全球环境变化与人类健康

全球环境变化与人类健康研究是目前地球系统科学研究关注的热点问题之一,引起了越来越多机构和科学家的重视,并且已取得了一定的研究成果。本文介绍了全球环境变化研究的内容和意义及目前全球环境变化的研究体系;总结了在全球气候变化、臭氧层损耗、生物多样性的丧失、土地荒漠化和干旱、环境污染、全球化以及城市化等多方面给人类健康带来的影响;概括了目前关于全球环境变化与人类健康研究的热点领域以及我国开展全球环境变化与健康研究的主要问题。     

中国全球变化研究优势领域及进展

中国在全球变化研究中具有独特的优势:人类活动对青藏高原自然环境影响较小,冻土、冰川分布广,对全球变化反映敏感;黄土高原保存了地球环境演化历史和过程的许多信息;岩溶地貌分布面积广,岩溶作用能保留多方面的全球变化信息;季风气候典型,较大的气候异常在我国都有所反映;中国人口众多,分布不均匀,工业化适才起步,是观察全球变化的良好窗口。结合国际全球变化研究计划,阐述中国全球变化研究进展,提出中国全球变化研究展望:研究方法不断创新;全球变化与人类活动的相互作用成为重点研究领域;传统优势领域备受关注。     

全球环境变化对我国区域发展的可能影响评述

随着环境问题的日益突出,全球环境变化的区域响应已成为我国全球变化研究的优先领域和热点问题之一。国内外学者就全球问题与区域问题的结合达成共识:全球性问题的研究需要由区域工作来完成;区域性研究必须体现全球性问题。本文介绍了全球变化对区域发展影响评价的基本方法,特别是IPCC评价报告中采用的区域脆弱性、敏感性评价方法;概述了我国未来50年环境变化的可能情景;从自然生态系统变化、水资源短缺、沙漠化、农业生产等方面评述了全球环境变化对我国区域发展可能影响研究的进展和成果,最后指出了全球变化区域响应研究存在的问题,并对其发展方向作了展望。     

全球变化与地理学综合研究——黄秉维先生学术思想之理解

黄秉维先生是我国现代地理学的一代宗师和重要开拓者, 他较早的关注全球变化领域的研究动态, 为地理学与全球变化研究做出了卓越贡献。在黄先生百年诞辰之际, 我们系统回顾了黄秉维先生对全球变化研究的三个发展阶段, 通过学习黄秉维先生关于全球变化研究的重要学术思想, 发现近几十年来国内外全球变化领域研究实践印证和体现了黄秉维先生注重全球变化综合研究、区域研究与不确定性研究的前瞻性理念。本文力求在理解黄秉维先生学术思想的基础上, 探讨全球变化领域的未来研究方向与重点, 明晰了未来研究的目标与创新点。本文将为全球变化新形势下综合自然地理学的发展提供参考, 为应对全球变化国家战略的制定和可持续发展提供科学基础。     

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。     

中国地理学的发展与全球变化研究

10年来中国地理学研究领域发生了巨大变化,主要表现在大规模地参与了全球变化研究。本文阐述了全球变化的主要研究议题及地理学者可能起到的作用,认为中国长期高速经济增长引起的环境变化比大气层增温的影响大得多,一系列与此有关的重大区域性问题应该得到地理学者的广泛重视。文中还指出了地理学者在全球变化研究中的值得注意的倾向。     

德国全球变化研究中的人文方向

随着研究的不断深入,人文因素在全球环境变化研究中的作用愈来愈被显现出来。任何研究机构都应充分重视人为驱动因子以及由此产生的各系统之间的相互作用。其中,人文地理学在全球变化研究中具有十分重要的作用。本文概要介绍了德国全球变化研究中的人文领域,从中可以看出自然科学与人文科学交叉渗透的重要性     

全球变化背景下的适应性研究综述

适应性研究是全球变化科学研究的重点领域。本文基于对适应性概念的辨析,探讨了全球变化背景下适应性的科学内涵,总结了适应性研究的途径。通过文献分析与归纳,将适应性研究途径分为敏感性．脆弱性．适应性框架、暴露．适应能力．脆弱性框架与弹性．脆弱性．适应性框架。从“适应对象”、“适应者”以及“如何适应”的角度概述了适应性研究的实践与应用,最后指出了未来的研究重点和发展方向。     

全球环境变化研究的核心领域——土地利用／土地覆被变化的国际研究动向

土地利用／土地覆被变化已列为“国际地圈与生物圈计划”的核心项目，在该领域的研究工作逐渐加强。本文论述了全球环境变化中的土地利用／土地覆被变化的内涵，在全球环境变化中的作用，其主要研究内容，关键问题及研究方法，并介绍了国外有关研究项目的情况。     

全球环境变化研究与人文地理学的参与问题

全球环境变化是当今世界关注的热点问题之一。随着全球环境变化研究的深入,人们更加深刻地认识到全球环境变化不单纯是自然环境系统本身的科学问题,而是包括国际政治、经济和社会人文诸多方面综合的、复杂的问题,所以全球环境变化研究引起了相关学科领域越来越深的参与,愈来愈呈现出自然与人文要素综合集成研究的趋向。过去的科学实践已证明地理学是全球环境变化研究的重要力量。地理学参与全球环境变化研究,不完全归因于它在探讨人类-环境相互作用中具有综合研究的学科特性,部分原因是学科自身发展的需要。本文强调我国人文地理学要积极参与全球环境变化的相关研究,初步讨论了人文地理学要关注的相关理论和实践问题、人文地理学参与的途径及能力建设问题。     

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。     

陆地生态系统模拟研究中IBIS模型开发应用的回顾和展望

全球动态植被模型(DGVM)是研究生态系统复杂过程和全球变化的强有力工具。本文基于过去20多年全球已发表的文献,对得到广泛关注和应用的DGVM之一——集成生物圈模拟器(Integrated Biosphere Simulator,IBIS)的开发、改进、发展及应用进行了总结。IBIS是一个在全球变化等多领域中有着广泛应用的模型。自1996年诞生以来,IBIS在陆地生态系统的碳、氮、水循环,植被动态、陆气耦合、水域系统耦合和气候变化影响等多个方面取得了验证和应用。本文较为系统地阐述了IBIS模型在V2.5版本后的不同发展方向,主要针对IBIS模型在水文过程(蒸散、土壤水分、地下水、径流)、植被动态(植被功能型、土地覆盖变化)、植被生理过程(植被物候、光合作用、植被生长、碳分配)、土壤生物地球化学过程(土壤碳氮循环及反馈、温室气体排放等)以及包括土地利用变化、干扰与管理等人类活动过程等方面的改进与发展进行了全面的综述;在此基础上,对模型在生态系统生产力、碳水收支、水分利用效率、温室气体排放、自然干扰(干旱、火灾、虫害)和人类活动(土地利用变化、农业经营)等方面的应用,以及模型的技术性改进方面进行了回顾;最后对模型的前景和进一步发展提出了一些见解。     

中国农村宅基地转型的理论与证实

土地利用转型是土地利用变化的表现形式之一,也是由IGBP和IHDP联合发起的全球土地研究计划 (GLP) 的重要研究内容。目前土地利用/覆被变化 (LUCC) 研究仍然有待进一步理论化,在学科综合与集成基础上提出的假设对土地变化科学显得尤为重要。土地利用转型研究需要寻求一种综合的方法,来对社会和环境变化的时间尺度和历史背景进行整合。通过分析特定时期内中国农村建房的影响因素及相应的管理政策,在了解中国农村建房发展过程的基础上,提出了中国农村宅基地转型趋势的理论假设：随着社会经济的发展,农村宅基地在增加的建设用地总量中所占比例将由高逐渐降低,直到这一比例趋向于一个固定值。最后运用长江沿线样带农村宅基地转型研究结果验证了该理论假设。     

2003-2017年植被变化对全球陆面蒸散发的影响

蒸散发是陆面水循环的关键环节和过程,是研究水循环对人类活动和气候变化响应的关键要素.过去十几年,全球下垫面的植被变化剧烈,但如何影响全球陆面蒸散发仍未得到清晰的揭示.本文采用500 m分辨率MODIS数据驱动PML-V2模型,定量解析了 2003-2017年植被变化对全球陆面蒸散发的影响.结果显示:在全球尺度上,植被变...     

Modelling the integrated effects of land use and climate change scenarios on forest ecosystem aboveground biomass,a case study in Taihe County of China

Global and regional environmental changes such as land use and climate change have significantly integrated and interactive effects on forest. These integrated effects will undoubtedly alter the distribution, function and succession processes of forest ecosystems. In order to adapt to these changes, it is necessary to understand their individual and integrated effects. In this study, we proposed a framework by using coupling models to gain a better understanding of the complex ecological processes. We combined an agent-based model for land use and land cover change (ABM/LUCC), an ecosystem process model (PnET-II), and a forest dynamic landscape model (LANDIS-II) to simulate the change of forest aboveground biomass (AGB) which was driven by land use and climate change factors for the period of 2010–2050 in Taihe County of southern China, where subtropical coniferous plantations dominate. We conducted a series of land use and climate change scenarios to compare the differences in forest AGB. The results show that: (1) land use, including town expansion, deforestation and forest conversion and climate change are likely to influence forest AGB in the near future in Taihe County. (2) Though climate change will make a good contribution to an increase in forest AGB, land use change can result in a rapid decrease in the forest AGB and play a vital role in the integrated simulation. The forest AGB under the integrated scenario decreased by 53.7% (RCP2.6 + land use), 57.2% (RCP4.5 + land use), and 56.9% (RCP8.5 + land use) by 2050, which is in comparison to the results under separate RCPs without land use disturbance. (3) The framework can offer a coupled method to better understand the complex and interactive ecological processes, which may provide some supports for adapting to land use and climate change, improving and optimizing plantation structure and function, and developing measures for sustainable forest management.     

草地改良对陆地生态系统养分的影响--以福建省建瓯市牛坑龙草地生态系统试验站为例

Both land use/land cover change (LUCC) and the effects of nutrients cycles on terrestrial ecosystems and biodiversity are key environmental problems in the 21st century (Yang etal., 2002; Li, 1996; Bai and Bai, 1998). Land cover change is the accumulated result of land use, which includes three types, i.e., deterioration, transition and amelioration of land cover (Cai, 2001). The nutrient cycle is the main functional process to maintain stability and production of an ecosystem. Land cover …     

陆地表层碳循环模型研究及其趋势

对国外陆地表层碳循环ＯＢＭ、ＴＥＭ、ＣＡＳＡ、ＣＡＲＡＩＢ、ＤＥＭＥＴＥＲ－１、ＩＭＡＧＥ２．０、ＳＩＢ２等模型进行了评述,同时也简要介绍了国内陆地表层碳循环模型的研究。通过对国内外研究现状的对比分析,我们可以看到国外陆地表层碳循环模型的发展特点：已经从静态模型转向动态模型,综合考虑了动力学特点,并且集成陆地表层碳循环的各个过程,与气候模型耦合研究陆地表层对全球变化的响应,建立生态生理模型和决定植被对气候反应的植物生态生理机制;研究陆地生态系统与大气之间的动态响应和相互作用,揭示其中的反馈机制;加强各种情景研究,同时包括人为的影响,尤其是土地利用和土地覆盖变化对陆地碳存储的影响,预测未来全球陆地表层的动态变化及其反馈;由于遥感数据已经成为全球变化研究重要的数据来源,遥感、地理信息系统技术在陆地表层碳循环研究中得到了重视和应用。这些正是我国陆地表层碳循环模型研究应注意和加强的方面。     

Effects of grassland amelioration on terrestrial ecosystem nutrients:a case study in Jianou Niukenglong Grassland Ecosystem Experimental Station, Fujian Province

This paper studies the effects of land cover changes on distributions and circulations of nutrients in a terrestrial ecosystem, taking Jianou Niukenglong Grassland Ecosystem Experimental Station as a case study. During a two year experiment from 1994 to 1996, the land cover types were changed from desert slopeland to grasslands, in particular, Chamaecrista rotundifolia(pers) green + Pasalum thunbergii and Glycine max var. + Pasalum thunbergii. In order to study land cover change effects on nutrients in the terrestrial ecosystem, we selected organic materials (OMs), nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K) and aluminum (Al) to study their changes in total soil nutrient concentrations, nutrient reserves in soil, distributions and reservations of nutrients in distinct grassland communities and overall nutrient contents reserved in terrestrial ecosystem, and their circulation with land cover change. The experimental results indicate that with the increase of vegetation coverage, the total concentrations of N, P and K grow rapidly in the soil, but that of Al decreases markedly. The increases of the total concentrations of N, P and K were mainly the consequences of changes of the factors that affect soil evolution, e.g., soil moisture, and changes of soil evolution processes, e.g., weathering rate and the decrease of soil erosion. These changes were caused by land coverage growth from desert slopeland to grassland. With the change of the land cover types and the increase of land coverage, the activity of Al accelerated as well, and the vertical penetration and lateral penetration of Al have been increased. Therefore, the loss of Al within the experimental terrestrial ecosystem was inevitable, and the total concentration and reserve of Al in soil have become smaller and smaller, in spite of the growth of grass absorbing some amounts of Al. The Al reserve has increased in vegetation, but it has declined in total terrestrial ecosystem. Land cover change also affects the circulations of nutrients in the terrestrial ecosystem and for the purpose of study on nutrient circulations, we choose to study plant absorption, litter and reservation of nutrients to establish an index to indicate the situations of nutrient circulations within terrestrial ecosystems. The results indicate that in the two land cover types (two grassland ecosystems), the sequence of nutrient circulation indices are N > K > P > Al in Chamaecrista rotundifolia(pers) green + Pasalum thunbergii and P > N > K > Al in Glycine max var. + Pasalum thunbergii. On the basis of the study, we can conclude that land cover change affects both distributions and circulations in the terrestrial ecosystem, and that different changes have distinct influences on distributions and circulations. Some nutrients were affected differently in some contents.     

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。     

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。