WRF模拟的1980-2000年中国东北农业开发对气候的影响

利用WRF模式,基于中国东北1980年代前期和2000年的土地利用/覆盖数据,分别进行了1980-2000年的气候变化模拟试验。通过两个试验结果的对比,分析了1980-2000年中国东北农业开发对气候的影响。在冬季和春季,农业开发使地表反照率增强,地表吸收的短波辐射减少,地表感热通量相应减少,地表气温降低;在夏季和秋季,农业开发削弱了地表反照率,地表吸收的短波辐射增加,同时地表潜热通量大幅增加,且增幅大于地表吸收的短波辐射的增幅,地表感热通量则相应减少,地表气温降低。农业开发的致冷幅度大多为0.1°C~1.0°C,与同期大尺度气候变化导致的当地背景温度变幅基本相当。农业开发引起的夏季降水变化因气候年景而异,“南旱北涝”年景下,呼伦贝尔—黑龙江省中部以及吉林省中部少雨,黑、吉、蒙三省（自治区）交界处降水增加,辽、蒙交界处以及辽东湾北部降水减少;“南涝北旱”年景下,呼伦贝尔—黑龙江省中部以及吉林省中部多雨,黑、吉、蒙三省（自治区）交界处降水减少,辽、蒙交界处以及辽东湾北部降水减少。农业开发的面积极其有限,因而由其导致的温度和降水显著变化主要出现在农业开发当地,尚不足以显著影响区域平均温度和降水变化。     

中国区域土地利用/覆被变化对陆地碳收支的影响

准确估计土地利用/覆被变化（LUCC）对陆地生态系统碳收支的影响已成为当前全球变化和全球碳循环研究的重点内容。本文通过文献调研和数据的整合分析方法总结讨论了近年来中国区域LUCC时空特征及其对陆地碳收支影响,为合理评价中国区域陆地碳平衡以及确定未来研究发展方向提供参考。已有大量研究对近年来中国区域LUCC主要特征进行了探讨,并分别利用卫星遥感方法和IPCC清单法对中国区域陆地碳源汇影响进行了评估。结果表明,目前全国土地利用活动,特别是农林活动正对陆地生态系统碳收支产生了比较显著的积极作用,但基于以上两种方法的研究结论之间差异很大,反映出中国LUCC导致陆地碳收支变化的评估结果仍存在着较大的不确定性。通过分析认为,中国未来的研究工作应着重于发展和利用基于土地利用相互转化面积的计量方法,以提高对中国区域LUCC导致陆地碳收支变化评估的准确性。     

中国建设用地扩张未来情景模拟及其对景观格局演化的影响

对中国建设用地的未来扩张趋势及时空格局进行模拟预测,可为科学编制国土空间规划和合理调控城乡发展提供科学依据。本研究对未来30年中国建设用地扩张进行多情景模拟预测,并分析不同区域建设用地扩张的时空演化特征及其对景观格局演化的影响。研究结果表明：(1)基于斑块生成土地利用模拟模型（Patch-generating Land Use Simulation,PLUS）可以获得较高的模拟精度,各分区Kappa系数均高于0.92,总体精度均高于95%,FoM值均高于0.40,表明PLUS模型适用于全国尺度和大区域尺度的土地利用模拟。(2)影响中国建设用地扩张最主要的因素为人口、坡度和年均降水量,存在区域性差异。(3)自然发展、耕地保护、生态保护和可持续发展四种情景下模拟预测的未来土地利用的结构和特征具有明显差异,在可持续发展情景下建设用地扩张主要占用非重点保护的耕地和生态用地以及未利用地,可满足经济发展对于建设用地指标的刚性需求,有助于实现可持续高质量发展。(4)建设用地扩张对景观格局产生显著影响,在可持续发展情景下,与2020年相比,2030年、2040年和2050年建设用地预计增长分别为-0....     

近20年中国北方13省的耕地变化与驱动力

利用 1983年1月至1999年12月长时间序列NOAA/AVHRR NDVI 数据和2001年逐旬SPOT/VGT 数据,获取了中国北方13省1980s初期、1990s初期、1990s末期和2000s初期地表土地覆盖特征,阐述了中国北方13省的耕地变化过程,并重点讨论了人类活动对耕地变化特征的影响和耕地变化的驱动力。发现：(1) 裸地、耕地等弱生态用地面积持续增加,而林地和草地等生态功能用地和混合功能用地持续减少是我国北方1983~1999年土地利用/覆盖变化的主要特征,这在一定程度上影响着区域生态系统的调节功能。但在2000s初期,这种状况有所改观,表明国家自20世纪末期开始实施的退耕还林还草等一系列生态环境建设措施在一定程度上开始发挥作用;(2) 从1983~2001年,中国北方13省的耕地重心整体上表现出向西南方向偏移的趋势。此外,地形和交通状况对耕地的空间变化过程影响明显,区域耕地面积主要集中在海拔较低、坡度较小的平原和丘陵地带,耕地利用强度一般随着距交通干线距离的增加而减少;(3) 人们生活收入水平以及农业产量变化与耕地变化关系密切,其中人们生活收入水平与耕地面积成负相关,而农业产量与耕地面积呈正相关,表明经济的发展以及人们生活水平提高导致的非农用地量增加以及农业用地内部的结构调整是中国北方13省耕地变化的重要原因。     

东亚冬季风对中国东北冬季气温变化的影响

利用国家气象信息中心气温数据集1961~2011年中国东北地区资料及NCEP/NCAR再分析资料,对东亚冬季风与东北冬季气温变化特征的对比分析表明:从20世纪90年代起,东北冬季异常冷、暖事件明显增多,冬季风异常强、弱事件也相对增多;1986年前后东北冬季气温发生增暖性气候突变,冬季风同时进入转弱阶段;冬季风在2004年进入偏强阶段,东北冬季气温在2009~2011年出现转入低温阶段迹象。冬季风通过影响200hPa东亚急流,500hPa东亚大槽、乌拉尔高压,850hPa风场,地面西伯利亚高压等的异常导致东北冬季气温的年际和年代际异常。     

京津冀地区1985–2000期间林地变化的时空格局及其影响因素（英文）

林地是维护生态安全,实现区域可持续发展的根本基础资源。林地变化可能导致一些生态环境问题,包括土壤侵蚀,水资源短缺,干旱加剧以及生物多样性的丧失。本文以景观生态学和逻辑回归模型为基础,探讨了京津冀地区1985-2000期间林地变化的时空格局及其影响因素。格局分析结果表明,林地景观破碎化正在下降和林地形状变得越来越规则。通过建立Logistic回归模型,这项研究旨在探讨这一区域1985-2000期间林地变化的重要变量。对于京津冀地区1985-2000期间林地变化而言,土壤有机质含量,坡度(5°),到最近村庄的距离以及人均国内生产总值是最重要的解释变量。研究表明,空间异质性会影响到林地变化的逻辑回归模型的可预测性。     

气候变化和人类活动对渭河流域蓝水绿水影响研究

以渭河流域为研究对象,探讨了1980~2009年气候变化和人类活动对蓝绿水资源的影响。结果表明：① 研究时段内,在气候变化和人类活动的共同影响下,蓝水流、绿水流和绿水储量分别下降了23.56 mm/a、39.41 mm/a和17.98 mm/a,中北部的蓝水流和绿水储量呈现增加的趋势,流域上游地区的绿水流呈现下降趋势。② 归因分析表明,蓝水流、绿水流和绿水储量在气候变化驱动下分别下降了13.17 mm/a、44.99 mm/a和22.79 mm/a;土地利用/覆盖变化则导致蓝水流和绿水流分别减少0.42 mm/a和0.37 mm/a,绿水储量增加了0.79 mm/a;而农业灌溉使蓝水流减少了9.97 mm/a,绿水流和绿水储量分别增加了5.95 mm/a和4.02 mm/a。③ 气候变化导致研究区东南部绿水系数呈现增加趋势,而泾河流域绿水系数呈现减小趋势。同时,土地利用/覆盖变化使得东南部的一些子流域绿水系数呈减小的趋势,而在加入农业灌溉情景后,平原地区灌区绿水系数呈明显的上升趋势。     

基于主体功能区规划的中国城乡建设用地扩张时空特征遥感分析

21世纪以来,随着中国社会经济的快速发展,城乡建设用地不断扩张,对社会经济和生态环境造成了一系列影响.为了国家可持续发展目标的实现,必须对国土开发空间布局做出科学的规划.为此,一些学者开展了国家主体功能区规划方案研究,其研究成果支持了国家主体功能区规划的制定,该规划于2010年底颁布实施.为分析各类主体功能区在规划颁布前后城乡建设用地变化的特征,评估规划对区域开发的指导作用,及时发现规划实施中的问题,有必要采取有效手段对不同类型主体功能区的国土开发活动进行监测和评估.为此,本研究团队在已完成的2000年和2010年两期全国土地利用变化数据库的基础上,更新了2013年全国土地利用数据库,生成分期的城乡建设用地空间数据集;并对国家尺度各类主体功能区,以及东部,中部,西部,东北4大区域在主体功能区规划颁布前10年间(2000-2010年)和后3年内(2010-2013年)城乡建设用地扩张特征与差异进行了对比分析.结果表明:① 总体而言,2013年优化开发区,重点开发区,农产品主产区和重点生态功能区城乡建设用地在该类主体功能区国土面积中的占比明显不同,体现了国土开发按照不同主体功能布局的梯级特征.② 与2000-2010年相比,2010-2013年优化开发区城乡建设用地年增长率明显降低,重点开发区,农产品主产区和重点生态功能区建设用地年增长率均大幅增加;其中重点开发区和农产品主产区的城乡建设用地年均扩张面积已经超过了优化开发区;重点生态功能区城乡建设用地年均扩张面积和动态度仍处于最低的水平.③ 在区域尺度,优化开发区中,长江三角洲地区建设用地年均增量明显高于其他优化开发区;重点开发区中,西部地区在年增加面积和增加速率两方面均高于其他区域;农产品主产区中,东部,中部和西部地区内城乡建设用地年增加面积均超过前10年的2倍,西部地区的年增加速率更是达到前10年的3倍以上;重点生态功能区中,中部地区城乡建设用地的年变化率和动态度的增长均最为显著.④ 2010-2013年中国城乡建设用地扩张的空间格局和变化特征,在总体上体现了主体功能区规划的梯级开发特征.但是,局部优化开发区,农产品主产区和重点生态功能区建设用地的扩张速度过快,必须切实加强空间管控.研究表明,采用空间格局变化的分析方法,开展主体功能区规划颁布前后两个时期城乡建设用地扩张特征与分阶段区域差异的分析,清晰刻画出不同功能区和不同地区建设用地变化规律及其与主体功能区规划的契合程度,证明了该分析方法的有效性,可据此为未来国土开发空间格局的优化和城乡建设发展提供科学依据.     

1980-2000年中国LUCC对气候变化的响应

基于中国1980~2000年气候数据及两期土地利用/土地覆盖 (LUCC) 数据,利用Holdridge 植被生态分区模型、重心模型及土地利用程度模型,分析气候变化及人类活动对中国植被覆盖及土地利用的影响程度及变化趋势。1980~2000年间,中国大部分地区温度升高,降水增多。气候变化不仅影响了中国植被群落分区,更进一步影响了植被群落的生长状况;东北、华北、内蒙古高原等区域未利用土地型向草地和灌木生态类型转换,草地和灌木型生态类型向林地和耕地型转换;又因为1980~2000年间中国经济的发展,东部沿海区域城市乡村建设用地及交通用地的增多,使土地利用类型由农业耕地型向建设用地型发展,导致土地利用程度指数的升高。气候变化及经济发展的双重作用,导致中国土地利用程度重心20年来向东北方向移动了54 km,东西方向土地利用程度偏移强度,气候占81%,人类活动占19%,南北方向土地利用程度偏移强度,气候占85%,人类活动占15%。     

中国南方不同土地利用/覆被类型对气温升温的影响

基于我国南方六省国家气象台站历史气象资料、1:10万土地利用/覆被数据和NCEP再分析气温资料,通过比较气温变化在不同观测环境气象站之间的差异,分析中国南方三种主要土地利用/覆被类型对气温趋势的影响。结果显示:土地利用/覆被类型对气温趋势具有稳定的影响,建设用地的年均温、年均最高和最低气温的升温幅度均最高,耕地次之,林地最小。进一步利用再分析资料剔除区域大尺度气候背景影响后,建设用地的年均温升温趋势仍最大(0.105℃/10a),其次是耕地(0.056℃/10a),林地的升温趋势最小(-0.025℃/10a),且为负。这表明对于研究区气温的升温趋势,林地具有抑制作用,建设用地具有增强作用,且增强作用较耕地强。林地的各季节平均气温的变化幅度同样低于非林地。     

Reconstruction of cropland spatial patterns and its spatiotemporal changes over the 20th century on the Songnen Plain,Northeast China

We initially estimated the cropland area at county level using local historical documents for the Songnen Plain (SNP) in the 1910s and 1930s. We then allocated this cropland area to grid cells with a size of 1 km × 1 km, using a range of cultivation possibilities from high to low; this was based on topography and minimum distances to rivers, settlements, and traffic lines. Cropland areas for the 1950s were obtained from the Land Use Map of Northeast China, and map vectorization was performed with ArcGIS technology. Cropland areas for the 1970s, 1980s, 1990s, 2000s, and 2010s were retrieved from Landsat images. We found that the cropland areas were 4.92 × 10⁴ km² and 7.60 × 10⁴ km², accounting for 22.8% and 35.2% of the total area of the SNP in the 1910s and 1930s, respectively, which increased to 13.14 × 10⁴ km², accounting for 60.9% in the 2010s. The cropland increased at a rate of 1.18 × 10⁴ km² per decade from the 1910s to 1970s while it was merely 0.285 × 10⁴ km² per decade from the 1970s to 2010s. From the 1910s to 1930s, new cultivation mainly occurred in the central SNP while, from the 1930s to 1970s, it was mainly over the western and northern parts. This spatially explicit reconstruction could be offered as primary data for studying the effects of changes in human-induced land cover based on climate change over the last century.     

中国可持续发展问题与土地利用/覆被变化研究

土地利用 /覆被变化 (LUCC)研究 ,已成为全球环境变化和可持续发展领域前沿的核心问题。中国是世界上人多地少、生态与环境问题较为突出的发展中国家 ,目前中国可持续发展所面临的许多问题 ,都与土地利用及其变化有着内在的、必然的联系。因此 ,面向可持续发展战略的实施 ,开展土地利用 /覆被变化的系统研究 ,具有重要的科学价值与战略意义。本文重点对土地利用 /覆被变化与可持续发展重点问题的关系 ,以及面向可持续发展问题的LUCC研究目标、主要内容和技术方法等进行了讨论     

基于遥感和GIS的中国20世纪90年代毁林开荒状况分析

毁林开荒过程是一种林地变为耕地的土地利用变化过程,可以通过遥感和GIS技术对这一过程进行监测。本文通过覆盖全国的TM影像数据,对20世纪90年代林地转为耕地的面积及其空间分布进行分析,从而对全国毁林开荒过程进行遥感监测。结果表明,该时期有17630km²的林地被开垦为耕地。不同面积等级的开垦过程在不同流域分布也不同:面积小于10hm²和介于10～100hm²的被开垦林地较广泛地分布于各大流域;而面积介于100～1000hm²的被开垦林地主要分布于松辽流域、黑龙江流域和东北东部流域、长江流域、珠江流域和云南省所在流域;大于1000hm²的被开垦林地则几乎全部分布于松辽流域、黑龙江流域和东北东部流域。坡度大于3°的毁林开荒地面积占总面积的295%;对土壤侵蚀背景的分析表明,土壤侵蚀强度以微度和轻度为主     

20世纪中国土地利用变化研究

２０世纪的土地利用和土地覆盖变化研究是当今国际科学研究的前沿领域。比较系统地收集,整理并校准了民国与１９４９年以后的各种土地利用调查、普查与遥感资料,对土地利用变化概貌、耕地、林地、草地、居住建设用地等进行了统计与比较分析,用比较翔实的数据揭示了２０世纪以来中国土地利用变化的史实。     

国家基本/基准站地面气温资料城市化偏差订正

城市化偏差是中国地面气温观测记录中最大的系统性偏差,订正该偏差可为大尺度气候变化监测和研究提供准确的基础资料。论文介绍了用于单站地面月平均气温序列城市化偏差订正的一个方法,并利用该方法订正了685个国家基本/基准站1961—2015年地面年及月平均气温序列中的城市化偏差。采取自东往西迭代订正的方法,即从东往西逐经度订正,订正完的目标站也可作为参考站。首先,规定目标站的参考站在300 km范围内,并利用2站的去线性趋势年均气温的相关系数作为标准,规定相关系数最大且通过信度水平为0.005显著性检验的4个候选参考站作为该目标站的参考站;然后,对各个参考站年均气温与其对应目标站年均气温求相关,并以其平方为权重计算各参考站月和年均气温的平均值序列,即为各目标站年和月平均地面气温参考序列;其次,利用目标站气温序列趋势及其参考序列趋势之差作为总的订正值,订正目标站气温序列中包含的城市化偏差。较大的城市化偏差出现在华北地区、华中部分地区、东北北部、西南及西部部分地区,介于0.1~0.3 ℃/10 a;在中国西北部分地区、西藏西部及南部、东北南部、华南沿海、华东及华中个别站存在负偏差;对整个中国而言,相对城市化偏差为19.6%。以北京、武汉、银川、深圳作为华北、华中、西北和华南地区的大城市代表站,发现其在过去55 a的相对城市化偏差分别为67.0%、75.4%、32.7%和50.3%,与前人针对单站评估城市化影响的结果基本一致,说明论文的订正方法较为合理。论文介绍的城市化偏差订正方法,可用于订正中国等快速城市化地区地面气温观测资料的系统偏差,订正后的气温数据在很大程度上消除了城市化因素引起的不确定性。     

Detection of temperature variability and trends in the lower troposphere over Delhi: A study of joint influence of ENSO and Land use/ Land cover during 1980–2015

A study of radiosonde observations for temperature at 850 hPa over Delhi for a period of 35 years was conducted. The influence of atmospheric oscillations and geophysical events like El Niño‐Southern Oscillation (ENSO) on tropospheric temperature variability showed indicative trends for changing urban climate in Delhi. The inter‐annual variation in surface temperature and its relationship with land use changes and land cover changes (LULCC) was also examined. LULCC and urban expansion into peripheral areas of Delhi (towards the West, North, North‐West and South) at the cost of agricultural and wasteland was found to be extensive. The upper range of the surface temperature has shifted by ~6°C. The post‐monsoon and winter months from November to February have experienced a considerable increase in the average temperature in the period examined. The monsoon months from June to September have undergone cooling of ~0.5°C–1°C at 850 hPa. An inverse relationship exists between the Southern Oscillation Index (SOI) and the monthly averaged temperature. The temperature of the atmosphere over Delhi at 850 hPa has increased only marginally (~ 0.3°C) for the time period 1980–2015. Bi‐modal peaks were the most peculiar features observed in mean monthly temperature variation during 2000–2009.     

Forest Clearing Among Farm Households in the Maya Biosphere Reserve*

Central America's tropical forests have been felled more rapidly than those of any other world region during the latter half of the twentieth century. During this time, nearly half of Guatemala's forests were eliminated. Most of this deforestation has been concentrated in the northern department of Petén. The remaining forests in Petén are now mainly concentrated in the Maya Biosphere Reserve (MBR), the heart of the largest lowland tropical forest in Central America. The pace, magnitude, and geography of this trend is of critical importance to forest conservation and rural development efforts. This article examines socioeconomic, political, demographic, and ecological factors behind settler land use and forest clearing among 241 farm households in the Sierra de Lacandón National Park (SLNP), a core conservation zone of the MBR. Some of the factors positively related to forest clearing were household size, Q'eqchí Maya ethnicity, land owned in the previous residence, farm size, land title, and the cropping of velvet bean as a soil amendment. Education, off‐farm employment, and farm distance to a road were negatively related to farm‐level deforestation.     

山地城市土地覆盖变化对地表温度的影响

针对山地城市复杂的城市地貌和下垫面类型,本文使用TM、DEM、ETM⁺等遥感影像资料,提取了重庆市土地利用覆盖类型;借助TM、MSS等遥感数据的红外波段,反演出1988年和2000年的地表温度。分析了重庆市近十年的土地覆盖变化及其对地表温度的影响,结果表明,在1988~2000年间,研究区土地覆盖变化明显,特别是城市土地覆盖面积有显著增加。土地覆盖类型的变化会改变地表温度的空间分布,尤其是城市土地的扩展会提高地表温度。对山地、丘陵、平坝、陡坡四种耕地的地表温度进行了深入分析与研究,结果表明:山地城市土地覆盖变化引起了植被覆盖度的变化,而植被覆盖度的变化又相应地影响了地表温度的变化,植被覆盖度每下降10%,地表温度上升0.49K。