干旱区绿洲城镇化进程与水资源效益的时空分异研究

选择Global Morans I和Getis-Ord Gi*两个空间关联指数和协调发展度函数探讨新疆1990、1995、2000年和2005年水资源效益的空间格局和冷热点区域演化,在此基础上对水资源效益和城镇化的协调性进行分析。结果显示:①新疆各县市水资源效益在空间上明显呈以天山北坡为核心的集聚分布状态。②新疆水资源效益冷热点区域的演化呈现出不同的演变轨迹。③新疆水资源效益与城镇化协调发展程度的空间格局演变相对稳定,协调发展程度高的区域呈现扩张趋势,协调发展程度低的区域数量收敛态势明显。二者的协调类型可分为同步协调型、水资源效益滞后型、城镇化滞后型、逐步磨合型和低级协调型5种。     

天山北坡经济带城镇功能格局时空分异

工业化进程深刻影响着城镇功能格局的演变.利用区位熵法、集中度系数方法对2000-2006年期间天山北坡经济带行业产值数据进行分析,借此判断城镇功能格局的时空分异特征.结果表明:天山北坡经济带工业化进程加快,采矿业和制造业一直占有主导产业地位.2000年以来,过度集中于乌鲁木齐等少数城市的经济带功能格局呈现出分散化和相对...     

天山北坡经济带土地利用效益评价

土地利用效益评价是衡量土地利用可持续发展的重要标度。从经济效益、社会效益、生态效益三方面建立天山北坡经济带土地利用效益评价的指标体系,利用熵值法确定各指标权重,对天山北坡经济带1990和2005年的土地利用效益变化及各类效益的协调度进行了综合评价,得出以下主要结论:(1)1990-2005年天山北坡经济带各县市的土地利用综合效益均有所增长,其中克拉玛依的综合效益上升幅度最大,而呼图壁的综合效益上升幅度最小,其余市县呈小幅增长。三大效益子系统在不同的市县具有较大的差异。(2)目前天山北坡经济带11个市县中有6个呈现出不协调状态;4个处于基本协调状态,总体协调状态不理想。1990-2005年的协调度动态变化区域差异明显。沙湾、乌鲁木齐、奎屯和乌苏的协调度呈现上升状态;协调度呈下降态势的是阜康、米泉、玛纳斯、呼图壁和克拉玛依,昌吉和石河子的协调度的变化较小。     

天山北坡绿洲城市空间形态时空特征分析

借助GIS 软件支持, 综合遥感影像、地形图和其它空间数据, 提取天山北坡8 个绿洲城市 1990 年和2000 年建设用地图形信息, 计算1990 年和2000 年天山北坡8 个绿洲城市的平面轮 廓形状的分维数、紧凑度以及城市用地扩展类型, 讨论紧凑度与分维数的关系。研究结果表明, 天 山北坡绿洲城市形态总体特征表现为形状规则, 结构紧凑。1990~2000 年, 城市扩展类型主要为 外延型, 城市形态分维数增加, 紧凑度降低, 城市外部形态趋于复杂化和不规则化, 而内部结构趋 于松散化, 与同时期我国大部分城市的用地扩展方式有所不同。同时, 天山北坡绿洲城市形态特 征描述参数间存在着明显的幂函数关系, 并且是一种线性负相关关系, 即随着分维数的增加, 紧 凑度呈递减的趋势。     

关于对天山北坡经济带水资源优化配置的建议

天山北坡经济带已成为新疆最为发达和标志性意义的经济核心区域,但水资源短缺、水环境退化等基本水情的严峻现实,优势资源转换的战略格局和发展形势客观上都要求我们必须建立健全水资源统一管理体制,加快传统水利向现代水利、可持续发展水利转变,优化配置水资源,实现可持续发展。     

天山北坡城市群地域空间结构时空特征研究

正确认识城市群地域结构的形成及发展规律对促进城市群的健康发展有着十分重要的意义。运用分形理论和多变量聚类统计分析等方法,以干旱区天山北坡城市群为研究对象,对其1990—2005年城市群规模和职能结构时空特征、空间分布进行研究。研究结果表明,该区域城市群城市规模等级结构和空间相互作用都具有分形特征。天山北坡城市群等级规模结构比较松散,呈明显的首位分布,人口分布不均,且有极化趋势。城市群职能分工不明显,城市经济结构雷同,经济活动的主导部门都是工业,优势职能为交通和商业,但城市群职能结构不断发展完善。城市群空间布局受到自然条件的制约与影响,城市缘绿洲疏密相间分布、沿河流空间扩张分布,交通干线两侧集聚的特点,城市间连通度很高,接近直线式连通。城市空间组织形态呈现出总体带状发展,点面结合、圈面集中的特点。     

天山北坡中段主要河流的枯季径流分析

枯水径流是构成河川径流年内分配的重要组成部分,在水资源评价、生态环境及工程水文分析计算中是必不可少的,它是河川径流的一种特殊形态。研究区域地处新疆经济社会发展的中心地带—天山北坡经济带,是水资源紧缺地区,对其枯季径流进行较深入的分析研究,有其重要的现实意义。对天山北坡中段主要河流的冬季、枯水期、最小月和最小日平均流量作了初步分析,并提出某些区域性的基本规律。     

天山北坡城市群空间组织形态的识别研究

 正确认识天山北坡城市群的空间组织结构以及空间发展形态,对于完善绿洲城市群的发展理论和规划具有重要意义。以天山北坡城市群为研究对象,通过资源环境承载力的分析,总结出未来城市群发展面临的客观制约因素;通过中心性分析、断裂点理论修正的Voronoi多边形等方法识别出城市群的中心城市及各自的辐射范围城市;通过引力模型识别出城市之间的社会经济联系强度。据此,利用多维尺度分析的方法,可视化地展现了天山北坡城市群发展的空间组织形态。经调查了解：（1）乌鲁木齐市与克拉玛依市是未来城市群发展的两个中心城市,五家渠市、阜康市、昌吉市、石河子市周边目前属于乌鲁木齐市的辐射范围城市,奎屯市,乌苏市属于克拉玛依市的辐射范围城市;（2）城市群内部的城市之间的联系比较松散,特别是两个中心城市之间联系较弱;（3）城市群的空间发展形态为串珠式,是一种特殊的走廊式空间形态。     

1990-2020年天山北坡地下水储量估算及其时空演变规律

天山北坡位于中国新疆,地处亚欧桥的国门,社会经济发展迅速,其绿洲经济和灌溉农业对地下水资源的依赖程度高。揭示1990—2020年地下水储量的演变规律对维持区域可持续发展具有重要意义。但由于长时序和较高分辨率的区域地下水观测数据匮乏,使得该任务又极具挑战性。本文基于重建的陆地水储量（TWS）变化数据、ERA5-Land再分析数据和其他相关的土壤质地、海拔高程、植被指数和冰川分布等辅助数据,建立了随机森林降尺度模型,据此估算了天山北坡1990—2020年的8 km分辨率地下水储量（GWS）变化,分析了天山北坡GWS的时空演变规律。估算的GWS变化与实测地下水位序列的时间变化具有较高的一致性,二者的相关系数最高达到0.68。天山北坡GWS具有明显的年内变化和年际变化。GWS在夏季和春季较高,在秋季和冬季较低,峰值出现在6月,最低值出现在10月。1990—2020年天山北坡有85%以上的地区GWS发生了显著下降,全区平均的变化趋势为-0.38 cm/a。其中,艾比湖水系和中段诸河区GWS下降最剧烈,额敏河流域下降速率最小;耕地下降速率最大,草地次之,裸地下降速率最小。日益增强的农业耗水活动是1...     

天山北坡经济带碳排放空间差异及生态补偿研究

对新疆天山北坡经济带各市县土地利用碳排放量及碳排放强度进行分析,将天山北坡经济带各市县分为碳源区和碳汇区,并采用国际通用的造林成本法和碳税率法,对各区生态补偿标准进行了测算。结果显示:(1)天山北坡经济带总体上为碳源区,2000—2012年碳排放总量增加2 979万t,年均增长率1.1%。(2)按照碳排放强度进行分区,经济带内的主要碳源区为乌鲁木齐、克拉玛依等6个市县;主要碳汇区为乌苏、精河等5个市县;碳中和区为鄯善县、哈密等11个市县。(3)现阶段作为碳源区的乌鲁木齐市、克拉玛依市、吐鲁番市、石河子市、昌吉市、阜康市应分别提供生态补偿标准适度额为29.99亿,4.42亿,12.80亿,6.29亿,9.02亿和4.13亿元。     

Spatio-temporal correlation between human activity intensity and land surface temperature on the north slope of Tianshan Mountains

Research on the spatio-temporal correlation between the intensity of human activities and the temperature of earth surfaces is of great significance in many aspects, including fully understanding the causes and mechanisms of climate change, actively adapting to climate change, pursuing rational development, and protecting the ecological environment.Taking the north slope of Tianshan Mountains, located in the arid area of northwestern China and extremely sensitive to climate change, as the resear...     

天山北坡土地利用/覆被及生态系统服务功能变化

土地利用/覆被变化及其生态效应是生态环境演变最重要的因素之一,其研究对于促进区域生态经济协调发展有重要意义。以天山北坡土地利用/覆被数据为基础,分析了土地利用/覆被与生态系统服务功能的时空特征及其差异。结果表明:1989年到2000年研究区草地、未利用土地面积明显减少,其它类型土地面积在增加,奇台县土地利用变化动态度最高,乌鲁木齐最低;区域生态系统服务功能从1989年的31 993.31×106元增加到2000年的32 126.27×106元,增加量为132.96×106元,增长率为0.42%,其中,增长最多的是奇台县,下降最大的是玛纳斯县;山前倾斜平原圈是土地利用/覆被变化与生态系统服务功能价值变化的集中区域。天山北坡生态系统服务价值没有降低不能说明生态环境得到了良好的维护与保育,将来区域发展必须加强生态环境保护力度。     

天山北坡人类活动强度与地表温度的时空关联性

人类活动强度与地表温度的时空关联研究对于充分认识气候变化的成因和机制、积极适应气候变化、合理开发及保护生态环境等均具有重大意义。本文以地处西北干旱区且对气候变化极为敏感的天山北坡为研究区,基于MODIS数据反演地表温度,以夜间灯光数据、人口分布数据及土地利用数据等共同表征人类活动强度,分析2000—2018年人类活动强度与地表温度的演变特征,并进一步探究二者的时空关联性。研究结果显示：① 2000年以来天山北坡平均人类活动强度（0.11）较低,整体呈阶梯式缓慢上升趋势（0.0024 a^-1）,其中人类活动强度较建设用地和人口规模增加滞后1~2 a。② 天山北坡年均地温为7.18 ℃且呈显著升温态势,变化率（0.02 ℃·a^-1）约为全球的2.33倍,春季显著增温（0.068 ℃·a^-1）对整体升温的贡献最大;受高程和植被覆盖度等下垫面性状的显著影响,研究区地温空间上呈南低北高特征。③ 天山北坡人类活动区人类活动强度与地表温度显著正相关,呈东强西弱分布特征,其空间分异与相关性的表达受到人类活动范围、表现形式及土地利用变化等因素的综合影响,农林种植、城市绿化和植树造林等与植被相关的人为干预能够有效减弱人类活动造成的地表增温。本文不仅为人类活动强度的精细刻画提出了新思路,更可为区域人地协调和统筹发展等提供科学参考。     

塔里木河流域绿洲城镇发展与水土资源效益分析(英文)

This paper examines the spatial pattern of land and water resources as well as urbanization and their interactions in the Tarim River Basin, Xinjiang, China. In order to do so, we extract the data associated with efficiency of land and water resources and urbanization for the years of 1995, 2000, 2005 and 2008. Specifically the paper investigates the extent to which agglomeration of population and economic activities varies geographically and interplays with spatial pattern of resources efficiency through computation of Global Moran’s I index, Getis-Ord Gi* index and a coordinated development model. The method used provides clear evidence that urbanization, land and water resources efficiency have shown uneven spatial pattern due to oasis distribution, climate, and initial phase of urban development. Some conclusions can be drawn as follows.(1) Agglomeration and dispersion of urbanization are not consistent with those of land and water resources efficiency.(2) Evolution of the hot and cold spots of urbanization, and land and water resources efficiency, in different trajectories, indicate that there are no significant interactions between them.(3) The evidence that numbers of hot and cold spots of the three factors present varying structures reveals the dominance of unequal urban development in the study area.(4) Significant differences are also found between sub-river basins in terms of the three factors, which is a reflection of the complex physical geography of the area.(5) The degree of coordinated development of cities in the Tarim River Basin is generally low in part as a reflection of difference in spatial patterns of the three factors. It is also shown that the pattern of the degree of coordinated development is relatively stable compared with evolution of hot and cold spots of the three factors.     

昆仑山北麓两次极端暴雨水汽特征对比分析

使用高空、地面观测资料、地面自动站雨量资料和美国国家环境预报中心（NCEP）再分析资料,通过水汽通量诊断分析、后向轨迹模型等方法,分析了昆仑山北麓和田地区2020年5月5-7日（简称“05·06”过程）和2021年6月14-17日（简称“06·15”过程）两次极端暴雨过程的环流形势、中尺度系统、水汽输送和收支特征。结果表明：（1） 两次暴雨过程有共同的特点：影响系统都为中亚低涡,均有来自里海、咸海一带的水汽输送;对流层低层偏东急流作用显著,最强水汽辐合集中在700~850 hPa。（2） 两次暴雨过程也有明显差异：“05·06”过程的南亚高压为带状分布,水汽输送路径为西方和偏东路径,其中西方路径水汽输送最明显,西边界水汽输入贡献占88%;“06·15”过程的南亚高压为双体型,水汽输送路径为北方和偏南路径,水汽来自阿拉伯海和孟加拉湾的偏南气流向北输送,南方路径输送量远远大于其他路径,南边界水汽输入贡献占78%。（3） 和田大气可降水量（PW）增大尤其是超过平均状态时,对强降水出现有指示意义,当PW≥20 mm以上时,可能会出现暴雨或极端暴雨天气。     

Sustainable land-use patterns for arid lands:A case study in the northern slope areas of the Tianshan Mountains

Sustainable land use patterns are ecological and economic prerequisites of regional sustainable development. This is especially true for arid lands, where the environment is wholly fragile thanks to extremely limited precipitation, and where human activities have greatly transformed natural desert system by clearing natural vegetation, expanding oases and even building dams on inland rivers. However, the current studies on land use patterns are still characterized by field investigations and case studies, with almost no solid scientific basis. This paper holds that land types and their combination patterns are the principal basis for designing sustainable land use patterns, and that GIS and RS-based large-scale land type mapping and the study of their spatial combination structures should be coordinated with the demand of social development. The existing environmental problems induced by irrational land use mostly result from their deviation from the natural properties of land types. Taking the northern slope of the Tianshan Mountains (NSTM) as an example and considering land type patterns as the basis of land use patterns, this paper improves the vertical oasis- and-mid-mountain two-belts development model and the sustainable mountain land use model for arid lands put forward in recent years; and in terms of oases patterns, it outlines oasis development models, including intensive land use pattern in alluvial-diluvial fans, moderate agricultural development pattern in alluvial plains, and ecological land use pattern in river-end oases.     

干旱区可持续土地利用模式——以天山北坡为例

Sustainable land use patterns are ecological and economic prerequisites of regional sustainable development. This is especially true for arid lands, where the environment is wholly fragile thanks to extremely limited precipitation, and where human activities have greatly transformed natural desert system by clearing natural vegetation, expanding oases and even building dams on inland rivers. However, the current studies on land use patterns are still characterized by field investigations and case studies, with almost no solid scientific basis. This paper holds that land types and their combination patterns are the principal basis for designing sustainable land use patterns, and that GIS and RS-based large-scale land type mapping and the study of their spatial combination structures should be coordinated with the demand of social development. The existing environmental problems induced by irrational land use mostly result from their deviation from the natural properties of land types. Taking the northern slope of the Tianshan Mountains (NSTM) as an example and considering land type patterns as the basis of land use patterns, this paper improves the vertical oasis- and-mid-mountain two-belts development model and the sustainable mountain land use model for arid lands put forward in recent years; and in terms of oases patterns, it outlines oasis development models, including intensive land use pattern in alluvial-diluvial fans, moderate agricultural development pattern in alluvial plains, and ecological land use pattern in river-end oases.     

天山山区与塔克拉玛干沙漠云水资源的对比分析

采用NASA地球观测系统(EOS)云与地球辐射能量系统(CERES)2002年7月至2004年6月CERES SSF AquaMOD IS Edition 1B云资料,对天山山区和塔克拉玛干沙漠云水资源进行了研究。得到的结果不仅包括云量、云液态水柱含量,还包括云滴尺度,为无人区的人工增水作业和天气气候研究提供了基础数据。与以往的卫星观测云气候全球数据集相比,该资料具有更高的空间分辨率,且其观测仪器和云反演方法得到了进一步改善,因此其结果较以往更可信。研究结果表明,两地区云参量年变化规律不尽相同,在数值上有很大差别。除了动力条件和气候背景以外,这可能与沙尘气溶胶可以影响云的物理特性和生命期有关。由年变化来看,天山山区的月平均总云量为47%~72%,而塔克拉玛干沙漠为12%~50%;天山山区低云的月平均液态水柱含量为56.6~96.0 g/cm2,高云为30.5~59.8 g/cm2。而塔克拉玛干沙漠低云的月平均液态水柱含量为19.4~43.9 g/cm2,高云为9.3~59.0 g/cm2;天山山区的月平均云滴半径低云为12.6~16.0μm,高云为8.6~14.8μm。而塔克拉玛干沙漠地区低云云滴半径8.8~...     

基于Cubist模型的天山北坡草地鼠群密度时空分布特征

鼠害是影响草原生态健康的重要因素,了解小型啮齿动物种群密度时空分布特征,对精准的鼠害综合防治具有重要意义。以往对小型啮齿动物时空分布的研究多局限于静态的站点分布或小范围的种群密度时间变化分析,缺乏对较大时空尺度小型啮齿动物种群密度变化的分析。从已发表的文献中收集了天山北坡草地1982—2015年小尺度的有效洞口密度实地调查信息,同时结合环境因子数据,再根据海拔将研究区划分为≤900 m和>900 m 2类,运用Cubist模型和随机森林模型,分析有效洞口密度时空分布。结果表明：（1） 1982—2015年天山北坡海拔≤900 m地区的有效洞口密度总体呈增加趋势,而海拔>900 m的地区总体呈减少趋势。基于Cubist模型构建有效洞口密度与环境因子的模型拟合精度明显优于随机森林模型。（2） 植被状况、气象因子和放牧强度是天山北坡有效洞口密度时空分布主要的环境驱动因素。在天山北坡内海拔≤900 m和>900 m的地区中,有效洞口密度的驱动机制存在着显著差异。（3） 在海拔≤900 m地区,影响有效洞口密度时空分布主要是叶面积指数,而对于海拔>900 m地区为归一化植被指数。这可能是受到大沙鼠（Rhombomys opimus）和黄兔尾鼠（Eolagurus luteus）消耗不同类型植被的影响。     

基于遥感影像的雪线高程提取方法对比分析——以天山北坡为例

利用2010-2014年6~8月MOD10A1、MOD10A2及HJ-1/CCD数据,以天山北坡为研究区,对比分析了积雪持续时间比率法及最大值合成法在雪线高程提取中的精度和适用性。结果表明:当MOD10A1以旬合成,积雪持续时间比率阈值为40%时,提取的雪线高程与"真值"最为接近;基于混淆矩阵法,以目视解译得到的HJ-1/CCD积雪面积为"真值",分析得出,积雪持续时间比率法提取积雪面积的总体精度较高,为98.59%,khat系数为0.90,最大值合成法的总体精度仅为85.29%,khat系数为0.70;基于统计学的方法,计算得出,积雪持续时间比率法提取的雪线高程与"真值"的相关系数较高,为0.77,其平均误差、正、负误差、绝对平均误差以及均方根误差相对较低;最大值合成法提取的雪线高程与"真值"的相关系数较低,仅为0.54,其平均误差、正、负误差、绝对平均误差以及均方根误差相对较高;积雪持续时间比率法提取的雪线高程结果优于最大值合成法。