中美城市生态系统长期监测的内容和方法

长期监测是研究生态系统演变规律的基本方法。针对自然和半自然生态系统的长期监测工作已经比较完善,但以人类活动为主的城市生态系统的研究和监测工作国内外都还处于探索阶段。针对城市生态系统长期监测的需要,在介绍美国巴尔的摩和凤凰城城市生态系统长期研究监测工作的基础上,结合北京城市生态系统研究站的长期监测工作实践,分析了城市生态系统的基本特点,提出了城市生态系统长期监测的3个目的(为研究长期演变、为探索人与自然相互作用和为城市居民提供数据)、5个原则(综合与重点相结合原则、综合性和前瞻性原则、与城市相关部门监测融合原则、面向科学研究原则和长期一致性原则)、4项内容(生态要素、生态格局、生态过程和生态系统功能)和4种方法(遥感监测、长期调查样地监测、定位观测站监测和社会经济调查监测),将为我国开展长期城市生态系统监测和研究工作提供重要科学方法指导。     

陆地生态系统碳-氮-水耦合循环的基本科学问题、理论框架与研究方法

陆地生态系统碳循环、氮循环和水循环是生态系统生态学和全球变化科学研究长期被关注的三大物质循环,它们表征着全球、区域及典型生态系统的能量流动、养分循环和水循环。然而,自然界的生态系统碳循环、氮循环和水循环是相互联动、不可分割的耦合体系,在生态学、生理学、生物化学等方面受多个生物、物理、化学和生物学过程的调节和控制。本文在综合论述陆地生态系统碳-氮-水耦合循环研究的理论和实践意义的基础上,探讨了陆地生态系统碳-氮-水耦合循环的关键过程,提出该研究领域的基本科学问题,重点分析了植被-大气、土壤-大气和根系-土壤3个界面上碳、氮、水交换的生物物理过程,典型生态系统碳-氮-水耦合循环的生物学化学过程,制约典型生态系统碳-氮-水循环耦合关系的生态系统生态学机制,以及制约生态系统碳-氮-水循环空间格局耦联关系的生物地理生态学机制。在现有科学研究的基础上,构建了陆地生态系统碳-氮-水耦合循环机制的逻辑框架系统,讨论了开展陆地生态系统碳-氮-水耦合循环研究的主要技术途径与方法。     

美国长期生态研究计划：背景、进展和前景

由美国国家科学基金会支持的长期生态研究计划于1980年启动，至今在理论研究、开发技术和服务社会方面都取得了举世瞩目的成就。该计划的发展分为 3个阶段，每一阶段大约为10年。在其发展的第一个阶段，是以研究站所代表的生态系统为研究对象，主要开展了生态系统的过程与格局方面的研究并系统采集和存贮了有关数据；在1990 -2000年的第二个发展阶段中，其研究工作的重点是开展跨站的网络研究和人类活动对生态系统的影响，以揭示生态系统的过程与格局在较大空间尺度上的特征；按照规划，美国长期生态研究计划的发展进入到第三个阶段后，其工作的重点是开展综合研究、进行生态预测和更好地为社会发展服务，同时加强生物多样性的研究和信息学的发展。     

中国主要陆地生态系统服务功能与生态安全

生态系统服务是国际生态学研究的前沿和热点,表现出向生态系统服务机理和区域集成方法两大方向发展的趋势.开展陆地生态系统服务研究,是生态系统恢复、生态功能区划和建立生态补偿机制、保障国家生态安全的重大战略需求.面向国家重大需求和生态系统服务研究的国际前沿,以主要陆地生态系统为对象,"中国主要陆地生态系统服务功能与生态安全"项目拟解决3个科学问题:①生态系统结构-过程-服务功能的相互作用机理;②生态系统服务功能的尺度特征与多尺度关联;③生态系统服务功能评估的指标与模型.通过上述研究,发展生态系统服务研究的理论与方法,为国家的生态建设和环境保护提供科学支撑.     

陆地生态系统与气候相互作用的研究进展

陆地生态系统与气候系统通过地面与大气之间能量平衡、水汽交换和生物地球化学循环相互作用,影响大气中温室气体浓度和气溶胶,继而影响气候变化。较系统分析总结了当代国际上陆地生态系统与气候相互作用的最新研究进展。首先介绍了陆地生态系统与气候相互作用的机制与过程,总结了陆地生态系统与气候相互作用研究的三个发展阶段,以及当代相互作用的过程模拟研究中三类主要的全球生态系统模型,即生物物理模型、生物地理模型和生物地球化学模型。并介绍了气候对生态系统变化的响应,即两种主要的反馈机制。最后,对未来的研究方向和重点作了分析。     

关于中国西部干旱区生态环境演变与调控研究的思考

从中国西部干旱区的界定、自然条件特点的分析出发,结合国家西部大开发战略的实施,指出进行该区生态环境演变与调控研究的重大意义。提出了在时间序列上进行生态环境演变研究,在空间结构上开展生态系统结构、功能及生态过程研究,在时空耦合界面上探讨重大生态环境问题,进行生态系统的调控与管理研究的思路。并从生态环境形成演变、生态系统结构和功能、重大生态环境问题及生态环境管理等方面探讨了研究工作的技术路线。同时,指出了主要研究内容和需要解决的关键科学问题以及将要实现的研究目标。     

中国生态系统研究网络水体pH和矿化度监测数据初步分析

介绍了中国生态系统研究网络(CERN)陆地生态系统水环境监测指标与频率。初步分析了CERN 31个典型陆地生态系统监测地表水和地下水、6个湖泊和海湾生态系统、1个城市生态系统地下水体pH、矿化度(电导率)状况。结果表明,我国森林生态系统pH和矿化度分布规律基本一致,为从西向东、从北向南逐渐降低的趋势,pH在鼎湖山自然保护区出现强酸性(4.15),其他台站为弱碱性、中性或弱酸性(6.01~8.26),森林生态系统矿化度均较低(33~322 mg/L)。我国农田、荒漠、湿地生态系统水体pH和矿化度分布规律为:华北与黄土农业区、西北绿洲农业与牧业区相对较高,东北农业区和青藏高原农牧区其次,南方农业区最低;除南方农业生态系统与北方三江湿地生态系统水体pH为弱酸性(6.27~6.82)外,其他监测水体均为中性和弱碱性,500 mg/L以上矿化度水体主要出现在西北部荒漠生态系统,黄河冲积平原农业生态系统。湖泊、海湾生态系统水体和北京城市生态系统地下水pH均为弱碱性,海湾水体pH季节波动不明显,湖泊水体和北京城市地下水pH和电导率呈明显季节波动,湖泊水体pH表现为夏秋季节较高,电导率表现为6~9月较低;北京城市地下水pH为...     

基于网格GIS的喀斯特石漠化治理过程中生态系统健康变化诊断——以贵州花江示范区为例

喀斯特石漠化地区生态系统健康是生态建设和石漠化综合治理的目标,以贵州省花江石漠化综合治理示范区为例,运用遥感影像解译方法,结合社会调查与水文气象监测数据,从生态环境支撑系统、资源环境支撑系统和社会经济支撑系统三个方面,构建石漠化治理过程中生态系统健康变化诊断指标体系,在格网GIS技术支持下,对各诊断指标实现5 m×5 m尺度的网格化表达,运用栅格数据的空间叠加方法实现生态系统健康模型诊断,揭示石漠化治理过程中生态系统健康的时间动态与空间格局。结果表明:（1）花江示范区生态系统很健康的区域不存在;（2）近十年来,花江示范区生态系统健康整体状况有所改善,石漠化综合治理取得一定成效,但整体上仍然以不健康和亚健康的区域为主,占区域总面积78.68%;（3）空间上呈现出区域差异的特点,示范区东北部海拔大于1 000 m的峰丛陡坡上生态系统健康状况较差,峰丛洼地区生态系统健康状况则相对较好。      

深海化能合成生态系统研究进展

深海化能合成生态系统(ChEss)是当前最大的国际海洋生物多样性研究计划--国际海洋生物普查计划的现场研究项目之一.深海化能合成生态系统主要包括热液、冷泉、鲸骨生态系统以及由其他高度还原型生境形成的生态系统.确定上述系统动物区系间的进化和生态学关系,对于了解全球尺度上化能合成生态系统物种分布的形成过程至关重要.重点介绍深海化能合成生态系统科学计划发起的背景、研究内容和目标、研究区域、研究技术与方法以及当前在该领域的研究进展和展望,综合国际上在深海化能合成生态系统生物地理学和生物多样性方面的最新进展,了解其中的驱动过程,以期为我国在深海化能合成生态系统、极端环境下的生物多样性和生物地理学研究提供参考.     

生态系统健康：理论/概念与评价方法

生态系统健康研究是目前生态与环境领域兴起的研究热点之一。在阅读和分析大量国内外文献的基础上,系统总结了健康和生态系统健康的概念,指出引入生态系统健康概念的目的是要得到一个重要生态指标清单,以此开展生态系统健康评价。然后,总结出生态系统健康评价的3种主要方法：指示物种法、指标体系法和指示区域法,并以代表实例阐述了此3种方...     

城市发展中的地质环境演化与控制

地质环境是城市自然环境的一个重要组成部分，系统概述隐国城市的地质环境的基本特征和主要问题，通过典型实例分析，论述了城市大规模建设，城市地下资源开发和城市垃圾污染所引起的地质环境的演化规律和控制对策，并对加强我国城市地质环境问题的研究工作提出了建议，这是从地质环境管理与控制方面保证城市可持续发展的一项重要任务。     

雄安新区自然资源与环境-生态地质条件分析

自然资源、环境本底及生态地质条件调查是城市地质调查的基础,可为城市国土空间规划、建设及精细化管理提供有效的基础地质支撑。随着雄安新区城市进程的加快,使得其自然资源与生态环境发生了翻天覆地的变化。本文基于雄安新区综合地质调查成果,明确了雄安新区自然资源与生态环境本底条件,分析了建设周期内自然资源变化趋势,探讨了未来城市建设应关注的自然资源与生态地质问题。结果表明,雄安新区设立后,土地利用类型发生了巨大改变,林地面积增加约58.1 km~2,草地面积增加约2.0 km~2,耕地面积减少68.8 km~2,建设用地增加7.2 km~2,土壤质量以优质和良好为主;雄安新区浅层与深层地下水水位总体呈现从西北部往东南部流动,水位逐渐降低,局部存在地下水降落漏斗,浅层地下水水位埋深一般为5～20 m,以企稳回升为主,深层地下水水位一般为25～35 m,水位下降区占比仍较高;白洋淀湿地动植物资源丰富,水质逐渐好转;地热资源开采利用条件好,全区地热流体可开采热量为10.10×10~(16)J/a,折合标准煤346.03万t/a;应重点关注新区存在的生态环境地质问题如地面沉降及地裂缝、地下水水位变化、砂土液化、坑塘、软弱土等,避免因生态环境地质问题引发工程事故,必要时应采取有效的预防措施。     

海峡西岸城市群地质环境特征研究

福建南部沿海是全国城市化水平最高的地区之一,国内生产总值占福建省的51．64％,现已成为“海峡西岸经济区”建设的核心区域。城市是以人类社会为主体的生态系统,是城市社会(人口、劳动、智力)与城市空间(地质、资源、环境)对立统一的系统。区域地壳稳定是城市建设的基本条件,水是城市发展不可缺少的自然资源,闽南沿海花岗岩风化壳发育,软土环境工程地质问题突出。本文重点讨论城市区域稳定性问题、城市水资源供需平衡问题和城市开发建设可能涉及的工程地质问题。     

Assessment of land-use change and its impact on the environment using GIS techniques: a case of Kolkata Municipal Corporation,West Bengal,India

It is axiomatically true that urbanization in India's metropolises and large cities has been exacerbated since the beginning of the millennium, consuming the natural and semi-natural ecosystem on the outskirts of the city, resulting in a zone with a distinct climate known as urban climate. Such a climate—the result of a built-up environment is distinctly different from the natural climate as the paved surface and concrete skyscrapers not only destroy the natural ecosystem, it peculiarly induce a different kind of insolation, cooling and air drainage were lacking in green space, water bodies and open space cannot accommodate with environmental rhythm properly, resulting into the accumulation of heat, ecological derangement of subsurface soil which can easily be predicted by GIS analysis. This paper is an attempt to measure urban growth and its impact on the environment in the metropolitan city Kolkata. The use of satellite data and GIS techniques to detect urban expansion is a highly scientific strategy. Using geospatial techniques, the current study attempts to examine major urban changes in Kolkata and its surroundings from 1988 to 2021. Landsat 5 TM and Landsat 8 OLI temporal data are used to identify land-use change through unsupervised classification; Spectral Radiance Model and Split Window Algorithm method are used for identifying land surface temperature change. SRTM DEM (30 m) has been used to identify flood risk zones and several spectral indices like Normalized Difference Vegetation Index and Modified Normalized Difference Water Index are a further extension for environmental assessment. By all such suitable methods, a clearer change in an urban environment is detected within the period of 33 years (1988–2021). The result shows that the population changes, vegetation cover and built-up area, and accessibility are at a rapid rate. These changes are causing major environmental degradation in the city. The classification result indicates that appropriate land use planning and environmental monitoring are required for the long-term exploitation of these resources.

     

浅析城市地下空间室内环境特点及设计思路:以西安赛格国际购物中心为例

随着中国城镇化进程的迅猛发展,城市规模不断扩大,人口不断增长,城市交通拥堵、环境污染、土地资源日益紧缺等问题日益凸显。城市地下空间作为城市资源的重要组成部分,适当的城市地下化发展可以在一定程度上缓解这些问题。文章简要叙述了目前我国城市地下空间开发利用的现状及城市地下空间的应用类型,分析了地下空间的恒温性、隔热性、湿度较大、环境封闭空气流通性差、天然光线不足、缺乏自然景观、没有外部形态等内部环境特点。以西安赛格国际购物中心为例,从自然采光、人工照明、植物水体和界面设计的角度概述了地下综合体室内设计的核心理念和关键步骤。最后提出了如下关于城市地下商业空间室内设计的优化思路：(1)空间布局明确,符合人的空间认知习惯;(2)通过扩大建筑入口和先进的技术手段,引入天然光;(3)运用照明模拟自然光;(4)引入自然元素,使室内外环境自然过渡,增加地下空间的活力,改善封闭感,缓解人的心理和生理障碍;(5)地下空间的各类尺度应符合人体尺度,避免产生不适感;(6)注重行动不便的人群,设置人性化的无障碍设施;(7)设计充足的休憩场所;(8)注重设计本土化,展现地域文化特色。     

地球物理学的回顾与展望

简要回顾了 2 0世纪地球物理学的发展。指出 2 0世纪是地球物理学发展的重要历史阶段 ,在此期间实施的一系列大型的全球性的研究计划深化了人类对地球本体的认识 ,提供了有关资源、能源、灾害和环境的形成、分布与发展的深层过程和空间信息 ,扩大了人类对地球整体研究的视野 ,激励了对空间和地球 (包括大陆和海洋 )以及生态环境之间耦合的研究 ,并在造福人类的过程中取得了辉煌的成就。展望了 2 1世纪地球物理学的发展 ,认为 2 1世纪的地球物理学必将担负起地球科学中一系列重大科学问题的先导角色。在深化对地球本体和日地空间及其相互作用的认识 ,量化地球内部各圈的耦合和深部物质状态及物质组成的错综组构 ,解决水、资源、环境 (包括空间资源环境 )等问题中做出贡献。     

城市地质工作的初步探讨

回顾了国内外城市地质工作的发展历程，阐述了中国城市经济区地质工作的总体思路和内容。由于中国城市的规模、性质、资源承载力、地质环境特征不同，城市地质调查、评价的对象、内容也有所差异。城市地质工作具有学科的综合性、地域的独特性、工作的持久性、方法的多样性等一系列特点。城市地质工作拟在基础地质调查、主题填图、综合评价研究3个层面上展开。城市地质调查评价涵盖资源开发利用、环境安全、灾害评估和信息集成四大主题。     

中国城市地质调查总体构想与关键理论技术

近年来,我国在城市群、大城市和中小城镇等不同层面组织开展了大量的城市地质调查,在城市地质资源、地质环境、发展空间的调查评价,以及地质信息服务城市管理制度建设等方面取得了丰富成果,在调查技术方法、成果产品服务、工作协调机制等方面积累了一些经验,但和新型城镇化的需求相比,还存在着工作理念较落后、地质信息更新慢,成果体系没标准、工作机制不完善等诸多不足。国家新型城镇化发展战略提出了全新的城市发展理念,在优化城市结构布局、拓展城市发展空间、推进绿色城市建设、提高城市安全保障水平等方面,对城市地质调查提出了迫切需求。新时期应该以全新的思路开展城市地质调查,要树立大资源、大环境、大数据理念,服务城市规划、建设、运行、管理等多个层面,开展空间、资源、环境、灾害等多要素综合调查,打造地下三维可视化的城市地质模型(透明城市),完善空天地一体化的地质资源环境监测网络,建立开放共享、动态更新的城市地质信息服务与决策支持系统,构建城市地质调查成果服务产品体系、技术标准体系和保障制度体系。为实现这个目标,需要建立城市资源环境承载能力、城市多圈层交互带、地下空间资源协同规划等理论,开展城市地质探测与监测、国土空间开发地质适宜性评价、地下空间开发利用地质安全评价、三维城市地质建模与公共服务等技术攻关。     

数值模型在黑河干流中游水资源管理中的应用

以黑河干流中游水资源管理为例,利用地下水数值模型研究了天然和人工活动作用下泉水、地下水向地表水排泄量的变化规律;预测分析了不同情景下的水资源开发利用状况.研究表明,地下水向河-泉的排泄量呈衰减趋势,且地下水的增采量和渠系防渗节约的水量主要来源于地下水储存量的消耗;指出在目前有限的水资源条件下,为保护生态地质环境,必须限制地下水的持续超采.     

地质信息可视化的应用——城市环境地质研究之发展方向

随着21世纪人类城市化建设的发展，城市环境地质研究成为水工环地质研究领域的一个重要组成部分，城市建设中的最主要问题是水资源问题和环境地质问题。城市水资源问题有：城市后备水源地的研究，以及应急水资源地和地下水库的研究。城市环境地质问题主要包括：（1）围绕城市建设和发展的一般性资源、地质环境问题；（2）城市地质作用产生的地质环境问题；（3）城市人口密集区及工业区的土壤和水体有机污染问题。解决城市环境地质问题的关键是对地下空间地层岩性及构造条件的研究，通过这些基础条件研究分析城市地质环境和地下水资源问题。可视化研究技术通过对城市地质体在地下空间的相对位置、形态、物化特征等三维构模处理，使这些城市赖以存在的地质基础条件可为非专业的决策层所理解，并在城市发展的规划中体现这些大自然所赋予人类的地下空间资源的价值。应用三维可视化技术对城市环境地质研究是一个全新的研究领域，目前尚没有系统完整的应用先例。三维可视化技术将在城市化环境地质研究中，开拓一个崭新的环境地质研究时代，成为城市环境地质研究的发展方向。