基于三维生态足迹模型的桂林市2000—2018年生态承载力变化评估

本文将基于遥感反演的植被净初级生产力（NPP）的均衡因子和产量因子评估方法引进到三维生态足迹模型中,利用足迹广度和足迹深度两个指标,以“国家公顷”为计量单位,从空间和时间两个角度计算并分析了桂林市2000年、2005年、2010年、2015年和2018年的生态承载力和资源环境的可持续发展能力;同时,利用经济评价指标（GDP）和生态足迹指标,定量评估了桂林市自然资源利用效率。结果表明：2000—2018年桂林市的生态承载力略微增加,生态足迹和生态赤字均呈现出一致的先增加（峰值在2010年）后下降趋势;各土地利用类型对人均生态足迹和人均生态承载力的贡献率有较大的差异,社会经济建设中各类土地的需求和供应水平不对等。足迹广度除2005年稍有下降外,其余年份基本呈现出增长趋势,而足迹深度则呈现出先增长后下降的趋势,自然资源过度消耗是影响桂林市生态环境可持续发展的重要因素。2000—2018年桂林市自然资源利用效率显著提高,2010年以后第三产业逐渐在经济建设中占主要地位,经济发展潜力较大。     

县域生态足迹动态变化分析——以内蒙古和林格尔县为例

采用生态足迹的理论和分析方法对和林格尔县可持续发展进行了评价分析。结果表明：1997--2007年间,和林格尔县二、三产业发展水平偏低,导致人均生态赤字越来越大,和林格尔县发展需要所占用的生态服务已经超出了其本身可承载的能力;和林格尔县每万元GDP所消耗的生态足迹呈逐年下降趋势;从历年生态足迹构成来看,耕地和化石能源用地占整个生态足迹的比重很大,是影响和林格尔县生态足迹变化的最重要因素。     

县域生态足迹动态变化分析——以内蒙古和林格尔县为例

采用生态足迹的理论和分析方法对和林格尔县可持续发展进行了评价分析。结果表明：1997--2007年间,和林格尔县二、三产业发展水平偏低,导致人均生态赤字越来越大,和林格尔县发展需要所占用的生态服务已经超出了其本身可承载的能力;和林格尔县每万元GDP所消耗的生态足迹呈逐年下降趋势;从历年生态足迹构成来看,耕地和化石能源用地占整个生态足迹的比重很大,是影响和林格尔县生态足迹变化的最重要因素。     

几种先进大气环境影响评价的技术方法概述

近年来,我国大气污染问题凸显,大气环境越来越受到重视,对大气环境影响评价的要求也越来越高,因而,引入一些新的方法能更全面和细致地评价大气环境影响。本文基于法规模式体系,介绍在实际环评工作中用到的四种方法,包括足迹(footprint)函数法、四维通量法、源解析法和动画演示法,对其原理和适用范围进行了描述。这些方法以大气导则推荐的模式系统为基础,从不同视角深入地描述大气污染物的运动和分布特征,在大气环评工作中可根据实际问题的需要选择合适的方法进行大气环境影响的分析与评估研究。     

多年冻土对青藏高原草地生态承载力的贡献研究

草地生态系统是一个复杂的社会、经济、生态系统,多年冻土作为高寒草地生态系统结构和功能维系的重要因素,是客观刻画高寒草地生态承载力不容忽视的重要方面。文中采用结构动力学方法,从草地质量、草地干预、草地潜力、草地压力4个维度建立高寒草地生态承载力结构动力学模型,分析青藏高原多年冻土区草地生态承载力的变化以及主要结构要素,量化多年冻土变化对青藏高原高寒草地生态承载力的贡献率,结果表明：(1)多年冻土区草地生态承载力呈增加趋势,尤其是1998年以后上升显著,这主要归因于草地生长季节降水增加、气温升高、净初级生产力增幅驱动以及生态保护工程建设的共同作用。(2)多年冻土活动层厚度变化与草地生态承载力呈负相关,多年冻土活动层厚度对草地生态承载力的贡献率约为10%,即多年冻土活动层厚度每增加1个单位,将导致草地生态承载力下降0.1个单位。由于青藏高原空间差异显著,加之气候变化的不确定性,这一贡献水平只是一个粗略的参照值。     

陕西关中地区大气环境承载力研究

以陕西省关中地区大气环境中SO2和PM10作为评估对象进行大气环境承载力研究,基于关中5市共46个地面气象台站的逐时气象观测资料和2010—2013年污染物排放资料,采用烟云足迹分析法计算了各市2010—2013年环境容量系数A值和SO2、PM10大气环境承载力的时空分布状况。结果表明:关中地区5市中铜川和咸阳的A值相对最大,渭南、宝鸡、西安的A值较小,且呈现出逐年下降的趋势。2010—2013年关中地区SO2环境承载力已无余额,PM10环境承载力仍有余额。SO2环境承载力西安市和渭南市4年均无余额,其他市均有余额且呈逐年上升趋势;PM10环境承载力除渭南市2013年无余额外,其他市4年均有余额且年际变化较为平稳。     

城市气候承载力定量化评价方法初探

本文从气候天然容量、城市气候压力和城市协调发展能力3个方面选取24个指标构建较完整的城市气候承载力评价指标体系。气候天然容量指数采用内梅罗指数法计算,城市气候压力指数和城市协调发展能力指数采用基于熵权的综合评价方法计算,进而构建城市气候承载力综合评价函数以量化评价结果。以上海市为例,对其气候承载力进行定量化评价。研究表明,本文建立的气候承载力评价指标体系是可行的,它可以描述某一城市时域上的变化,也可以对区域气候承载力开发利用过程中存在的问题进行甄别,并可作为气候预警响应的依据,为我国建立区域气候安全管理机制提供技术参考。分析上海市2004-2013年这10年间气候承载力的变化趋势,结果表明研究期内上海市气候承载力整体劣于基准年值,且因深受气候天然容量的影响而处于较大波动状态。     

河南省冬小麦生产水足迹时空特征分析

为了清晰地描述冬小麦生产中耗水特征,基于水足迹理论和量化方法,分析了河南省小麦生产水足迹特征,并对造成水足迹区域差异的因素进行归因分析。结果表明:小麦生产水足迹的空间分布差异显著,其中豫西、豫中、豫南和豫北的小麦水足迹较高,而豫东地区的生产水足迹较低。豫南绿水足迹比例最高为34.5%,豫北绿水足迹最低为13.6%,绿水足迹所占比例呈现出从南向北递减的空间分布格局。归因分析结果显示,化肥、农机动力、降水量和平均气温是影响小麦水足迹空间差异的主要因素,且农业生产因子对水足迹的影响大于气象因子的。因此,提高农业生产效率和农业水资源利用效率,对河南省水资源的合理配置和高效利用有重要意义。     

气候变化背景下的城市低碳发展水平测度

全球气候变化对全球自然系统和社会经济产生了显著的影响,近百年来的气候变暖已经成为既定的科学事实。目前,世界各国对于发展低碳经济、建设低碳城市及承担碳减排任务以应对气候变化的共识不断得到加强,在此背景下,低碳社会、低碳生活等理念为人们所广泛关注和推崇。本文综述了气候变化的科学事实、碳排放与城市化之间的内在联系;阐述了低碳经济、低碳城市、"脱钩"理论、环境库兹涅茨理论、生态足迹和碳足迹理论的理论内涵;评述了目前低碳城市发展水平的测度指标体系、计算方法和评价标准,重点分析了人均碳排放、碳生产率、碳排放强度和碳能源排放系数等城市低碳发展水平指标,以及DPSIR模型、生态足迹模型、主成分分析和层次分析综合模型等低碳发展水平评价模型。最后,提出了目前该研究领域存在的科学问题,展望了未来的研究重点和发展方向。     

中国生态与农业气象研究进展

目前中国生态与农业气象研究主要关注气候变化的影响,而脆弱性与风险预估研究仍存在很大不确定性,甚至无法进行预估研究。以生态/农业气象的脆弱性和风险为切入点,从生态/农业的地理/种植分布、物候/生育期和生产力/产量等方面,综述了中国生态/农业气象的研究进展,指出现有研究成果难以满足高质量生态保护与粮食安全的需求,为此提出了未来拟重点开展的研究任务,即生态/农业气象承载力及其优化布局、生态/农业气象的灾变过程与调控机制、生态/农业变化的气象条件贡献率评估及其适应技术、高质量生态保护与粮食提质增效的气候资源高效利用和定向调控研究,以推进中国生态与农业气象脆弱性与风险研究,为中国生态/农业气象科学应对气候变化提供依据。     

人类活动影响下的北京地区气候承载力初步评估

重点考虑北京地区的气候条件、环境特点以及社会经济发展过程中的主要人类活动,从气候资源现状、人类活动强度和生态环境状态3个基本要素层出发,构建人类活动影响下的北京地区气候承载力评估指标体系,评估人类活动影响下的北京地区气候承载力情况,分析了气候承载力构成要素的空间分布及相对水平,解析了不同区县气候承载力的相对状况及主要制约因子。结果表明,北京地区气候承载力指数（I_CCC）在0.24~2.24之间变化,其中延庆县、密云县、昌平区的气候承载力较高,东城区、西城区、顺义区、石景山区、丰台区、房山区、朝阳区的气候承载力相对较差,海淀区、大兴区、怀柔区、门头沟区、平谷区、通州区居中。在各行政区县内部,东城区、西城区、丰台区、顺义区、朝阳区的气候承载力空间差异性较小;而延庆县、怀柔区、门头沟区等郊区气候承载力空间差异性较大,这主要受气候条件和生态环境的区域差异性影响。从气候承载力的构成要素看,怀柔区、延庆县及门头沟区的气候承载力主要受气候资源的限制;城六区和房山区等地的气候承载力主要受人类活动强度及生态环境要素的限制。就气候承载力具体指标而言,东城区、西城区、海淀区、朝阳区主要受人口密度、人均绿地面积以及生产生活排污量的影响;石景山区主要受空气质量较差的影响,房山区则受空气质量差和人均能耗高的影响。     

湍流微气象观测的印痕分析方法及其应用拓展

在地面与大气间湍流相互作用的研究工作中,印痕(footprint)与印痕分析发挥着越来越重要的作用。文中介绍微气象学意义下印痕与印痕分析的理论、方法、历史和最新研究进展。着重介绍了具有理论和实用意义的数学解析印痕模型和拉格朗日数值印痕模型。对印痕分析在实际工作中的应用与问题进行了评述。文中明确指出了印痕概念的三维空间性质,探讨了将印痕分析从微气象学范畴拓展到中尺度范围的可能性, 及其在大气环境问题研究中的意义。     

面向新型城镇化的气候承载力指标研究——以皖江城市带为例

从服务新型城镇化进程出发,本文基于气候条件与人类活动的相互作用关系,同时考虑气候的资源和灾害双重属性,识别并构建了包含气候资源供给、气候灾害限制和城镇化协调发展水平三方面要素的气候承载力评价指标体系,进而采用熵权法、耦合协调度模型和GIS技术等方法实现了指标的量化,形成了气候承载力的综合评价指标和模型。以皖江城市带为例,应用该套指标方法探讨了气候承载力的空间格局与关键影响因子,结果表明,皖江城市带城镇化发展格局与气候承载力分布较为一致,气候承载力较高的地区意味着可容纳的城市发展负荷量较高,而与之对应的这些地区城镇化集聚程度也较高;但气候承载力水平空间差异显著,区域整体气候承载力还有待进一步优化提升。根据城镇化集聚度和气候承载力特点,将皖江城市带分为4个等级和12种类型,并进一步揭示了不同类型地区存在的承载力"短板"和问题现状。     

The ecological footprint: a non-monetary metric of human consumption applied to North America

This paper employs ecological footprint analysis as a potential non-monetary metric of human consumption and ecological productivity in a simulation-modeling framework, applied to North America. The ecological footprint provides an indirect basis for considering the long-term ecological risk and sustainability of human settlements, regions or, in this case, a continent. We examine several scenarios for human consumption, ecological productivity and material efficiency, to explore which variables have influence on the ecological budget of North America over the coming century. Only one scenario, which assumes considerable reductions in human consumption, is likely to yield an ecological surplus. Unlike monetary measures of societal well-being, ecological footprint analysis shows that increased economic activity and consumption creates deficits in terms of the balance of ecological productivity and consumption in a region, and may reduce long-term ecological sustainability. Several advantages and disadvantages of this metric are discussed.     

城市遥感研究进展

城市遥感是当前遥感技术应用的一个重要领域.随着我国新型城镇化过程的推进,遥感技术将在城市生态建设、国土空间开发、资源环境承载能力监测等方面发挥重要作用,成为城市规划管理重要的信息源.本文在总结国内外城市遥感研究内容的基础上,重点对城市遥感若干重要方向的发展进行了分析,在此基础上构建出一个地理学视角的城市遥感研究框架,结合典型实例从结构与格局、要素与作用、变化与过程、功能与响应4个方面进一步探讨了城市遥感研究的发展.最后,结合国家需求和技术发展,对城市遥感今后的发展从数据源、研究对象、应用主题、研究目标、技术方法等方面进行了展望.     

Determining carbon isotope signatures from micrometeorological measurements: Implications for studying biosphere–atmosphere exchange processes

In recent years considerable effort has been focused on combining micrometeorological and stable isotope techniques to partition net fluxes and to study biosphere–atmosphere exchange processes. While much progress has been achieved over the last decade, some new issues are beginning to emerge as technological advances, such as laser spectroscopy, permit isotopic fluxes to be measured more easily and continuously in the field. Traditional investigations have quantified the isotopic composition of biosphere-atmosphere exchange by using the Keeling two-member mixing model (the classic Keeling plot). An alternative method, based on a new capacity to measure isotopic mixing ratios, is to determine the isotope composition of biosphere–atmosphere exchange from the ratio of flux measurements. The objective of this study was to critically evaluate these methods for quantifying the isotopic composition of ecosystem respiration (δ_R) over a period of three growing seasons (2003–2005) within a heterogeneous landscape consisting of C₃ and C₄ species. For C₄ canopies, the mixing model approach produced δ_R values that were 4–6‰ lower (isotopically lighter) than the flux-gradient method. The analyses presented here strongly suggest that differences between flux and concentration footprint functions are the main factor influencing the inequality between the mixing model and flux-gradient approaches. A mixing model approach, which is based on the concentration footprint, can have a source area influence more than 20-fold greater than the flux footprint. These results highlight the fact that isotopic flux partitioning is susceptible to problems arising from combining signals (concentration and fluxes) that represent very different spatial scales (footprint). This problem is likely to be most pronounced within heterogeneous terrain. However, even under ideal conditions, the mismatch between concentration and flux footprints could have a detrimental impact on isotopic flux partitioning where very small differences in isotopic signals must be resolved.