基于生态-经济权衡的京津冀城市群土地利用优化配置

探索生态保护与经济发展的权衡关系,并利用该权衡关系协调土地利用优化配置是解决城市群经济与生态协调发展难题的重要途径,已成为目前的一个研究热点。论文针对京津冀城市群生态友好型协同发展的需求,设置生态系统服务价值最大化和经济价值最大化2种优化目标,每种目标下再设置“生态保护”“统筹兼顾”“粮食安全”和“经济发展”4种土地利用情景,采用CLUE-S模型模拟2025年京津冀城市群在不同情景下的土地利用空间配置格局,及其生态系统服务价值、经济价值在不同目标的各种情景下的变化。研究结果表明：相比2015年,2025年在不同目标不同情景下,各类土地利用面积的数量变化和空间格局均有较大不同,且生态目标和经济目标下不同情景的土地利用配置不同。生态系统服务价值在生态目标生态保护情景下最大,为14423.58亿元;而经济价值则在经济目标经济发展情景下最大,为96771.49亿元。从土地利用变化的空间分布上来看,生态用地中林地与草地的增加多出现在坝上高原和燕山与太行山山地,水体的增加则主要分布在东部沿海地区。研究认为,生态效益与经济效益间存在权衡关系,基于生态-经济权衡的土地利用优化研究结果对未来京津冀城市群生态实践工作有较大的参考价值。     

中国气候系统复杂性及其地域差异

气候系统是一个非线性复杂系统,对其复杂性进行度量有助于认识气候变化的内在本质.通过对全国648个台站1961～1990年30年日气温和日降水距平系列的近似熵分析,发现该指数可以有效地度量气候系统的复杂性.气温日变化系列的近似熵高值带出现在大陆性过渡性气候和海洋性过渡性气候带,而在海洋性气候或大陆性气候单一气候类型控制的区域近似熵值普遍较低,这反映了两种或两种气候类型交互地带气候特征较为复杂;降水日变化的高值区出现在海拔较高、地表起伏较大的区域,反映了地形条件是塑造降水系列复杂性的重要因素.     

中国道路网与生态系统破碎化关系统计分析

道路修建引起的生态系统及其生境破碎化具有一系列的生态效应,定量表达破碎化特征对于道路及其周边生态系统管理具有重要意义。本文以1:25万中国道路网矢量数据为基础,利用GIS和FragStat软件,分析了不同级别道路网络与破碎化的关系。研究结果表明:中国道路影响生态系统面积占全国国土面积的18.37％。在各级道路中,影响面积以等外公路最大,可达到161.76×104 km2,其次是二级公路可影响5.86×104km2,高速公路影响面积居第三位,达到4.59×104 km2,三级公路影响面积为2.27×104 km2,四级公路影响面积最小,仅有0.39×104 km2。在各级道路影响各类生态系统面积中,高速公路和一级公路对于农用地的影响比例最高,均在70％以上。公路级别越低,影响农用地的比例越低,四级公路和等外公路分别影响21.62％和27.40％;对于林地和草地的影响比例则大致相反,道路级别越低影响林地和草地面积比例越大:各类道路对荒漠和水体的影响比例没有显著差异。随着公路等级降低、公路条数的增加,生态系统的破碎化程度明显增加,表现为斑块数目显著增多,平均斑块面积减小;另一方面,平均斑块分维数显著增大,这说明道路切割出的斑块形状复杂性加大。     

GIS技术在环境资源工作中的应用与发展

地理信息系统(GIS)技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息分析技术,在资源与环境应用领域中,发挥着技术先导的作用。GIS技术不仅可以有效地管理具有空间属性的各种资源环境信息,对资源环境管理和实践模式进行快速和重复的分析测试,便于制定决策、进行科学和政策的标准评价,而且可以有效地对多时期的资源环境状况及生产活动变化进行动态监测和分析比较,也可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流,明显地提高工作效率和经济效益,为解决资源环境问题及保障可持续发展提供技术支持。     

北京市生态涵养区生态系统服务供给与流动的能值分析

近年来北京市建成区扩张迅速,对城市周边地区的生态系统服务需求上升。本文以北京市生态涵养区为例,利用能值评估方法评估该区域生态系统服务,分析各生态系统及其与城市系统之间的服务流动和依赖关系。研究结果表明：从生态系统类型上看,2012年森林生态系统服务对涵养区生态系统服务贡献最大,占到生态系统服务总能值的79.7%,其次为农田和水域生态系统,分别占总能值的19.7%和0.6%;从生态系统服务类型上看,森林生态系统的有机物生产和水源涵养是其主要的生态系统服务,分别占总能值产出的40.4%和35.8%。粮食供给是农田系统的主要能值输出,占农田生态系统能值的70%。水域提供的生态系统服务中,能值比例较高的依次为水源供给、洪水调蓄和水产品供给,分别占水域生态系统能值的35.1%、28.6%和28.2%;从能值转移矩阵分析可以看出,对城市来说,森林生物量、森林土壤水、水域地下水和农田生物量是重要的生态系统服务供给组分;系统能值动态分析结果表明,2004年到2012年森林和水域生态系统重要程度增加,农田生态系统重要程度有所减少,城市系统的角色由主动变为被动。因此,在未来的发展规划中,对森林和水域生态系统的保育应给予足够关注。     

北京大学综合自然地理学研究的发展与贡献

北京大学的综合自然地理学缘起于1952年全国院系调整时在本校设置的自然地理学学科,在半个多世纪的发展历程中,经历了学科初创和完善等阶段,逐渐形成了面向学科前沿和国家需求的综合自然地理学学科体系。针对日趋严峻的气候变化、资源环境和社会经济发展问题,北京大学综合自然地理学在陆地表层过程及机理、土地利用/覆被变化及其生态环境效应、生态系统服务与人类福祉、生态风险评价与安全格局构建、自然地域系统划分等方面进行了开拓创新,取得了丰硕成果,引领了中国综合自然地理学的发展。展望未来,北京大学综合自然地理学将持续进行水、土、气、生等自然地理要素与过程的综合研究,认识人类活动与全球环境变化对主要自然地理过程和格局的影响机理,通过构建观测数据与地表系统模型融合系统,定量评估要素与过程耦合的区域资源环境效应及其对社会经济的影响,在生态文明建设、主体功能区划、国土开发整治和流域综合管理等国家战略服务方面做出更大贡献。     

特大城市群地区城镇化与生态环境交互耦合效应解析的理论框架及技术路径

特大城市群地区是国家经济发展的战略核心区和国家新型城镇化的主体区,担当着世界经济重心转移承载地的历史重任,但在发展过程中面临着日益严重的资源与生态环境的胁迫压力。开展特大城市群地区城镇化与生态环境交互耦合效应的研究,是未来10 年地球系统科学研究的前沿领域和高优先研究主题。本文系统解析了特大城市群地区城镇化与生态环境交互耦合效应的基本理论框架。首先从理论上分析了特大城市群系统各自然要素和人文要素交互作用的非线性耦合关系及耦合特征,科学辨识近远程主控要素作用下城市群系统内外部各要素相互作用的胁迫强度、近远程耦合机理与规律,总结特大城市群地区城镇化与生态环境交互耦合圈理论,进一步构建多要素—多尺度—多情景—多模块—多智能体集成的时空耦合动力学模型,研发特大城市群地区可持续发展优化智能调控决策支持系统;其次从方法上将特大城市群地区视为一个开放的复杂巨系统,在建立同一标准化共享数据库的基础上,采用多要素—多目标—多模型—多情景环境下的城镇化与生态环境交互耦合集成技术方法、大数据支持下的城镇化与生态环境交互耦合技术方法,构建多尺度—多技术—多智能体集成的城镇化与生态环境交互耦合技术框架,按照分析时空演变特征—寻求主控要素—辨识耦合关系—揭示胁迫机制—发现耦合规律—筛选调控变量—求解临界阈值—进行调控试验—完成情景模拟—提出优化方案—完成情景模拟—提出优化方案—实现国家目标这样一条技术路径,提出解 决问题的整体优化方案。本文旨在为特大城市群地区由问题集中区转为可持续发展区提供理论指导和方法支撑。     

青藏高原统计数据分析--以人口为例

在自然地理单元与行政单元交叉情况下,如何根据行政单元统计数据获得该自然地理单元的精确数据是当前研究的难点和重点之一。以青藏高原为自然地理单元和人口数据为例,选用并设计了数据统计的运算方法(实际数值模型、边缘等密度法推算模型、最小值模型、最大值模型和估测值模型等5个线性统计模型)及试验应用。主要研究结论为：(1)在青藏高原中国境内分布于6个省区的221个县(市),其中155个县(市)位于高原内部,其余66个县市位于高原边缘地区,文中给出了边缘县在高原内外的面积比;(2) 边缘等密度法的计算结果更接近实际, 而估测值模型与边缘等密度法计算结果相差最小;截止2001年,青藏高原人口约1204万人; (3)结合居民点的实际空间数据进行叠加分析或结合多源数据融合技术,将进一步提高测算的精确度。     

气候变化对中国沿海地区城市群的影响

气候变化和城市化是使得人类更容易遭受灾害影响的两大因素,这两个因素在城市群叠加,使其成为容易遭受灾害侵袭并造成重大损失的高风险区。中国沿海地区五大城市群经济实力雄厚,是国家经济社会发展的重要引擎。但其处于海-陆交互作用地带,受海陆复合型灾害的影响,而且承灾体庞大,在气候变化背景下更容易遭受重大灾害损失。建议国家相关部门充分认识到沿海城市群应对气候变化影响的紧迫性,尽快提出应对策略,并将气候变化的影响和适应对策纳入沿海城市区域的各种社会经济发展规划。     

贵州麦岗水库小流域降水变化特征的小波分析

利用1960-2007年月平均降水和年平均降水数据,采用墨西哥帽小波连续函数,对贵州省紫云县麦岗水库流域近48年来降水时间序列的季节变化和年际变化进行多尺度分析,揭示了麦岗水库流域降水变化多时间尺度的结构特征,并提取各季节和年降水序列的周期变化及突变点。结果表明,不同季节和年降水存在不同时间尺度的变化周期。春季降水的变...