Ecosystem services in coupled social–ecological systems: Closing the cycle of service provision and societal feedback

Both the ‘cascade model’ of ecosystem service provision and the Driver-Pressure-State-Impact-Response framework individually contribute to the understanding of human–nature interactions in social–ecological systems (SES). Yet, as several points of criticism show, they are limited analytical tools when it comes to reproducing complex cause–effect relationships in such systems. However, in this paper, we point out that by merging the two models, they can mutually enhance their comprehensiveness and overcome their individual conceptual deficits. Therefore we closed a cycle of ecosystem service provision and societal feedback by rethinking and reassembling the core elements of both models. That way, we established a causal sequence apt to describe the causes of change to SES, their effects and their consequences. Finally, to illustrate its functioning we exemplified and discussed our approach based on a case study conducted in the Alpujarra de la Sierra in southern Spain.

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中国工业水污染及其成因的de Bruyn模型分析

选取废水、挥发酚、氰化物、COD、石油类和氨氮为中国工业水污染指标,利用分解分析方法将2004—2010年间的污染变化分解为规模效应、结构效应、污染治理效应、清洁技术效应和广义技术效应。结果显示,这5类效应的平均作用强度分别为2.08%、3.04%、15.61%、17.37%和32.88%,其中规模效应和广义技术效应是影响工业水污染的主导效应。各类效应对不同污染物的作用方向并不完全一致,规模效应促进污染物排放量的增加;结构效应以加重污染为主,污染治理效应和清洁技术效应以减轻污染为主;广义技术效应的平均作用强度和负向作用概率均最大,是现阶段中国工业水污染控制最为有效的手段。     

江苏省太湖流域水功能区纳污能力及限制排污总量研究

水功能区纳污能力及限制排污总量研究是制定区域水污染控制规划的基础。依据《江苏省地表水(环境)功能区划》,结合江苏省太湖流域现状水质和污染概况,针对河网区和湖库区分别采用一维、二维非稳态模型,计算江苏省太湖流域水功能区纳污能力,在此基础上,引入最大污染物入河量,核定50%、75%和90%水文保证率下的最大污染物入河量分别为2015年、2020年和2030年限排总量。结果表明:(1)CODMn和氨氮纳污能力分别为284 803 t/a和22 448 t/a;(2)2015年CODMn和氨氮限排总量分别为221 867 t/a和20 520 t/a,2020年和2030年限排总量递减,均小于纳污能力;(3)CODMn和氨氮入河量削减率分别为21.8%和46.3%,与水质超标率相差均在25%以内,基本相符。江苏省太湖流域纳污能力、限排总量、污染物入河量削减率和水质超标率之间关系合理,计算结果合理。研究成果为太湖流域水环境控制规划提供决策依据。     

基于支持向量回归机的南黄海浒苔分布面积预测模型

绿潮作为一种新型的海洋灾害,已经引起了各个国家的重视.依据2012年南黄海海域浒苔遥感监测分布面积数据,选取了温度、天气状况、风向、风力、浪高5种影响浒苔扩散的气候因子,建立了基于SVR的浒苔分布面积预测模型,并与经典的最近邻点插值模型、线性插值模型、3次样条函数插值模型和分段3次Hermite插值模型进行了回归效果的对比.分析结果表明,基于SVR的浒苔分布面积预测模型能够为浒苔遥感数据的插补提供一种方法,且回归效果优于传统的回归方法,为浒苔的防治提供辅助决策信息.     

基于IWCPA模型的工业节水关键技术选择

通过建立工业节水潜力分析和技术综合评价模型(IWCPA模型),筛选了影响高耗水行业用水的关键技术.选定2002年为基准年,在2010年和2020年高耗水行业取水零增长的情景设定下,进行了分行业和行业耦合的技术综合评价及技术选择,确定了重要工业用水技术实施的优先序,建立了高耗水行业重要用水技术的优选清单.结果表明,未来15a内是否能够在若干工业用水关键技术的研究、应用和推广方面取得突破,是挖掘工业节水潜力、提高工业用水效率的关键.     

基于GIS的乌梁素海水体富营养化状况的模糊模式识别

利用基于MATLAB 7.0实现的模糊模式识别交叉迭代模型对2006年5—10月分布于乌梁素海各水体功能区的21个水质监测点的富营养化等级进行了模糊模式识别,并在GIS技术支持下,用Arcview的空间分析功能绘制富营养化等级识别结果、对富营养化状态影响权重最大的评价指标总氮(TN)含量和富营养化状态控制元素总磷(TP)含量对应的富营养化等级水体和地表水质等级水体的空间分布月变化Grid专题图.将富营养化状态变化及其分布区域与乌梁素海同期水质监测指标浓度变化及其分布区域进行对比分析及验证.结果表明,富营养化等级识别结果的时空分布与实际情况相符,能够比较准确地反映富营养化等级定量的时空变化趋势.      

美国AERMOD模型与中国大气导则推荐模型点源比较

介绍了美国AERMOD模型和中国大气导则推荐模型一般浓度公式,通过大气稳定度和扩散参数的确定、复杂地形处理和对流条件下污染物扩散等原理方面的比较认为,AERMOD模型优于大气导则推荐模型.以美国环境保护局(USEPA)2个试验场Clifty Creek(平坦地形)和Lovett(复杂地形)的数据资料为比较数据,分别用AERMOD模型和大气导则推荐模型计算SO₂小时质量浓度,在Pasquill 6类稳定度下用相对偏差(FB)、预测值与观测值的比率(RHC_R)及图形法(Q-Q图)等进行模型比较,结果表明:在RHC_R和FB中,AERMOD模型除个别值外,其他均好于大气导则推荐模型;而大气导则推荐模型存在接近或大于模型可靠性界限0.67(0.66和0.74),说明其可靠性比AERMOD模型差;图形法比较中,强不稳定和不稳定下AERMOD模型明显好于大气导则推荐模型,而大气导则推荐模型预测值明显偏低,其他稳定度下结果相差不大.研究认为:在平坦地形和复杂地形条件下,AERMOD模型点源预测值均优于大气导则推荐模型,并从原理上进行了解释.      

烟台市经济增长与环境污染关系实证研究——基于VAR计量技术的检验分析

利用烟台市1986～2003年问的3类环境污染指标和人均GDP数据,基于VAR计量技术,通过变量平稳性和协整检验,格兰杰因果检验,脉冲响应函数和预测方差分解分析,对经济增长与环境污染在时序维度的关系及其动态性进行了实证研究.结果显示:①人均GDP变化是导致污染物排放量变化的格兰杰原因,但污染物排放并不必然导致人均GDP变化,这与研究期间烟台市处于工业化中期阶段的事实吻合;⑦在烟台市的经济一环境系统内,倒U曲线不是一般规律,选取不同的污染指标呈现出经济-环境间关系的不同表现形式;③经济增长对环境污染的冲击影响的滞后期短且是非渐进的,而环境污染对经济增长产生显著影响的滞后期较长且是渐进的;④经济增长对环境污染指标的预测方差起着重要的作用,而环境污染指标对经济增长的预测方差的贡献度较小.建议要加强政府对环境的监控,建立起有效的产权保护体系与市场交易机制,注重环境保护和经济的可持续发展.     

面源模式的通用算法探讨

提出了矩形面源扩散模拟计算的数值积分法和中心虚点源法,以及二者结合的综合法,并用算例进行了计算精度、计算速度和结果连续性的对比.结果表明:与传统的后置虚点源法及其改进算法——谷清经验法相比,该算法与理论真值的相对误差可从20%以上降低到3%以下,并且可以准确地反映风向和面源的形状,但在计算量上要增大十几倍到上百倍.对于任意不规则面源,提出了正方形分割算法,并对分割正方形的取舍采用简便的重心判断法,以准确方便地模拟其形状.综合运用笔者提出的适于机算的通用面源算法,对不同的计算任务权衡速度和精度采用合适的算法,可以处理各种气象条件下任意形状面源的扩散计算,并可取得理想的计算精度.      

崇明东滩湿地沉积物重金属污染的磁诊断

对取自崇明东滩的高潮滩、中潮滩和低潮滩的沉积物柱样进行了磁学、粒度、重金属含量等指标的分析、比较与综合研究. 结果表明:在以粉砂为主的崇明东滩,通过污染负荷指数法进行评价,除低潮滩无污染外,中潮滩和高潮滩均有中度的重金属污染. 选取中度重金属污染的高潮滩沉积物柱样进行粒度、重金属含量以及磁性参数的相关性分析显示,χ_fd,χ_ARM/SIRM与重金属含量和粘土(粒径<4 μm)之间有较高的相关性,并以此建立了磁诊断线性回归模型;χ_fd和χ_ARM/SIRM可作为重金属含量的替代指标.