人地系统远程耦合的研究进展与展望

在越发紧密关联的全球化世界中,如何实现可持续发展日益需要跨系统思维和超区域政策。这首先要求致力于可持续发展研究的学科要提升自身对跨区域资源环境问题的洞察力,因此就有必要推动地理学传统研究框架的适应性创新和变革。远程耦合作为聚焦于“远距离人类与自然耦合系统之间社会经济与环境相互作用”的理论框架,有极大的潜力和优势来促进这一理论创新进程。为了缩小国内外在远程耦合领域的研究差距,论文基于文献研究和笔者对远程耦合框架的理解,从远程耦合的理论建构、经验证据、重点研究领域和研究方法4个方面介绍了该理论框架及其应用进展,并提出3个方面的展望来激发新的研究。综述表明,由于远距离人类活动不断增长以及大尺度自然过程与人类活动的相互作用,在远程连接、全球化和城市化维度上均存在大量远程耦合的经验证据;目前学术界对远程耦合框架的应用主要集中于生态系统服务、远程耦合的社会经济和环境影响及土地变化科学3个方面;同时得益于理论操作化的进展,目前开展远程耦合研究已具备较好的方法支持。基于此,论文认为,为应对新兴的现实科学命题,基于远程耦合框架的地理学研究应当在人地关系网络系统的理论创新、远程耦合动力机制和远程耦合的调控工具集3个方面实现突破。     

新疆和田河流域土地利用/覆被变化及其驱动力分析

土地利用／覆盖变化及其驱动力分析是土地利用／覆盖研究的一个主要核心内容。利用1990年、1999年和2005年和田河流域3期土地利用数据,对和田河流域1990—2005年土地利用/覆被变化进行了定量的分析研究,同时利用相关分析和主成分分析探讨了土地利用/覆被变化的驱动力。研究结果表明:在15 a尺度上研究区土地利用/覆被变化总特征是耕地、林地、水域和建设用地面积增加,草地和未利用地面积减少;土地利用程度变化量为0.56%,流域土地利用处于发展时期;优势度没有发生明显的变化,未利用地一直最高。研究区土地利用/覆被变化的主要驱动力为人口因素、经济因素、富裕程度、政策因素、技术因素和水文因素等,各驱动因素以合力形式作用于土地利用/覆被使其变化,其中,人口因素在土地利用/覆被变化中起主导作用。     

区域土地利用变化驱动力研究进展与展望

剖析了区域土地利用变化驱动力的概念和内涵,通过对国内外土地利用变化驱动力研究进行系统的分析比较,归纳了土地利用变化的主要驱动因素,概括了驱动力的基本特性,着重分析了土地利用与土地覆被变化的驱动力机制及其模型研究进展,并总结了各个模型的特点及其适用范围。最后提出了未来土地利用变化驱动力研究的发展趋势,以期为土地利用/覆被变化研究提供借鉴。     

延河流域土地利用/覆被变化模型的尺度转换方法

采用延河流域和安塞县2000和2006年的土地利用/覆被遥感影像,结合实地调研获取的2000-2006年该区域生态建设尤其是退耕还林还草数据,分别在流域尺度和县域尺度上,采用主成分分析法对延河流域及位于延河流域上中游的安塞县土地利用/覆被变化及其驱动力进行了分析,建立了耕地面积变化的驱动力模型.研究表明,在这两个尺度上,影响耕地面积变化的关键因素都是总人口和农作物播种面积.以此为基础,基于不同尺度上共同驱动力因子之间的相互关系,建立了不同尺度上耕地变化模型的尺度转换方法.对于不同尺度的土地利用/覆被变化模型,无论其模型形式的复杂程度如何,只要不同尺度上的关键驱动因子相同或存在明确的定量关系,就可以基于关键驱动力因子的定量关系进行不同尺度上土地利用/覆被模型的尺度转换.研究成果为土地利用/土地覆被变化的尺度转换方法研究提供了新思路.     

黄河三角洲土地利用/覆被变化时空特征研究

黄河三角洲地区受人类活动作用时间相对较短,为土地利用/覆被变化及其驱动力研究提供了难得的条件.以位于黄河入海口处的垦利县为例,通过对1987-2000年土地利用/覆被变化幅度、变化构成以及流向图的分析,得到了该地区土地利用/覆被变化的特点,并应用遥感及GIS空间分析手段分析了黄河、渤海对该区土地利用/覆被变化格局的影响与作用机制.结果表明:(1)位于黄河入海口处的垦利县土地生态环境脆弱,占土地总面积80%的旱地、林草地、盐荒地和滩涂存在状态不稳定,盐荒地是其土地利用/覆被变化的核心类型;(2)黄河淡水和海洋咸水所控制的水文条件变化是该区土地利用/覆被变化的重要驱动因素,基本控制了分布的格局,并影响土地利用/覆被变化的可能性及变化方向.     

人类世可持续发展背景下的远程耦合框架及其应用

在全球一体化进程不断加深的背景下,国家与地区之间的联系日益紧密,产生了一系列跨国家、跨地区、多尺度的社会—经济—环境影响,远程耦合（Telecoupling,社会、经济、环境的远距离相互作用）科学概念和综合框架的提出为解决上述问题提供了新方法和新途径。为更好促进远程耦合综合框架的正确使用和规范推广,本文系统解析了远程耦合综合框架,厘清各组成部分的定义和功能,梳理了框架的应用现状;通过对3个中国典型案例的阐释,展示了远程耦合综合框架的使用方法、结果分析及由此得出的科学意义和政策价值;最后描述了远程耦合综合框架使用中需要重点关注的问题,并对其应用前景进行了展望。远程耦合综合框架的推广应用有助于以跨国家、跨地区、多尺度的视角,重新审视多个人类与自然耦合系统的相互作用,揭示隐藏的远距离地理空间作用的科学价值,服务于有关政策的制定和实施,促进全球社会、经济、环境的可持续发展。     

土地利用/土地覆被变化研究:寻求新的综合途径

土地利用/土地覆被变化是很复杂的现象,参与该项目的研究人员要避免“瞎子摸大象”那样的片面性,必须寻求新的综合研究途径。为此,不能简单地沿袭传统土地利用研究的思路和方法,需要不断提出新的研究论题;对土地利用变化驱动力必须有一种普遍的、综合的认识;需要将多个案例研究联结为一个可代表区域空间异质性的网络,需要作多空间尺度的研究,从而将地方尺度和区域尺度的土地覆被动态联系起来;需要发展新的研究方法,并将从农户调查到遥感数据的各种信息综合起来;尤其需要形成关于土地利用/土地覆被变化的综合科学理论框架     

中国土地利用/覆被变化研究的现状与问题

土地利用 /覆被变化是全球变化的重要组成部分和原因 ,因而是全球变化领域中重要的研究方向之一。本文在评述了中国土地利用 /覆被变化研究的现状、取得的进展及存在问题的基础上 ,提出应把土地利用 /覆被变化研究的理论体系、不同空间尺度的土地利用 /覆被变化的动态模型、土地利用 /覆被变化与全球环境变化和可持续发展之间的关系作为重点加以研究 ,以提高中国土地利用 /覆被变化的研究水平。     

半城市化地区生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应——以厦门市集美区为例

半城市化地区是在快速城市化进程中产生的一种过渡地域类型, 其土地利用特征表现为土地利用竞争和矛盾剧烈, 土地利用变化迅速的特征。土地利用/覆被的变化改变生态系统的结构与功能, 是对生态系统服务产生胁迫的主要驱动力之一。本文以厦门市集美半城市化地区为例, 分析半城市化地区生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应, 基于对2007 年中国陆地生态系统服务价值当量修正的方法, 对半城市化地区生态系统服务价值(ESV)变化作出评估, 并通过土地系统和生态系统二者的耦合变化关系探讨生态系统服务对土地利用/覆被变化的响应过程。结果表明:①近20 年来, 集美半城市化地区生态系统服务价值总量随着土地利用强度增加呈现波动性变化, 总体上呈现负相关关系。②调节服务和文化服务是最主要的生态系统服务类型;土地利用强度与调节服务和支持服务呈现显著的负相关关系。③随着半城市化地区的快速城市化发展, 土地利用类型急剧转化, 城市建设用地大量增加, 预计集美半城市化地区未来ESV将继续降低, 可采取生态综合整治措施减缓ESV降低趋势。     

复杂性科学视角下的土地利用/覆被变化

土地利用/覆被变化(LUCC)是当前全球变化研究的热点问题之一,它既是全球变化的重要原因之一,一定程度上又是全球变化的反映。土地利用／覆被变化和全球变化之间存在着极为复杂的反馈联系,片面的研究方法难以从整体上把握问题的本质。该文从复杂性科学的角度出发,分析土地利用/覆被变化的复杂性,认为驱动因素的多样性、系统要素作用的非线性和多方向性、时空异质性以及时空尺度多变性是土地利用／覆被变化复杂性的集中表现。实际研究中应注意把复杂性当作复杂性,通过定性与定量结合、微观研究与宏观研究结合等途径开展多学科综合研究,全面揭示土地利用/覆被变化问题的本质。     

LUCC对湿地碳储量及碳排放的影响

湿地生态系统是陆地上重要的碳库,其碳储量和排放通量的变化对全球碳循环和气候变化起着重要作用。湿地碳库的变化受到诸多因素的影响,其中土地利用/覆盖变化(LUCC)是影响湿地碳库的主要因素之一。研究表明,土地利用/覆盖变化通过影响湿地植被覆盖状况、土壤湿度、氧化还原电位、微生物活性等方面,影响着湿地的碳储存与碳排放。湿地垦殖后大量的碳被释放出来,湿地的碳汇和碳源功能发生了变化。     

土地利用/土地覆被时空分布100 年数字重建 ——-以大庆市杜尔伯特蒙古族自治县为例

长时间序列的土地利用/ 土地覆被数据是开展全球变化、可持续发展及生态安全等各项研究的重要基础。然而,早期的土地利用/ 土地覆被数据,特别是卫星遥感数据出现之前 的土地利用/ 土地覆被信息通常很难获取。利用TM、MSS 遥感影像数据和地形图、气候、地质、地貌、土壤、植被、水文等自然环境背景图件以及数据,社会经济统计数据等多源数 据,选择大庆市杜尔伯特蒙古族自治县作为典型案例区,在GIS 技术支持下建立了土地利用/ 土地覆被数字重建模型,再现了典型研究区20 世纪30 年代和50 年代土地利用/ 土地覆被空间分布状况。通过野外调查和历史文献资料对土地利用数字重建结果进行精度评价并初步得到以下结论：① 采用逐个图斑跟踪记录的方法对研究区各个时期土地利用/ 覆被变化的敏感 性进行分析,有利于揭示区域土地利用/ 土地覆被变化的规律;② 在定量、定位分析环境背景对土地利用/ 土地覆被分布及其变化的影响基础上,综合判断各种土地利用/ 土地覆被分布概率,其结果可为土地利用数字重建提供依据;③ 对1:10 万地形图提取土地利用信息的可行性与可信度分析表明,地形图中土地利用信息完全能够达到一级土地利用分类精度,同时疏林地、灌木林、沼泽地、盐碱地、沙地等二级分类信息也能获取。     

干旱区土地利用/土地覆盖变化与全球环境变化

土地利用与土地覆盖是人类活动在地球表面是宏观的表现，为分析全球环境变化中人类活动的作用提供了切入点，土地利用/土地覆盖变化（LUCC）既是全球环境变化的原因，也是全球环境变化的结果，而占全球陆地表面40%以上的干旱区，由于其具有成因复杂，类型多样，对环境变化敏感，变化过程快，幅度大，景观差异明显等特点，是全球变化特别是LUCC研究的重要场所，文章在介绍LUCC概念的基础上，综述了全球环境变化与LUCC的关系，依据干旱区的自然和生态环境，分析了干旱区LUCC的特点，阐述了干旱区土地利用/覆盖变化研究对全球环境变化研究的重要性，概括了干旱区LUCC研究的方法。     

基于多期数据集的中亚五国土地利用/覆盖变化分析

针对目前中亚地区土地利用变化和分布格局方面的信息相对匮乏,现有资料较为陈旧且零散,无法满足中亚生态与环境变化研究需求的现状,利用全球的UMD, DISCover,GLC2000,GlobCover2005和GlobCover2009的5期土地覆被遥感数据集,提取中亚地区长时间序列土地覆被信息。并针对上述4个土地覆被分类系统无法进行直接对比和变化分析的问题,分别将其综合为4类土地覆被类型：耕地、自然植被、水体和其他,以分析近30 a中亚土地利用/土地覆被变化趋势。中亚土地利用类型多样,草地、裸地、农田、灌丛占绝对优势。自前苏联解体以后,20世纪90年代初至2000年期间,耕地面积大幅度减少,至2010年尽管有所恢复,但仍无法达到20世纪90年代初水平。而自然植被表现出了相反的趋势,这说明在此时间段内,由于社会政治制度的变化和市场经济的建立,耕地发生了较大规模的弃耕,弃耕地通常转换为草地、灌丛等自然植被。近10 a由于社会经济条件的变化,前苏联解体后所弃耕的土地又被收复和重新开发为耕地。90年代初至2000年期间,水体呈现先减少后增加的趋势。利用全球基于多期不同信息源获得的中亚土地覆被数据,尽管分类体系不统一,但均可较好地表征当时地表覆被状况。这在一定程度上弥补了中亚地区土地覆被数据不足的现状。通过对耕地、自然植被、水体及其他土地覆被类型进行大类合并,可基本体现中亚土地覆被的宏观特征和变化趋势。     

土地利用和覆盖变化在全球变化研究中的地位与作用

探讨了土地利用和土地覆盖的基本涵义怀人类活动的关系,阐述了土地利用和土壤覆盖变化的全球环境效应,分析了它在国际全球变化研究中的地位和作用,最后概括总结了我国ＬＵＣＣ研究的现状与趋势。     

黄河三角洲土地利用与土地覆被的质量变化

土地利用／土地覆被变化（LUCC）在全球环境变化与可持续发展研究中占有重要地位。其质量变化尤能反映人类开发活动的环境效应。运用遥感信息土地分类和植被指数提取、土壤定点采样实测和统计分析相结合的方法，研究了黄河三角洲地区数年至20余年的土地利用／土地覆被的质量变化。其在区域总体上向好的方向发展，但在内部地段间存在着差异和不平衡。盐渍土改造的任务仍然十分艰巨。地力下降的隐患不可忽视。进而分析了变化的驱动力并提出土地持续利用对策。     

巴西土地利用/覆盖变化时空格局及驱动因素

土地利用/覆盖变化(LUCC)是全球变化研究的热点问题之一。本文采用人机交互方法基于2005 年基准年的Landsat TM/ETM遥感影像修正欧空局GlobalCover 2005 年土地利用数据,进而采用逆时相目视解译法从1980年基准年的Landsat MSS/TM遥感影像数据提取1980-2005 年土地利用/覆盖变化信息,分析其变化的时空格局及驱动因素。结果表明:1980-2005年的25年间,巴西土地利用/覆盖变化面积达79.43万km²,占土地总面积的9.33%。其中,单纯耕地像元面积增加了20.18 万km²;耕地/自然植被镶嵌混合像元区面积增加了10.70 万km²;林地面积减少了53.12 万km²;灌丛与草地净增加21.10 万km²;水体面积增加0.46 万km²;城乡建设用地面积增加7573.87 km²。由此导致热带和亚热带湿润阔叶林生态地理区、热带和亚热带干旱阔叶林生态地理区、热带及亚热带草原生态地理区、草原和沼泽湿地生态地理区、沙漠和旱生植物生态地理区以及红树林生态地理区内分别呈现不同的土地利用/覆盖变化特征。近25 年间,地形地貌、气候、植被等自然地理条件深刻影响着土地利用的宏观格局,而土地利用政策调控、经济及对外贸易发展、人口增加及空间迁移、道路修建等是导致巴西土地利用变化的主要原因。     

全球及区域模式中陆面过程的地表植被覆盖分类方法

全球和区域尺度上陆面生态系统与气候密切相关。全球和区域模式的发展对于我们认识气候与陆地生态的变化起到重要作用。在这些模型中，植被覆盖是影响大气-植被间热量、水分和CO2等交换的重要陆面参数。在分析了陆地植被覆盖分类原理基础上，介绍了目前全球不同植被覆盖分类方案，包括基于地基观测的植被分布、基于生物气候特征的分类方案（如：Holdridge的方案）；特别近年来陆面过程试验表明，各种遥感数据源（如：NOAA—AVHRR，EOS—MODIS，Landsat—TM）等为我们提供了有利的工具来监测全球植被动态，完善植被分类，并且采用高时空分辨率的全球土地覆盖状况特征，在不同时空尺度揭示植被-大气相互作用。本文分析了代表性的3种基于卫星遥感技术的陆面植被分类方案，分别是BATS（18类）、SIB（9类）、SIB2（12类）和BIOME—BGC（31类）陆地模式的植被覆盖分类方案．最后分析了目前可用于全球植被覆盖分类的新的遥感数据库。     

LUCC研究的最新进展评述

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是全球环境变化的重要组成部分和主要原因之一,进入新世纪以来,LUCC研究一直是地理学研究的前沿与热点。本文综述了2002年8月在南非德班国际地理学联合会(IGU)"2002年区域地理大会"上有关LUCC的主要研究成果,认为国际上LUCC研究在应用RS、GIS技术开展土地利用/土地覆被变化监测、评价与制图;农村与农业土地利用/土地覆被变化分析;城市土地利用/土地覆被变化分析;土地利用/土地覆被变化动力学;土地利用/土地覆被变化与生态环境等五个方面取得最新进展,反映出LUCC研究范围在进一步拓展,研究内容在进一步深化。     

土地利用和气候变化对森林地上生物量的影响模拟——以江西省泰和县为例

以土地利用变化和气候变化为特征的全球和区域环境变化及其影响已经成为国际社会和公众关注的焦点,同时也是土地科学、全球变化科学和全球生态学关注的关键问题。由于土地、气候和森林生态系统之间存在着复杂而密切的关系,土地利用变化和气候变化将不可避免地对森林结构和功能产生重要影响。如何采用合理的适应措施降低这些变化可能带来的损失,是目前全球变化研究亟待解决的问题之一。因此,研究土地利用和气候变化对森林的单独及综合影响具有重要的科学意义。本文综合利用基于主体的土地利用模型（ABM/LUCC）、生态系统过程模型（PnET-II）以及森林景观动态模型（LANDIS-II）构建了综合模拟研究框架,选择森林类型多样且具有长期观测数据积累的江西省泰和县为研究区,模拟并对比了土地利用和气候变化组合情景下未来森林地上总生物量的变化差异。结果表明：① 土地利用变化对泰和县森林地上总生物量的影响比气候变化所带来的影响更加显著。研究区森林地上总生物量在有土地利用变化干扰的情景下与RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5单独的气候情景下相比分别减少33.13%、32.92%和32.42%;② 尽管未来气候变化可能有利于森林地上总生物量的积累,但土地利用变化将使森林地上总生物量显著减少,并将抵消气候变化带来的正效应;③ 本文提出的综合模拟研究框架可以很好地模拟土地利用和气候变化对森林生态系统的影响,可为提升和优化人工林结构和功能、开展可持续森林管理提供科学建议。