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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The online version of this article (doi:10.1007/s13280-015-0651-y) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

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.      

水环境数学模型与GIS的集成研究

从地理信息系统(GIS)的功能特点、环境信息的特性和水环境数学模型软件应用时存在不足的3个方面分析了GIS和水环境数学模型软件集成的必要性.介绍了GIS和水环境数学模型的集成方式以及苏州河三期综合整治决策支持系统的主要功能结构,重点从GIS和水环境数学模型集成方面介绍了地图矢量化、模型计算结果转化为相应数据库文件、数据库文件和GIS实现绑定以及断面水位动态演示的实现方法和重要作用.     

混合重金属对硝化颗粒污泥毒性作用的析因实验研究

分别测定了Cu2 、Zn2 和Cd2 对硝化颗粒污泥的单一毒性,采用析因实验研究了二元和三元重金属混合体系对硝化颗粒污泥的联合毒性.结果表明,Cu2 、Zn2 和Cd2 的2 h半抑制浓度EC50分别为95.23、62.11和12.48 mg/L,由析因实验所得的响应曲面模型具有较好的优度(其R2＞0.95),能够对混合体系的联合毒性很好地进行预测,析因实验可以用于环境领域混合体系联合毒性的研究.     

多元回归在大气环境污染事故预测中的应用

运用多元回归法,通过预测模型的选择、数学模型的建立、基础数据的整理和回归效果的检验,建立环境污染范围与诸条件的关系,达到快速估算的目的,从而形成一种有效的大气环境污染事故范围预测的方法.     

泄漏液池动态蒸发过程模型研究与分析

指出了现有液体蔓延和蒸发模型的不足,根据质量守恒定律,推导建立了动态液池蒸发模型.在详细分析液池蔓延和蒸发过程的基础上,结合苯的泄漏,利用新建立的数学模型对苯的蔓延和蒸发进行了模拟分析.     

Modelling Phosphorus Retention in Lakes and Reservoirs

Steady-state models for the prediction of P retention coefficient (R) in lakes were evaluated using data from 93 natural lakes and 119 reservoirs situated in the temperate zone. Most of the already existing models predicted R relatively successfully in lakes while it was seriously under-estimated in reservoirs. A statistical analysis indicated the main causes of differences in R between lakes and reservoirs: (a) distinct relationships between P sedimentation coefficient, depth, and water residence time; (b) existence of significant inflow–outflow P concentration gradients in reservoirs. Two new models of different complexity were developed for estimating R in reservoirs: , where τ is water residence time (year), was derived from the Vollenweider/Larsen and Mercier model by adding a calibrated parameter accounting for spatial P non-homogeneity in the water body, and is applicable for reservoirs but not lakes, and , where [P_in] is volume-weighted P concentration in all inputs to the water body (μg l⁻¹), was obtained by re-calibrating the OECD general equation, and is generally applicable for both lakes and reservoirs. These optimised models yield unbiased estimates over a large range of reservoir types.