气候和土地利用/覆被变化对宁波地区生态系统产水服务的影响

提供水资源是重要的生态系统服务功能之一,对区域经济和生态系统的可持续发展具有重要作用.近年来,人类活动对水资源的需求量增加,加之水环境污染和水资源浪费现象严重,造成了部分地区的缺水问题.在此背景下,本文以宁波地区为例,研究气候变化和土地利用/覆被变化对生态系统产水服务的影响.首先,利用InVEST模型中的产水量模块,估算了区域的产水量.然后,利用情景分析的方法设计6种情景,分析了气候变化和土地利用/覆被变化对区域产水量的影响.最后,量化了气候和土地利用/覆被变化这2种因素对生态系统产水服务的贡献程度,并讨论了形成机制.研究表明:①2000—2015年,宁波地区的降水量增加了6.44%,潜在蒸散量减少了8.35%.城镇化导致建设用地面积增加了120%,耕地面积减少了22.37%.在气候变化和土地利用/覆被变化的共同作用下,平均产水量增加了10.91%.②气候变化对生态系统产水服务的影响更为显著,而土地利用/覆被变化的影响较小.其中,2000—2015年气候变化对宁波地区产水量的贡献率高达97.56%,而土地利用/覆被变化的贡献率仅为2.44%.③城镇生态系统的产水量高于其他生态系统类型,农田生态系统的产水量高于森林和草地生态系统.因此,城镇化会增加产水量,退耕还林还草会导致产水量的减少.     

2000—2015年青藏高原植被NPP时空变化格局及其对气候变化的响应

全球变化背景下,青藏高原作为我国乃至全球气候变化的“天然实验室”,植被生态系统发生了深刻变化。引入重心模型等方法分析和探讨2000—2015年青藏高原植被NPP时空变化格局及其驱动机理,并定量区分NPP变化过程中气候变化和人类活动的相对作用。研究发现：（1）2000—2015年,青藏高原植被NPP年均值总体上呈现从东南向西北递减的趋势。在年际变化方面,近16年植被NPP呈现波动上升趋势,其中在2005年出现上升陡坡,并在2005—2015年表现为高位波动的态势。（2）青藏高原植被NPP增加区（变化率>10%）主要集中于三江源地区、横断山区北部、雅鲁藏布江中下游以及那曲地区的中东部,而植被NPP减小区（变化率<-10%）则主要分布于雅鲁藏布江上游和阿里高原。（3）近16年青藏高原植被NPP重心总体向西南方向移动,表明西南部植被NPP在增量和增速上大于东北部。（4）青藏高原植被NPP与气候因子相关性的地区差异显著,其中植被NPP与降水显著相关的区域主要位于青藏高原中部、青藏高原东南部及雅鲁藏布江流域中下游,而植被NPP与气温显著相关的区域主要位于藏南地区、横断山区北部、青藏高原中部和北部。（5）气候变化和人类活动在青藏高原植被NPP变化过程中的相对作用存在显著的时空差异性,在空间上呈现“四线—五区”的格局。研究成果能够为揭示青藏高原区域生态系统对全球变化的响应机制提供理论和方法支撑。     

基于格局-质量-功能的高寒草甸区生态脆弱性分析——以云南迪庆为例

以滇西北高寒草甸区为研究对象,通过建立格局-质量-功能框架开展其生态系统脆弱性时空特征评价,并利用地理加权回归模型分析各因子对生态系统脆弱性变化的空间异质性影响.结果表明:滇西北高寒草甸区生态系统脆弱性指数(EVI)格局由北向南递减.2000～2020年迪庆北部地区的生态系统脆弱性指数呈增加趋势,生态脆弱性性指数最高增加了0.30,中南部绝大部分地区呈下降趋势.影响因子对生态系统脆弱性敏感性显著,气候因子对迪庆北部和南部地区的生态系统脆弱性敏感,经济(GDP)、人口(POP)等因子是导致区域生态系统脆弱性指数增加的主要因素.     

煤炭资源型城市生态系统服务功能的时空变化特征分析——来自2006—2015年安徽省淮南市的经验证据

考虑到生态系统的品质性和稀缺性,对价值当量因子法模型进行拓展,并基于典型煤炭资源型城市淮南市2006—2015年的经验证据,系统分析了该地区生态系统服务功能的时空变化特征,研究结果表明,从时间角度来看,该地区生态系统服务功能价值总体在降低,主要是由于水源涵养、废物循环和气候调节这3种类型生态系统服务功能价值的减弱,不过下降趋势逐步减缓.从空间角度来看,该地区生态系统服务功能强度呈现东部、南部高,中部和北部偏低的格局,说明目前采煤区域的生态系统服务功能仍较脆弱,而传统矿区的生态系统服务功能正在得到恢复提高.     

闽东南地区城镇化与生态系统服务的时空耦合分析

揭示城镇化与生态系统服务的时空耦合关系,有助于厘清地域发展差异,优化城镇化实施路径及改善生态系统服务质量. 以闽东南地区为例,在分析2000~2020年城镇化多维系统与典型生态系统服务演变特征的基础上,采用皮尔逊相关系数和耦合协调度模型探索二者的时空耦合状态及趋势,提出区域协调发展改善建议. 结果表明：①闽东南地区综合城镇化水平持续提升,年均增幅7.3%,近94%的区域已步入中高发展阶段;生态系统服务趋于衰退,尤以粮食供给和水源供给服务最为显著,分别下降61.9%和46.9%. 二者空间分布呈现东南沿海“高城镇化水平-弱生态系统服务”与西北内陆“低城镇化水平-强生态系统服务”的错位格局. ②城镇化与生态系统服务相关性以负向为主,较之人口和空间城镇化,经济和社会城镇化对生态系统服务的负向效应较弱且进一步弱化趋势明显. 伴随人口和空间城镇化大幅降速及经济和社会城镇化进程加快,城镇化发展动力逐渐由增“量”转为提“质”,生态系统服务衰退得到缓解. ③综合城镇化与各项生态系统服务经历“失衡-过渡-调和”这3个阶段,耦合协调度平均增幅60.5%~120.6%,但高度协调区域依然匮乏,仍存在较大提升空间. 二者相对关系从城镇化滞后向生态系统服务滞后演变,城镇化过度超前而导致耦合协调等级倒退的波动性问题在东南沿海地区初步显现. 因此,在未来建设中闽东南地区须重视经济质量与社会效益的提高,强化生态空间统筹管理与保护修复,增强城镇化与生态系统服务协调发展的有序性与稳定性.     

气候变化对波罗的海入海河流流量的影响

进入波罗的海的河流流量是在一个面积约160万km2的流域中各种不同气候状况下产生的.波罗的海流域气候的变化不仅影响入海淡水的总量,而且对这些水源的分配亦有影响.利用水文模拟,分析了未来气候变化对波罗的海入海径流的影响.使用了瑞典区域气候模拟计划(SWECLIM)中的4种不同的气候变化情景.根据这些不同的气候情景,全部入海河流总的平均年入海量的变化范围为当前入海量的-2%～+15%.波罗的海不同亚区的入海量的变化是大不相同的,其中最剧烈的年均变化范围是-30%～+40%.但是,所有评价的气候情景的共同点是总体趋势为来自波罗的海流域南部地区入海流量减少,北部地区入海量增加.     

近17年鄱阳湖区生态系统健康时空变化研究

以遥感影像和社会统计数据为基础,构建基于压力-状态-响应(P-S-R)概念模型的鄱阳湖区生态系统健康评价指标体系,并建立湖区生态系统健康评价模型,通过对生态系统健康指数的计算与分析,揭示鄱阳湖区生态系统健康的时空变化特征.研究结果表明,在人类生产活动的影响下,近17年鄱阳湖区生态系统结构渐趋不合理,生态系统功能有所减弱,虽然湖区生态系统健康总体处于一般水平,但人类活动干扰的不断加强,导致湖区生态系统健康正逐步向着恶化方向发展.湖区生态系统健康在空间分布上呈现出南北分异的特点,南部工业化、城镇化水平较高的地区生态系统健康状况较差,经济发展水平较低的北部地区,生态系统健康状况则相对较好.     

北极4个亚区的影响分析

在评价北极陆地生态系统影响时,人们常常强调物种和生态系统对环境变化响应的地理变化,这种变化往往与气候、生物多样性、植被带、生态系统结构和功能的南-北梯度相关联,可是,环境、生态系统的功能和结构上,以及环境史和当前气候变化的明显东-西变化显然也很重要.尽管一些地方变得温暖,但另一些地方却降温了,海洋、群岛和山脉等地理屏障的东西差异过去也对物种和植被带响应气候变化而改变分布区的能力产生了很大影响,同时,这些地理屏障为种群遗传分化和生物多样性热点区的形成提供了必要的隔离条件,这些屏障在未来气候变暖时,也将影响物种重新分布的能力.为了说明这种东西向的变化,同时也避免过分笼统或过于专业化,基于大尺度的天气和气候形成因素,北极气候影响评价项目确定了4个主要亚区.通过模拟与4个北极气候影响评价亚区有关的主要信息,导致物种分布区发生改变的地理屏障,特别是大陆的分布和海洋产生的隔离,明显会影响植被带的向北移动.对植被区向北移动的地理限制或者促进将影响将来碳的贮存和释放,以及生物圈与大气之间水和能量的交换.此外,气候变化使受威胁物种数量在各个亚区之间差别很大(白令海地区别尤其是热点),各个植被亚区重新分布的能力差异将影响每个区的生物多样性.总而言之,亚区分析表明,在整个北极地区水平上概括生态系统结构和功能的反应、物种的丧失,以及生物圈对气候系统的反馈的趋势是困难的,说明需要对北极陆地生态系统对于气候变化响应的空间变化性有深刻的认识.     

气候变化对景观和区域过程的影响及其对气候系统的反馈

北极生态系统的生物和物理过程会在不同的时间、空间尺度上对地球生态系统产生反馈作用,并与之相互影响.气候变化对北极地区的影响及其对全球气候系统的反馈主要存在着四种潜在机制反照率改变、生态系统对温室气体的排放或吸收、甲烷类温室气体的排放、影响海洋暖流淡水量的增长.这些反馈机制在某种程度上是由生态系统的分布和特征,尤其是大规模植被区域变化来控制的.通过少量全年的CO2通量测量表明,目前在地理分布上碳源区要比碳汇区要多.根据目前现有的关于CH4排放源地信息表明,景观规模上的CH4排放量对北极地区的温室效应平衡至关重要.北极地区的能量和水量平衡在变化的气候下,也是一个很重要的反馈机制.植被密度以及分布范围的增加会导致反射率的下降,因而会使地表吸收更多的能量.其效果可能会抵消由于极地沙漠地带向极地苔原带的的转化,或极地苔原带向极地森林带的转化,而造成的植被总净初级生产力碳沉降能力的提高而引起的负反馈.永久冻土带的退化对示踪气体动力学有着很复杂的影响.在不连续的永久冻土带地区,升温将会导致其完全消失.依赖于当地水文条件,温室气体排放可能由于气候环境变的干燥或湿润而使得其通量有所变化.总的来说,影响反馈的各种过程复杂的相互作用,以及这些过程随着时间地点的变化,加之数据的缺乏,又会在陆地生态系统气候变化对气候系统产生反馈作用的净效应估计上,产生许多的不确定性,这种不确定性将会影响到一些反馈的大小和方向.     

生态系统服务价值与人类活动的时空关联分析——以长江中游华阳河湖群地区为例

以1990、2002和2010年华阳河湖群地区LandSat TM影像为数据源,构建生态系统服务价值评估模型、生态系统服务价值流向损益模型和人类活动强度评估模型,应用双变量空间自相关分析生态系统服务价值和人类活动强度的时空关联特征.结果表明：1990~2010年生态系统服务价值持续减少,水域、湿地转为耕地和建设用地是价值损失的主要原因.生态系统服务价值高值区在中部和东北部水域,湖滨价值量减少最严重,北部地区价值量增加,南部减少.人类活动强度低影响区位于水域,中高影响区和中影响区交错分布于北部地区,高影响区集中在南部和西南部地区.3个时期生态系统服务价值和人类活动强度均呈空间负相关,高-低聚集分布于南部和西南部,低-高聚集主要分布于水域.