城市生态系统复合下垫面碳通量特征——以上海市奉贤大学城为例

随着城市化进程的加速和城市人口规模的增加,城市已成为最大的碳源,研究城市生态系统对大气二氧化碳的贡献成为碳循环研究的焦点问题之一。基于研究区域内土地利用现状和一年的涡动观测系统观测数据,结合地理信息技术(Arc GIS)和通量计算工具(Eddypro及ART Footprint Tool)以及碳通量足迹模型分析了上海奉贤大学城碳通量足迹特征,基于此探讨不同下垫面类型,包括以草本和木本等透水层为主的下垫面(称为自然系统),以建筑物、道路等不透水层为主的下垫面(称为社会系统)碳通量的变化特征。研究结果表明:1)在不同风向上,碳通量贡献区范围随着大气稳定度的增加而扩大。大气处于稳定条件下,非主风向上的碳通量贡献区范围(最大范围1 100 m)比主风向上的碳通量贡献区范围(最大范围780m)要大;当大气处于不稳定条件下时主风向和非主风向下的碳通量贡献区范围相差不大(最大范围分别为321和351m)。2)不同下垫面其源汇特征不同,以绿色植物为主的自然系统年碳通量均值为–4.1μmol/m~2/s,表现为碳汇;社会系统的年碳通量均值为8.6μmol/m~2/s,表现为碳源。3)自然系统的碳通量日变化具有较明显的季节分异,变化特征大致呈"U"型;社会系统的碳通量日变化没有明显的季节分异,变化特征大致呈"M"型。绿色植物对城市生态系统的大气二氧化碳有降低作用,结合自然和社会系统的碳通量变化特征可以为以后合理规划城市布局,建立低碳城市提供服务。     

鄱阳湖流域水文效应对气候变化的响应

以鄱阳湖流域为研究区,以地表-地下耦合的分布式水文模型WATLAC为模拟工具,探讨流域水资源对气候变化的响应。水文模型以2000~2008年为模拟期,以流域河道日径流量来率定(2000~2005年)与验证模型(2006~2008年)并取得了满意的模拟效果。基于此,假定未来气候变化情景方案,通过径流量、土壤蒸发量和基流量来探讨气候变化对流域水资源的影响。结果表明,径流量与基流量对降雨变化有着较强的敏感性,而土壤蒸发量对温度变化的敏感性较强。在降雨一定条件下,水文变量均与气温变化近似呈线性关系;在气温情景一定条件下,水文变量均与降雨变化呈非线性关系。随着降水的减少,气温对径流、土壤蒸发和基流的影响也随之减弱;气温对上述变量的显著影响主要表现在降水增加的情况下。相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,降水减少比降水增加对土壤蒸发量与基流量的影响更加显著,表明降水变化对水文变量有着不同程度和方向的影响作用。     

鄱阳湖流域水文效应对气候变化的响应

以鄱阳湖流域为研究区,以地表 地下耦合的分布式水文模型WATLAC为模拟工具,探讨流域水资源对气候变化的响应。水文模型以2000～2008年为模拟期,以流域河道日径流量来率定（2000～2005年）与验证模型（2006～2008年）并取得了满意的模拟效果。基于此,假定未来气候变化情景方案,通过径流量、土壤蒸发量和基流量来探讨气候变化对流域水资源的影响。结果表明,径流量与基流量对降雨变化有着较强的敏感性,而土壤蒸发量对温度变化的敏感性较强。在降雨一定条件下,水文变量均与气温变化近似呈线性关系;在气温情景一定条件下,水文变量均与降雨变化呈非线性关系。随着降水的减少,气温对径流、土壤蒸发和基流的影响也随之减弱;气温对上述变量的显著影响主要表现在降水增加的情况下。相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,降水减少比降水增加对土壤蒸发量与基流量的影响更加显著,表明降水变化对水文变量有着不同程度和方向的影响作用     

岷江上游生态脆弱性评价

岷江上游流域是我国典型的生态脆弱区之一,由于地质变化频繁、高差显著、气候干旱,加上人为活动影响,生态脆弱性的表现十分明显。通过对其生态环境脆弱性因素及成因机制的分析,构建了由土地生产力、地表起伏度、干燥度指数、土壤侵蚀强度、草场退化荒漠化率、物种消失率等14个指标组成的岷江上游生态脆弱性的评价指标体系;根据本地区生态环境现状、全国和四川省情况及奋斗目标,建立了Ⅰ到Ⅲ级的评价标准体系;利用模糊数学聚类方法对评价指标进行分析计算,得出了岷江上游生态环境为第Ⅲ级,即生态环境非常脆弱的结论。评价结果符合岷江上游地区的生态环境状况。     

南京市2000~2014年城市建设用地变化及驱动因子研究

基于土地利用模型测度2000~2014年南京市城市建设用地的动态变化,再运用典型相关分析、主成分分析及逐步回归分析组合的偏最小二乘回归法对南京市城市建设用地的驱动因子进行分析。结果表明：（1）2000~2014年南京市城市建设用地面积总体上呈上升趋势,年均增长率为11.73%;（2）南京市用地结构信息熵呈波动下降趋势,城市建设用地系统结构性增强,但是用地扩展的综合效益趋降;（3）人口增长、道路扩展、投资水平提高及文化产业发展等能够较好的解释南京市城市建设用地的增长,这4类因子对城市建设用地变化具有正向作用;（4）逐步线性回归结果表明,园林绿地面积的增加相对其他因子对南京市建设用地规模增长的作用最大,其次是道路长度和公路里程。     

长江中游水生生物多样性保护面临的威胁和压力

长江中游地区作为世界上最大的淡水生态区之一,生物多样性保护具有非常特殊的地位和作用。分析了长江中游地区生物多样性保护面临的主要威胁与压力,认为生境破碎萎缩、资源不合理开发利用、水环境污染、外来物种入侵等是生物多样性面临的主要威胁,而传统方式下的经济增长、土地利用粗放、人口增长与贫困、政策与管理等方面存在的问题将是生物多样性保护面临的主要压力。     

基于BP神经网络的鄱阳湖水位模拟

考虑到鄱阳湖水位受流域五河与长江来水等多因素的共同作用而表现出高度非线性响应,采用典型的三层BPNN神经网络模型来模拟鄱阳湖水位与其主控因子之间的响应关系。分别将湖口、星子、都昌、棠荫和康山水位作为目标变量进行BPNN模型构建和适用性评估。结果显示：综合考虑流域五河及长江来水（汉口或九江）的BPNN水位模型,空间站点水位模拟精度（R2和Ens）可达090以上,各站点的均方根误差（RMSE）变化范围约050～10 m,若忽略长江来水的影响作用,仅将流域五河来水作为湖泊水位的主控影响因子,模型训练期与测试期的纳希效率系数（Ens）和确定性系数（R2）显著降低,且低于050,均方根误差（RMSE）也明显增大（124～288 m）,意味着综合考虑流域五河与长江来水是获取结构合理、精度保证的鄱阳湖水位模型的重要前提。同时建议针对鄱阳湖湖盆变化对水位的影响,尽可能选择一致性较好的长序列数据集来训练和测试BPNN模型。所构建的BPNN神经网络模型可进一步结合流域水文模型,用来预测气候变化与人类活动下流域径流变化对湖泊水位的潜在影响,也可作为一种有效的模型工具来回答当前鄱阳湖一些备受关注的热点问题,如定量区分流域五河与长江来水对湖泊洪枯水位的贡献分量,为湖泊洪涝灾害的防治和对策制定提供科学依据     

土地利用变化对成都市生态系统服务价值的影响

在引入Costanza的生态系统服务价值理论基础上,参照中国陆地生态系统单位面积服务功能价值表,尝试以生态系统服务价值为评价指标定量评价成都市土地利用总体规划(1997-2010年)对区域生态环境的影响.结果表明,成都市的生态系统服务功能价值将从1996年的115.06亿元增加到2010年的115.99亿元,净增加值为0.93亿元.土地利用变化的生态价值呈上升趋势,表明该市的土地利用规划基本是合理的,其实施对区域生态环境的改善具有一定的促进作用.     

基于GIS的陇南灾区建设用地适宜性评价

以甘肃省陇南市地震灾区为例,运用AHP法和GIS空间分析方法,综合考虑了地区气候地形、人口分布、交通区位、经济基础和地震易发程度等影响因子,并通过用地适宜性分区,对地区自然生态和社会经济格局进行重新审视,从协调资源、环境、人口、经济的相互关系出发,空间开发强调因地制宜,即让开发成本低、资源环境容量大的地区承担高强度的开发建设活动;而让生态和地质环境脆弱、开发难度大的区域承担生态维护和生态产业功能。结果表明：陇南市用地适宜性呈现出极大的地缘差异性,适宜发展用地主要分布于东北部丘陵盆地地区,南部地区以限制发展用地为主,西北部地区由适度发展用地和限制发展用地构成。其中适宜发展用地占地区总面积1727%,适度发展用地占4441%,限制发展用地占3831%。