态优先情景）,区域碳储量可增加2.58×106 Mg...     

不同土地利用情景下四平市生态系统碳储量时空演变

基于1990～2020年四平市土地利用类型数据,运用GeoSOS-FLUS模型,设定自然发展、耕地保护和生态优先三种情景,模拟不同情景下2030年四平市土地利用空间格局,同时结合InVEST模型定量分析研究区1990～2020年碳储量的时空分异特征,并探讨不同情境下土地利用变化对碳储量的影响,评估未来碳储量的潜力.结果表明:1990～2020年四平市耕地和林地分别减少了951.5 5km²和357.54km²,且以1990～2000年间的降幅最大.草地和建设用地呈增加趋势,分别增加了702.97km²和587.64km².2030年在生态优先情景下,林地呈扩张态势,耕地有少量增加,在耕地保护情景下,耕地数量得到有效保障,而林地和草地有不同程度缩减.建设用地在三种情景下都呈现扩张的趋势,在自然发展情景下增长幅度最大.1990～2020年,四平市陆地生态系统的总碳储量及平均碳密度呈连续减少的势态,以1990～2000年的降幅最大,主要原因是该时段内土地利用变化以耕地的减少和建设用地的增加为主.四平市碳储...     

长株潭城市群地类转移的碳传导效应与预测

土地利用碳排放是影响城市碳达峰、碳中和实现的重要因素.基于土地利用遥感数据和碳排放估算模型,得到长株潭城市群的土地利用碳排放量,借助转移矩阵分析了长株潭城市群土地利用转移的碳传导效应.此外,采用马尔科夫模型预测2030年和2060年的长株潭土地利用碳排放量.结果表明：①1995~2018年长株潭城市群土地利用净碳排放从810.84×10⁴ t增加到2015.41×10⁴ t,碳源/汇比整体呈上升趋势.其中,建设用地是主要的碳排放源,林草地是主要的碳汇.②不同时段地类转移引致的碳传导最终均表现为净碳排放,在时间上呈现先增加后减少的态势.其中以林地和耕地向建设用地转移产生的碳传导最为显著,涉及草地、水域和未利用地的碳传导效应微弱.③预测结果表明,长株潭城市群的土地利用碳排放预测量处于持续上涨态势,如若仍按目前趋势发展,则如期实现"双碳目标"存在难度.政府需要在加强林地的碳吸收能力以提升生态系统碳汇增量和遏制建设用地的无序扩张以减少碳源两方面着力,加快长株潭城市群的绿色低碳建设.上述结果为长株潭城市群开展低碳导向的城市土地利用调控提供了重要参考.     

中国城市人为热通量估计及时空分布

基于中国统计年鉴中1985~2018年全国能源消耗和人口数据,估计中国城市人为热排放通量及其时间变化趋势.利用人口空间分布和污染物排放清单数据,探讨人为热排放的空间分布特征.依据能源类型,人为热分为工业、交通运输、建筑和新陈代谢4类排放.结果表明,我国人为热排放多年来持续增长,2000年增长加速,2012~2016年增速有所放缓.2016年我国平均人为热排放通量达到0.442W/m²,工业、建筑、交通、新陈代谢排放的全国平均人为热排放通量分别为0.311,0.072,0.038和0.020W/m².人为热排放的高值主要分布在京津冀、长江三角洲、珠江三角洲重点城市群区域以及其他一些规模较大的区域重点城市.4类人为热排放均呈现东部多、西部少的特点.工业排放人为热分布与区域经济发展水平和城市化程度有关.交通运输排放的人为热主要集中在交通枢纽城市.与已有的人为热排放清单相比,本研究估计的人为热排放通量在规模较大的城市具有更大的数值,更能体现人类活动对人为热排放的贡献.     

基于土地利用变更调查的2010-2016年新疆尉犁县生态系统碳储量时空变化

为全面认识干旱区不同土地利用类型时空变化对区域生态系统碳储量的影响,以地处塔克拉玛干沙漠边缘生态脆弱区的新疆尉犁县为研究对象,基于详细的土地利用变更调查数据（2010-2016年）,利用ArcGIS平台和InVEST模型,分析生态系统碳储量对土地利用变化尤其是二级土地利用类型变化的响应.结果表明:①研究区内,无论是区域平均碳密度还是灌木林地、其他林地、其他草地等主要土地利用类型的碳密度均较低,而面积较少的有林地和天然牧草地碳密度相对较高,因此对这些土地利用类型应着重加强保护.②2010-2016年新疆尉犁县碳存储量净减少24.23×104 t,这主要是由于其他草地、其他园地和果园等土地利用类型被开垦为水浇地,或被建设用地、交通用地占用所导致,而同时研究区内有林地和水浇地面积增加带来了碳储量的提高.③从空间变化看,受不同区域土地利用变化方式的影响,碳储量变化特征也有显著差异,但总体上变化敏感区域集中在塔里木河周边县、乡镇及兵团所在地等人类活动聚集区,这些区域平均碳密度较高,土地利用变化也更为剧烈.④尽管由于开垦行为带来耕地面积增加,从而使得研究区耕地总碳储量增加242.77×104 t,但由于塔里木河沿岸碳密度较高的耕地被建设用地占用,新增耕地多来源于土壤碳储量较低的其他草地等土地利用类型,导致耕地平均碳密度有所下降.研究显示,建设用地占用耕地、林地、草地等地类是尉犁县碳储量减少的重要原因,而林业建设能够带来碳储量增加.因此建议:一方面,推进林、草地建设提高区域生态系统固碳能力;另一方面,重点保护塔里木河周边碳密度较高区域,严控耕地开垦或建设用地占用,同时加强耕地保护,防止通过补充碳密度较低的耕地来弥补碳密度较高区域耕地的流失.      

巴丹吉林沙漠腹地夏季不同天气条件下陆-湖面辐射收支与能量分配特征对比

论文以巴丹吉林沙漠腹地陆面和湖面能量平衡系统的定位观测数据为基础,对比分析了夏季不同天气条件下两种典型下垫面的辐射收支和能量分配之异同,评价了典型晴天的辐射收支与能量分配对季节平均气候态的代表性。结果显示,按“晴天-多云-阴天-降水”的顺序,陆面与湖面的总辐射、反射短波辐射和净辐射之日均值呈逐渐减小趋势,大气逆辐射则逐渐增大。湖面长波辐射亦随这一天气变化顺序逐渐增大,暗示地下水携带的热量和局地平流作用对湖水表面温度皆有影响。非降水天气时,陆面感热通量占净辐射的主要部分。云和降水皆会直接影响陆面的能量分配,感热通量一般随云量的增加而减小,潜热通量则逐渐增大。湖面典型晴天的午后存在逆温现象,然降水天气时,湖面空气温度降低较快,破坏了湖面上空的逆温层,即感热通量皆为正值。湖面的潜热通量主要决定于风速,故其对天气变化响应不明显。在地下水携带的热量和局地平流共同作用下,湖面的感热通量和潜热通量之和大于湖面的净辐射。不同天气下陆面和湖面的波文比差异较大。陆面典型晴天的辐射收支和能量分配与季节平均气候态相差不大,湖面的典型晴天则不具有季节平均气候态的代表性。     

旅游城镇化背景下沿海小镇的土地利用空间格局演变与驱动机制研究——以大连市金石滩国家旅游度假区为例

研究以多时序土地利用、遥感数据为基础,通过GIS技术结合土地利用动态度、空间叠置与转置模型分析1992-2009 年大连金石滩国家旅游度假区土地利用空间格局演变及驱动机制。研究表明:①土地利用数量变化模式呈现耕地面积大量减少,建设用地迅速增加:1992-2009 年各土地利用类型单一动态度中耕地减少速度最快,为4.66%;建设用地增加最快,为21.32%;耕地大部分转移为建设用地,1992-2009 年耕地转向建设用地的面积为891.35 hm²,占总耕地转移面积的54.76%;旅游用地面积增加了425.35 hm²,占建设用地增长面积的27.69%;②建设用地空间扩展呈现出沿交通干线和海岸线分布,且主要集中在龙山村、满家滩和陈家村的南部交通干线区域,并从该区域不断向周围地区扩张;③与非旅游城镇相比,金石滩逐步从原有单一土地利用类型向旅游主导的复合型用地转变,在“政府”、“企业”和“居民”三个主体影响下,经历了以“自然保护为主-旅游开发为主-保护为前提适度开发”的演化历程。     

沂河流域土地利用时空变化图谱特征分析

基于沂河流域1995年、2005年和2015年土地利用空间数据,运用地学信息图谱方法构建1995-2005年和2005-2015年两个时序单元的土地利用转移图谱和涨落势图谱,分析了沂河流域近20年来的土地利用时空变化规律及发展过程。结果表明：（1）1995-2015年,沂河流域土地利用结构以耕地和林地为主,其中耕地和草地减少,林地和建设用地增加是主要变化趋势。（2）土地利用转移图谱以耕地与林地、草地之间的相互转换以及建设用地占用耕地为主,林地、草地转变为耕地主要发生在费县和平邑县中部地势平缓的山前平原,耕地转变为林地、草地则主要分布于研究区北部和西南部土壤侵蚀较为严重的山区,耕地转变为建设用地主要集中在各县市城区周边经济相对发达的区域。两个时序单元中,发生变化的主要图谱单元类型及面积存在显著差异,2005-2015年土地利用发生转换的空间进一步扩张。（3）土地利用涨势图谱中新增耕地面积最大,占新增面积的比例为33.87%;落势图谱中耕地萎缩面积最大,占萎缩面积的比例为51.38%。两个时序单元中,各县市涨落势图谱变化存在明显差异。该研究可为沂河流域土地资源的可持续利用及生态建设提供科学依据。     

华北平原冬小麦生长期典型农田热、碳通量特征与过程模拟

以位山试验站典型农田为对象,利用位山站2005-10-10～2006-06-10日的实验观测数据,探讨了冬小麦整个生长期农田的热、碳通量特征,并运用SiB2(simple biosphere model Version2)模型对热、碳通量进行了模拟分析,结果表明,农田的热、碳通量在冬小麦生长过程中表现出明显的日变化,这些通量的最大值基本出现在正午前后;热、碳通量的日际变化也较明显,其中净辐射与潜热通量在冬小麦不同生长期表现为:越冬期拔节抽穗期灌浆成熟期;感热通量表现为:拔节抽穗期灌浆成熟期越冬期;而CO2通量为:越冬期灌浆成熟期拔节抽穗期.对以上通量及地表温度的模拟表明,SiB2模型能较好地模拟冬小麦生长期中农田热、碳通量及地表温度,净辐射、潜热通量、感热通量、CO2通量与地表温度的模拟值与观测值的一致性较好,线性相关系数R2分别达0.985、0.637、0.481、0.725、0.499与0.877,其中感热通量与CO2通量模拟偏差较大.另外,按冬小麦生长期分阶段对农田以上分量模拟结果表明,SiB2模型在冬小麦拔节抽穗期模拟效果最好,并发现模型对叶面积指数敏感.     

大九湖亚高山泥炭湿地潜热通量特征及其对环境因子的响应

潜热通量的时空变化规律是分析和探讨湿地生态系统能量交换的前提和基础。基于涡度相关技术对大九湖亚高山泥炭湿地潜热通量进行为期一年的连续观测,研究潜热通量在多个时间尺度下的变化规律,计算年间潜热通量总量,通过逐步回归分析初步建立逐步回归方程,并使用主成分分析方法把环境因子归类排序,更深刻地认识大九湖亚高山泥炭湿地生态系统的能量特征。结果表明:①2017年大九湖亚高山泥炭湿地潜热通量总量为836.54 kW/m~2,其中1月潜热通量总量最低,7月潜热通量总量最高;湿地夏季日均蒸发分数最大,为55%,冬季日均蒸发分数最小,为22%。②湿地春夏秋3季潜热通量日均变化整体呈单峰型变化,其变化模式与净辐射类似,且主要表现为正值,表明水汽由空气向湿地输送;湿地冬季潜热通量日均波动程度较小且负值较多,表明湿地冬季水热交换弱,水汽主要由湿地向空气输送,湿地白天的潜热通量变化与饱和水汽压差的变化更相似,具有不断波动的变化趋势。③湿地潜热通量与所选环境因子相关性的拟合效果较好:温度越高,湿地潜热通量对净辐射和饱和水汽压差的响应越强;温度越低,饱和水汽压差的波动越大,与湿地潜热通量的相关性越差。该研究结果可为亚高山类湿地的能量循环及水热交互研究提供基础依据。     

环太湖地区土地利用变化对植被碳储量的影响

土地利用变化是影响陆地生态系统碳储量变化的重要驱动因素。利用1980、1990和2005年三期遥感影像解译并提取了环太湖地区1980～2005年的土地利用变化数据,根据《IPCC2006年国家温室气体排放清单指南》提供的方法,计算了环太湖地区土地利用变化对生态系统中植被碳储量的影响,并将计算结果与国内相关研究进行了对比分析。主要结论如下：①1980~1990年耕地、林地及草地分别净减少了223.26、1182.50和178.90km²,其中耕地主要转出为林地与建设用地,转入来源为林地、草地及未利用地,草地主要转出为耕地、林地及建设用地,其他地类之间转化较小;1990~2005年耕地及林地净减少了5929.51、1381.94km²,草地面积则增加了1270.47km²,其中耕地、林地转出涉及所有地类,耕地转入来源则主要是水域、林地及未利用地,林地转入主要是耕地、草地等,草地转入则涉及所有地类。②IPCC方法计算1980~1990年土地利用变化导致植被碳储量净减少642171.27Mg,1990~2005年植被碳储量净减少了683125.18Mg。③通过对比发现,IPCC方法计算结果与国内相关研究在植被碳储量变化趋势上基本一致,但存在一定的数值误差,建议研究编制适合国情的中国温室气体排放清单指南。