伊洛河流域土地利用/覆被变化格局分析

科学认识流域土地利用变化及其特征可以为流域水文变化、水环境变化、气候变化等研究提供基础。以1970—2010年伊洛河流域5期遥感影像数据为基础,利用GIS信息技术与空间分析技术,得到不同时期伊洛河流域土地利用/覆被特征,选取土地利用变化率指数、土地利用综合指数和土地利用动态度模型3个指标,分析了近40a来研究区的土地利用/覆被变化特征。结果表明,伊洛河流域土地利用以耕地为主,其次为林地。研究区土地利用处于发展期且土地利用变化处于快速变化水平,随着城镇化面积的逐年增加,流域耕地面积从1990年以后逐年减少,城镇工矿居民用地不断增加,其他如林地、草地和未利用面积变化基本保持不变。从不同的发展阶段来看,1970—1990年间,土地利用/覆被变化不太显著;1990—2000年流域土地利用变化以城镇工矿居民用地增加为主要特征;2000—2005年流域土地利用变化以耕地减少为主要特征;2005—2010年土地利用变化程度较2000—2005年有减缓趋势,但仍然呈现耕地减少、城镇工矿居民用地增加的特征。从不同的高程带来看,洼地和丘陵地带土地变化较剧烈,变化的主要特征为耕地减少、城镇工矿居民用地增加,而中山和高山地带,因为人类活动影响较小,土地利用情况变化很小。     

云南省陆地生态系统和土地利用类型的NDVI时空变化特征

研究不同陆地生态系统和土地利用类型的归一化植被指数(NDVI)时空变化特征,不仅可揭示基准年以来各生态系统和土地利用类型的变化情况,而且可为云南不同生态区的保护提供科学依据。基于SPOT-VEGETATION NDVI数据,利用一元回归和相关分析等方法,在ArcGIS平台下分析1999-2013年云南NDVI时空变化的基础上,以2000年云南陆地生态系统和土地利用为基准年,重点分析植被指数变化显著区域的各类陆地生态系统和土地利用类型NDVI的变化情况。结果表明,云南省国土面积六成以上区域的植被指数出现了显著的上升趋势,局部地区出现了下降趋势,其中,昆明、玉溪、红河、大理、德宏5个州(市)和曲靖市南部植被指数上升不明显,显著下降的区域主要是滇中地区;普洱市出现大面积连片上升区。植被指数上升的主要生态类型是农田、森林和草地生态系统,下降的是聚落、水体和湿地生态系统;从土地利用类型看,植被指数上升面积比例较高的是旱地、有林地、灌木林、疏林地和高覆盖度草地,下降面积比例较高的是城镇用地和其他建设用地。分析结果可为云南省生态保护提供科学依据。     

区域生态环境质量评价方法研究

以江西省贵溪市为研究区域，从生态学和环境科学观点出发，在3S技术支持下，应用20m分辨率的中巴资源卫星遥感资料、1：100000数字化地理数据和GPS抽样调查数据，结合常规调查统计法，选择与区域生态环境有关的因子(如气候、水资源、土地利用、植被、水土流失)以及部分人类活动和经济因素(污染物排放、人均耕地面积、单位面积粮食产量、人均国内生产总值等)，构建了评价指标体系，空间尺度以研究区域平均水平取值，时间尺度截止到2000年。该体系通过专家定权法和中间截取求平均值方法进行权值估计，应用生态环境评价模型对2000年研究区域的生态环境质量进行评价。结果表明，该研究区域2000年生态环境质量达Ⅱ级标准，生态环境质量总体处较好水平，主要表现在森林覆盖率高于全省平均水平，达61．0％；人均耕地面积及产量水平分别为0．06hm^2／人和8025kg／hm^2，处全省中上水平；水土流失面积达61974hm^2，且治理效果好；生物多样性受到一定保护；GDP居全省前列，为该区域生态环境保护和治理提供了一定的经济基础。目前该区域存在的主要问题是：水质为国家Ⅲ级标准，应通过综合治理进一步提高标准；为较多气象灾害发生区；由于特殊的地理条件，导致土壤侵蚀的隐患较大。     

绿洲环境形成机制和干旱区生态环境建设对策

绿洲生态环境建设对我国西北干旱地区的经济可持续发展有着特殊的战略意义。本文总结了绿洲小气候的一系列研究结果。根据绿洲小气候的形成机制和绿洲稳定性状态，提出了我国西北干旱区生态环境建设对策及提高绿洲的稳定性和抗干扰能力的建议。指出绿洲生态环境保护和建设对策应充分利用绿洲冷岛效应小气候特点，把有限的水资源与丰富的光热资源结合起来，发展独特的气候生态类型。对于不同稳定状态绿洲生态环境建设应采取不同对策。并指出良性绿洲生态环境建设应发展耐旱喜阳生态农业，提高水资源利用效率；低效绿洲生态环境建设应尽量调整绿洲格局，将破碎绿洲连通成片，力图减小晒衣绳效应；“退化绿洲”生态环境建设的对策是在足够水资源供给的条件下修复生态系统，限制地下水开采和农牧业的发展，抑制生态系统的进一步恶化。     

鱼梁河湿地公园土地利用和生境质量遥感监测分析

利用高分卫星遥感数据,对贵州鱼梁河国家湿地公园2016—2019年土地利用和生境质量变化进行监测,定量评估分析湿地公园的生态环境质量与变化情况。结果表明:(1)湿地土地利用类型主要以林地、河渠和水田为主,期间林地面积增加31.46 hm~2;(2)湿地植被恢复良好,林地植被生态改善最为明显;(3)2016—2019年湿地生境质量指数上升1.78%,生态环境质量略有上升;(4)区域生境质量变化与土地利用类型的变化直接相关,且人为因素是土地利用类型变化主要驱动力。     

通辽市植被生态质量变化分析

为研究通辽市植被生态质量变化特征,文章利用MODIS归一化植被指数(NDVI)和气象监测资料,分析了通辽市2000—2019年生长季植被覆盖度、净初级生产力(NPP)以及植被生态质量指数变化特征,并分析了三者与气候因子的相关关系,以期为建设“生态通辽”提供决策依据。结果表明:(1)研究区生长季植被覆盖度平均值从2000年的36.26%上升至2019年的49.57%,平均每年增加0.54%;(2)研究区植被NPP平均值从2000年的198.04 gC·m-2增加到2019年的404.54 gC·m-2,平均每年增加8.63 gC·m-2;(3)研究区植被生态质量指数平均值由2000年40.28增加到2019年的70.87,平均每年增加1.25,2019年植被生态质量达到2000年以来最好;(4)研究区生长季植被覆盖度、植被NPP、植被生态质量指数与生长季平均气温呈不显著的负相关,与降水量呈极显著的正相关,表明降水量是研究区植被生态质量显著正向因子。     

萍乡市土地利用变化及生态环境质量评价

文中基于2002、2007、2013和2018年Landsat遥感数据,采用支持向量机法提取了萍乡市的土地利用信息,通过提取绿度指标、干度指标、湿度指标和热度指标,利用主成分分析法构建萍乡市遥感生态指数(RSEI),分析了2002—2018年萍乡市的土地利用变化及生态环境情况.结果表明:1)2002—2018年建设用地持续增多,水域、林地和耕地先减后增,总体呈减少态势;草地先增后减,总体呈增加态势;未利用地先减后增,总体呈增加态势.2)2002—2018年萍乡市的生态环境以"一般"和"良好"为主,各区县的生态环境存在很大的差异性.3)林地、草地和水域位置的生态环境相对偏好,而建设用地和未利用地位置的生态环境相对偏差.     

2000-2022年黑龙江省森林植被生长季内生态状况分析

为研究2000-2022年黑龙江省森林生长季（5-10月）生态状况的变化特征,利用卫星遥感、气象及地理信息等资料进行分析,结果表明：2000-2022年生长季,黑龙江省森林植被覆盖度整体呈增加趋势,2012年以来,全省森林平均植被覆盖度均处于较高水平。森林生态状况整体向好,植被生态状况偏好区域面积占全省面积的比例呈显著增加趋势,且自2012年以后,偏好区域面积增加尤为明显。2022年生长季,黑龙江省大部分林区植被覆盖度高于75%。其中,黑龙江省中部、南部、东部林区及大兴安岭地区中部部分林区的植被覆盖度较高;森林生态状况整体中等偏好,偏好区域主要位于小兴安岭、长白山、完达山等林区。     

气候影响下的雅砻江生态保护红线区生态环境与功能遥感监测评价

选取与生态环境相关的10个遥感反演指数,应用主成分分析法,构建生态环境状况指数（Remote Sensing Ecological Environment Index,RSEI）和水源涵养功能指数（Water Conservation Index,WCI）并进行等级划分,评估了2000~2019年雅砻江源生态保护红线区生态环境状况、水源涵养能力及其时空格局变化。结果表明:（1）雅砻江源生态保护红线区RSEI东部略好于西部,评价等级优的区域面积占比为15.96%、良占51.28%、一般占27.61%、较差占5.13%。RESI变化趋势呈轻度改善的地区占比为52.96%,其中东北部以轻度改善为主,东部以轻度退化为主,生态环境极显著退化区域分布零散。（2）雅砻江源生态保护红线区水源涵养生态功能保持良好,北部优于南部,WCI评价等级为差、较差和一般的区域主要分布在中部和南部部分地区,较为零散。WCI评价等级优的区域面积占比为43.22%、良占35.71%、一般占17.45%、较差占3.48%、差占0.02%。WCI变化趋势在西北部以轻度改善为主且空间差异较大,在南部以显著改善为主。（3）1990年以来,研究区气温上升速率为0.56℃/10 a,生长季平均气温上升速率为0.1℃/10 a,降水量上升速率为27.7 mm/10 a,生长季平均降水量上升速率为83.5 mm/10 a。（4）2000~2019年雅砻江源生态保护红线区气候暖湿化对于植被恢复性生长、碳储和减少水土流失均十分有利,生态环境状况和水源涵养功能得以持续改善。      

Sensitivity of warm-sector heavy precipitation to the impact of anthropogenic heating in South China

为探讨人为热(AH)对华南暖区暴雨的影响,该文利用WRF-SLUCM模式并考虑适当的AH释放,对2014年5月8日发生在珠江三角洲(PRD)的暖区暴雨进行了数值模拟。有无AH效应的模拟结果分析表明,降水对AH的影响敏感,AH效应使得城区总降水量减少约10%。影响的可能机制为:AH增加导致的热力场和流场再分布,使得局地辐合向PRD边界区域转移增强城乡边界的对流和降水;PRD城区内更为均质的城市热环境减小了热力对比削弱了辐合,从而降低了城区降水。     

Evaluating the impacts of land use and land cover changes on surface air temperature using the WRF-mosaic approach

如何量化土地利用/覆盖变化(LUCC)对区域气候的影响,是人类活动影响气候变化研究中的一个难点。本文利用卫星遥感反映过去三十年东亚区域土地利用变化数据,基于Mosaic近似考虑土地利用及其变化次网格尺度过程,量化了LUCC对地表辐射收支及气温的影响。过去三十年土地利用/覆盖变化对东亚区域总体呈降温效应(中国东部地区增温效应),LUCC导致的地表反照率变化影响地表辐射收支,中国和东亚区域的辐射强迫分别为-0.56 W m~(-2)和-0.50 W m~(-2)。     

基于土地利用和人为热修正的城市夏季高温数值试验

为了评估土地利用变化和人为热对区域气象环境产生的影响,同时针对WRF模式对城市土地利用和人为热刻画不够准确的现状,以上海为例,选用GLC2009对WRF中上海地区原有数据进行修正。通过楼层信息将上海市分为三类(商业区、高强度区、低强度区),同时重新估算了人为热通量和人为热释放日变化系数。利用WRF/UCM对2010年8月11—17日的一次高温过程进行了模拟试验。与观测资料的对比表明:新的土地利用数据较真实地反映了上海地区下垫面的变化,尤其是大规模建设导致的城市功能区变化;使用新的土地利用和人为热数据,温度和比湿模拟的平均偏差分别改善了1.95 ℃和0.713 g/kg;高温范围和比湿对土地利用的改变最敏感,高温强度对人为热最敏感。      

积风的定义、类型和算法

风是沙地、沙漠地形地貌及其植被形成与演化的基本动力条件。文章提出了积风的概念,即某一地区一段时间内风速与风作用持续时间乘积的总和(作用于某一位置上某一时段内风矢量的积分),用来评价区域风沙活动累积效应。依据临界起沙风风速,将积风划分成总积风和有效积风;依据风况方向分布特征,将积风划分为全方向积风和方向积风,丰富了风力作用的过程信息。通过积风与输沙势的对比分析发现,在评价区域风况特征时使用观测资料不同,积风的稳定性较高,可以作为目前风沙地貌研究中的主要指标。     

邛崃山生态环境及生物多样性遥感监测评价

为了解邛崃山生态保护红线区生态环境及生物多样性维护状况,利用卫星遥感和地形数据,运用主成分分析法,建立遥感生态指数和生物多样性维护功能指数模型,对邛崃山生态保护红线区2000~2019年生态环境状况和生物多样性状况开展监测评估。结果表明:就遥感生态指数而言,近20a区域平均值为0.642~0.680,红线区南部多为高值区,北部多为低值区,评价等级为优的区域面积呈明显上升趋势,东北部及西南部的低值区略有扩大,呈弱恶化趋势;就生物多样性维护功能指数而言,近20a区域平均值为0.482~0.522,红线区南部多为高值区,北部多为低值区,多样性功能整体表现为缓慢增强,其中功能评价等级为强的区域面积呈显著增长趋势,而东北部功能等级改善效果不明显;邛崃山生态保护红线区生态环境状况整体较好,南部优于北部,生态环境状况和生物多样性大部分区域有所提升,小部分区域有所下降。      

基于MOD16产品的科尔沁草原地表蒸散时空变化特征

草原是科尔沁地区的主体生态系统,定量研究该地区地表蒸散发对掌握科尔沁草原的生态效应具有重要意义。基于2000—2019年MOD16地表蒸散数据集和气象站点观测数据,探讨分析科尔沁草原地表蒸散的时空变化特征及其气象影响因素。结果表明:(1)MOD16地表蒸散产品在科尔沁草原地区具有较好的适用性,其地表潜在蒸散产品数据与蒸发皿实测数据的决定系数达0.9以上。(2)近20 a科尔沁草原ET与PET均呈现"先升后降"的单峰型月际分布特征,ET的年际波动较PET明显,且ET整体以28.86 mm·(10 a)~(-1)的速率显著增加,增加区域超过研究区的75%,而PET整体则以13.35 mm·(10 a)~(-1)的速率显著减小,但速率增加的区域大于减小的区域。(3)ET高值区集中在科尔沁草原西北部,PET高值区则集中在中部地区,且二者存在一定的反向空间分异特征;不同土地利用类型下地表蒸散不同,ET自林地、草地、农田依次减小,而PET则相反。(4)近20 a科尔沁草原ET分别在2003年和2011年发生由弱至强的突变,而PET则在2015年发生由强至弱的突变,且未来约20%的区域地表实际蒸散可能持续目前的变化趋势。(5)科尔沁草原ET、PET与各气象因子的相关性一致,均与降水量、日照时数呈显著正相关,而与气温、相对湿度、风速等相关性不明显。     

黄河源区生态环境变化对湖泊效应影响的数值模拟

利用中尺度气象模式WRF,设计了陆地生态环境好转、维持现状和退化3种情境下的模拟试验,分析了夏季黄河上游鄂陵湖湖泊效应的特征和生态环境变化对该湖泊效应的影响。结果表明,夏季晴天中午至傍晚,鄂陵湖有显著的湖风环流;白天湖面感热和潜热较小,昼(夜)表现出明显的冷(暖)湖效应;湖区低层全天呈现出"湿岛"效应;受湖风作用影响,环湖陆上白天形成"湿墙"和感热高值区;随着陆地生态环境由好转到退化,湖风环流加强,环湖"湿墙"增高,湖陆边界层高度差增大,陆面感热和潜热变化显著大于湖面;陆面边界层中下部的气温和比湿主要受下垫面影响,环境退化后分别升高和减小,而在边界层顶部由于受湖风环流的作用,两者变化趋势与中下部相反。     

城市化进程对气象探测环境代表性的影响：以寿县国家气候观象台为例

为了探讨城市化进程对寿县国家气候观象台探测环境及气象要素的影响程度,本文利用高分辨陆地卫星影像结合GIS技术揭示了近25年(1987—2012)寿县县城的城市化进程及其对气象观测场周边土地利用/覆盖变化以及热环境的影响过程;以搬迁后新址为参考站,进一步分析了城市扩张对气温和风的影响。结果表明:1城市化进程中的土地利用改变是破坏寿县观象台探测环境代表性主要原因;2城建用地是影响和构成寿县旧址周围缓冲区较高地表温度的热环境分布主体,而植被和水体是较低地表温度的热环境分布主体;3城市化扩张造成旧址年平均气温偏高和年平均风速偏小,由于城市化的影响,寿县新旧站址风向的相符率仅为15%左右,且城市扩张对气象要素的影响呈现明显的日变化和季节变化特征。控制台站周边城建用地的规模和布局是改善台站热环境以及提高台站观测区域代表性的重要举措。     

基于Landsat8巫山石漠化区域监测识别方法探讨

利用Landsat8遥感数据计算的植被覆盖度及岩石裸露度数据、土地利用数据、地貌类型数据建立了石漠化监测识别指标,利用该指标对巫山进行石漠化监测识别,并分析石漠化区域的生态植被环境。得出以下结论:石漠化区域(包含轻度石漠化、中度石漠化、重度石漠化、极重度石漠化4个分级)面积为875.9 km~2,非石漠化和潜在石漠化区域面积分别为1302.8 km~2、771.1 km~2;非石漠化区域植被生态环境最好,其次是潜在石漠化区域,石漠化区域植被生态环境较差。     

特征地质时期和现代东亚季风-水文-生态相互作用

本项目主要由中国气象科学研究院、中国科学院地质与地球物理研究所以及南京信息工程大学的科研人员承担。在过去两年中,对中国沙区的毛乌素沙地、库布其沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地、松嫩沙地、呼伦贝尔沙地进行了广泛的野外考察和采样,并完成了对这些样品的光释光测年、孢粉分析以及磁化率和粒度分析。根据对这些样品的分析结果以及以往的研究成果,确定了在末次盛冰期(LGM)和全新世适宜期我国北方生态脆弱区的植被和土壤类型等分布状况。利用这些植被和土壤     

气候变化背景下祁连山区负积温时空变化特征分析

基于祁连山区及周边32个气象站点56年气象资料和较高分辨率DEM数据,采用"多元回归+残差插值"方法,运用多种空间插值手段,获取研究区负积温空间栅格化数据,并详细分析其时空变化特征。结果表明:(1)研究区多年平均负积温(绝对值)分布在607~3507℃之间,区域分布差异较大;积温段Ⅲ、Ⅳ和Ⅱ共占据研究区总面积的91.31%;除积温段Ⅵ外,其余按顺序近似呈环状分布,积温值由外向内递增;栅格尺度负积温动态度自南向北,基本呈带状递减。(2)研究区所有站点均表现出负积温初日推迟、终日提前、持续天数缩短趋势,绝大部分站点通过显著性检验。(3)从1960年代到2000年代期间,积温段Ⅰ和Ⅱ面积持续减少,积温段Ⅴ和Ⅵ面积持续增加,是全球气候变暖的必然结果,但近期却表现出相反趋势,表明从2000年代到2010年以后(2010—2015年),变暖趋势处于相对停滞阶段;积温段Ⅲ和Ⅳ面积分别呈波动减少和增加趋势,增减幅度较小。(4)积温段Ⅲ~Ⅳ(25.72%)、Ⅳ~Ⅴ(19.66%)和Ⅱ~Ⅲ(17.90%)是研究区负积温转移的主要类型;从2000年代到2010年以后(2010—2015年),负积温表现为单向转移,即:从积温值较高段向较低段转移;相邻年代间,负积温存在双向转移,但从积温值较高积温段向较低积温段转移仍占绝对优势,体现了气候波动变暖趋势。