汶川地震滑坡危险性评价——以武都区和文县为例

利用GIS技术详细研究汶川地震在甘肃省陇南市武都区和文县触发的滑坡地质灾害的分布规律及其与地震烈度、地形坡度、断层、高程、地层岩性的相关关系,采用基于GIS的加权信息量模型的崩塌滑坡危险性评价方法,对研究区的地震滑坡危险性进行学科分析。结果表明：极高危险区在高程上主要分布在集水高程区,高度危险区主要沿白水江、白龙江等主干河流两侧极高易发区的边界向两侧扩展,轻度和极轻度危险区面积占比较小,主要分布在低烈度、活动断裂不发育、人类活动微弱的高海拔地区,另外国道G215沿极高危险性区域分布明显;利用危险性等级分区结果统计人口公里格网数据,得到武都区和文县潜在影响人口,发现研究区约78万人将受到地震滑坡灾害的潜在影响。     

关中西部地区地震灾害人口脆弱性评估

利用层次分析法,以关中西部的宝鸡市为例,选取11项主要人口指标作为研究对象,对其进行计算和分析。结果表明:人口总数是影响宝鸡地区地震灾害人口脆弱性的主要因素;人口结构决定了区域对地震灾害反应的敏感程度;区域的社会经济发展水平在一定程度上制约着当地的应灾恢复能力;人口脆弱性在空间分布上具有明显的差异性。通过对人口脆弱性进行分析评价,可以有效地为关中西部地区开展防震减灾活动提供定量化依据。     

基于GIS的城市地震灾害风险区划研究 ——以淄博市为例

按照"风险=危险性×脆弱性÷防震减灾能力"的研究思路为路线,以MapGIS为实施平台,基于地震区划的城市地震危险性评价方法,综合运用土地利用现状和断层活动分布指数的承载体脆弱性分析方法和专家打分法的城市防震减灾能力评价方法,对山东省淄博市的城市地震灾害风险区划进行研究。结果表明:淄博市的地震灾害风险性不高,中等风险区的面积占396%,低风险区的面积占1229%,极低风险区的面积占8375%,无极高风险区和高风险区。     

辽西北地区农业干旱灾害风险评价与风险区划研究

以辽西北29个农业县（市、区）为研究区域,选取辽西北最主要的玉米作物作为研究对象,从造成农业干旱灾害的致灾因子危险性、承灾体暴露性、脆弱性和抗旱减灾能力4个方面着手,利用自然灾害风险指数法、加权综合评价法和层次分析法,建立了农业干旱灾害风险指数（ADRI）,用以表征农业干旱灾害风险程度;借助GIS技术,绘制辽西北农业干旱灾害风险评价区划图,将风险评价区划图与2006年辽西北受干旱影响粮食减产系数区划图对比,发现两者可以较好的匹配。研究结果可为当地农业干旱灾害预警、保险,以及有关部门的旱灾管理、减灾决策制定提供理论依据和指导。     

黄河流域气候与农业种植面积变化对径流的影响

根据黄河流域1960—2005年5个水文站逐日流量、77个气象站1959—2013年逐日降水数据,结合流域内主要农作物种植面积及大型水库资料,全面探讨气候与农业面积变化及人类活动对黄河流域径流变化的影响.研究表明:黄河流域所有流量分位数总体呈下降趋势,并于1980s中后期到1990s中期发生突变.降水变化是黄河流域径流变化的主要影响因素.在考虑不同流量分位数情况下,农作物种植面积变化对不同分位数径流变化的影响也有差异性.花园口站农作物种植面积变化对径流量量级和可变性均有显著影响;其余4站各项气候变化与农作物种植指标参数较大,虽均未达到10%的显著性水平,但仍会对径流的量级变化产生影响.对唐乃亥站,农作物耕作面积的下降减少了灌溉用水,在0.5流量分位数时有高达60%增加径流量的间接作用.对于头道拐站,农作物耕作面积的增加使得流域总蒸发量增加,灌溉用水增加,在0.3流量分位数时有高达40%减少径流量的间接作用.该研究为气候变化与人类活动影响下黄河流域水资源优化配置提供重要理论依据.     

全球变暖背景下中亚干旱区降水变化特征及其空间差异

依据Climatic Research Unit（CRU）1930～2009年间的最新0.5°×0.5°网格点的月均降水量序列,本文分析了中亚干旱区近80年来的降水变化特征及其区域差异.结果发现,近80年来主要受西风环流控制的中亚干旱区年降水整体上表现出增加趋势,年降水中以冬季降水的增加趋势最明显（0.7mm/10a）.中亚干旱区近80年来的降水变化存在空间差异,可划分为五个降水变化区域（Ⅰ-哈萨克斯坦西区,Ⅱ-哈萨克斯坦东区,Ⅲ-中亚平原区,Ⅳ-吉尔吉斯斯坦区,Ⅴ-伊朗高原区）,根据年降水分布模式以45°N为界划分为两类：研究区北部的两个区（Ⅰ和Ⅱ区）四季降水较均匀,南部的三个区均以春、冬季降水为主（占全年降水的60%～82%）.在降水变化趋势上,除了中亚干旱区西南（Ⅴ区）在近80年来有微弱的减少趋势外,其他四区均表现为增加趋势,尤以干旱区西部的Ⅰ区和Ⅲ区降水增加显著.近80年来降水增加或者减少的趋势主要取决于冬季的变化趋势.研究还发现,中亚干旱区降水存在较明显的年际变化, 中亚干旱区及其各分区都具有2～3 a的显著周期,南部三区（Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ区）还存在5～6 a的显著周期,在此基础上都具有3～4个阶段性的变化趋势.最近一次趋势性变化开始于20世纪70年代中后期,研究区降水更多的表现出区域的差异性.近80年来,中亚干旱区降水对全球变暖的响应复杂,西风环流变化可能是影响中亚干旱区降水变化的主要因素.     

基于AHP-FUZZY的地震危险度评价初探

以天津地区为例,通过对断裂构造及地震等基础资料的分析处理,建立了适合大区域的地震危险水平评价方法体系,利用层次分析法确定该评价指标体系中评价因子的权值,运用两级模糊综合评判法对研究区的危险水平分区进行定量评价,最终根据最大隶属度原则得出天津地区危险度评价结果。结果显示:极高危险区基本分布在塘沽、津南区葛沽镇、宁河区及蓟运河断裂附近;高危险区主要分布在天津市区部分区域、蓟州区桑梓镇及极高危险区周边等地;蓟州区东部及尤古庄—侯家营一带、武清区、北辰区、西青区西南、静海区北部及西部、大港区及市内河西—南开一带为低危险或极低危险区;其他区域属中度危险区。     

基于模拟土壤湿度的中国干旱检测及多时间尺度特征

土壤干旱能够引起土壤-植被-大气系统的物质和能量循环异常,对生态环境和天气气候具有重要的影响,土壤干旱的检测和特征认识,有助于理解陆气相互作用及其评估和减缓影响.本文以观测气候资料驱动陆面模式CLM3.5模拟中国区域的土壤湿度,引入土壤孔隙度参数校正土壤湿度模拟的湿偏差,并检测了历史土壤干旱,分析不同时间尺度干旱的空间分布和变化趋势:1951~2008年40%的月份发生了月尺度的干旱,平均影响面积占我国陆地总面积的54.6%;年内干旱月数的变化呈干旱区显著减少,半干旱、半湿润区显著增加趋势,而湿润区减少但趋势不显著.1951~2008年月尺度干旱呈减少和增加趋势的面积之比为77.3%,总体上中国呈干旱加剧的趋势;平均来看月尺度干旱冬季影响范围最广,夏季最小,分别影响了我国54.3%和8.4%的陆地总面积.持续3个月以上的干旱主要发生在半干旱和半湿润区,发生概率51.7%,部分地区甚至77.6%;持续6和12个月以上的干旱主要发生在半干旱和干旱区,概率较小.     

水-氮耦合机制下的中国粮食与环境安全

中国的粮食安全、水资源和水环境近60年来发生了深刻变迁.长期以来人们对这三者的演化关系缺乏定量化理解.文章在回顾国内外研究进展的基础上,结合1955～2014年全国粮食作物模拟、灌溉发展和氮素平衡等最新研究,归纳得到如下认识:(1)灌溉对减小中国农业旱灾风险贡献了(31±2)%.在过去60年中对粮食产量年际波动影响最大的不是气候,而是社会经济因素.(2)自1955年来,化肥氮对当前粮食产量贡献了(45±3)%,灌溉发展和化肥氮的耦合贡献为(47±3)%.(3)灌溉和农业生产水平的提高加强了中国粮食系统的稳定性.在保障粮食种植面积的情况下,即使遭受到百年一遇的旱灾,全国自产粮食的人均占有量也可达到约3200k Cal d~(-1)的高水平供给.(4)丰水与平水年景杜绝北方地下水超采不会影响中国的粮食安全水平.1999～2014年地下水超采对粮食平均贡献仅为3%左右.但北方地下水枯竭将产生灾难性后果.(5)未来气候变化可导致极端农业旱灾风险增加.(6)根据氮流失模拟结果和水体氮浓度观测数据,全国淡水环境的氮容量安全阈值为(520±70)万t a~(–1),但目前氮排放量达到(1450±310)万t a~(–1).其中有14个省的农田氮流失超过了自身阈值,主要分布在缺水的北方.(7)提高农田管理水平可减小220～240万吨的农田氮流失,仅占全国水体氮总超排量的24～26%.(8)当前污水处理体系也无法解决中国的氮污染问题.2014年全国城市生活污水处理厂的除氮量仅为70万吨左右.(9)解决当前氮污染问题的唯一有效途径是重构城乡养分循环体系;若要将氮流失限制在安全阈值内,需要在提高农田氮肥利用效率基础上,把全国有机废物还田率从当前的40%以下提高到86%以上,其中9个省份需要达到95%以上.中国如果要实现农业、水资源和水环境的可持续发展,应在统一的科学框架下制定部门间相互协调的长远规划和行动方案.在改进农村土地流转制的基础上建立新型规模化农业经营制度,制定弃耕地的复耕政策、明确省级粮食生产责任制,扭转粮食重心持续北移的格局,恢复北方地下水储量,增强水体自净功能.重构城乡养分循环体系的经济成本远低于污水处理和环境退化成本.以2010年价格计,基础设施建设约需7000亿元,年运行成本约1200～1900亿元.这可以通过重新统筹分散在农业、环保、水利、城乡建设等行业的环保和污染治理资金予以解决,让农民成为这一体系的主要参与者和受益者.针对人类共同面临的水-氮管理难题,中国完全有可能在保障粮食安全的条件下探索出独特的可持续发展之路.     

基于长时间尺度下滑坡易发性评价研究———以甘肃省永靖县为例

利用决策树模型,基于五期土地利用评价因子,对甘肃省永靖县进行近40年的长时间尺度下的滑坡易发性评价,五期评价结果均显示研究区内滑坡灾害的极高和高易发性区域主要集中在中部黄河流域(盐锅峡镇至刘家峡水电站段)周边、西南部川城村—红泉镇—王台乡周边区域以及中部偏东的三条岘乡,该区域人口密集,人类活动较多.研究结果与前人研究结果类似,且通过受试者工作特征曲线的精度检验,说明五期评价结果均具有较高的可靠性.另外,研究区内的自然植被和裸土地与滑坡易发性指标之间具有负相关关系,而旱地、水域和城乡建设用地等人类活动频繁的区域则更容易导致滑坡灾害的发生.从时间尺度上来看,极高和高易发性分区面积逐年下降,但自 2000年,极高和高易发性分区面积减少速度出现显著减缓,同期,该区域内的土地利用变化为城乡建设用地面积增加而植被面积减少,这使得区域内边坡稳定性下降,使部分防灾工程措施的减灾能力下降.本研究为该地区的灾害预防、预测和城乡土地规划提供了参考.     

大陆漂移、高原隆升与新生代亚-非-澳洲季风区和干旱区演化

亚-非-澳洲季风区和干旱区的面积约占这三大洲陆地总面积的60%以上.基于新生代以来亚-非-澳洲季风和干旱环境以及东半球海陆分布和青藏高原等地形显著变化的地质事实,利用全球海-气耦合模式开展新生代5个特征地质时期气候模拟试验,系统探讨了新生代亚-非-澳洲季风区和干旱区形成演化及其受大陆漂移和高原隆升的影响.结果表明,亚-非-澳洲季风区和干旱区形成的时间和原因明显不同.北非与南非季风在古新世中期已经存在,南亚次大陆季风在始新世印度大陆移入北半球热带后开始出现,而东亚和澳大利亚北部季风在中新世才建立.北非、南非、南亚和澳大利亚热带季风的建立是大陆漂移的位置和热带辐合带季节性迁移共同决定的,而青藏高原的位置和高度则是东亚季风建立的关键因素.北非、南非、亚洲和澳大利亚副热带干旱区的存在取决于大陆的位置和行星尺度副热带高压的控制,阿拉伯半岛和西亚干旱区的发展与区域尺度海陆变迁,特别是古特提斯海的退缩密切相关,而亚洲内陆中纬度干旱区的形成则是青藏高原隆升的结果.这一研究揭示了地球构造边界条件在地质时期区域气候环境形成演化中的重要作用.     

全球陆表湿地潜在分布区制图及遥感验证

由于城市化和农业垦殖等人类活动不断增强,很多湿地生态系统受到侵占或干扰.保护湿地资源需要准确的湿地分布.然而由于湿地类型复杂多样,地面调查困难,大范围湿地分布制图很难完成.目前还没有专门用于湿地保护和规划且有较高分辨率的全球湿地分布数据.采用水文、气候数据结合1 km分辨率的混合地形指数(CTI)数据,利用陆表湿地和地下水位的关系,模拟出不考虑人类活动影响状况下30 s分辨率的全球陆表湿地潜在分布区.这是最高分辨率的全球陆表湿地的潜在分布数据.模拟结果显示全球陆表湿地潜在分布区面积达到3.316×107 km2.用遥感获得的实际湿地数据对陆表湿地模拟结果进行精度验证,总体精度达到83.7%.本次模拟结果可以作为构建全球湿地实际分布数据库的基础.由于模拟过程未考虑农业灌溉、建坝等人类活动对湿地的干扰破坏,因此本文对陆表湿地潜在分布区的模拟结果大于当前几种全球土地覆盖制图产品中湿地的面积.本文采用方法所需数据相对较少,精度高于其他产品.     

陕西省地震灾害宏观人口脆弱性评估

地震灾害人口脆弱性评估对减少地震人员伤亡和经济损失具有重大作用,可为抗震救灾科学决策提供依据。考虑人口生理、社会、经济等方面因素,构建了包括暴露性、敏感性和抗灾恢复力的指标体系,采用综合风险指数法对陕西省24个市辖区、3个县级市、80个县的地震灾害宏观人口脆弱性进行评估。结果表明:陕西省地震灾害宏观人口脆弱性具有明显的区域差异性,陕南、陕北地区的地震灾害人口脆弱性明显高于关中平原;关中平原、汉中盆地、秦岭山地及陕北黄土高原中部某些县的人口脆弱性较高;人口总量是脆弱性的主要影响因素,与其他因素共同影响地震灾害宏观人口脆弱性。     

京津唐地区地震灾害区域宏观脆弱性变化的初步研究——空间变化

在讨论和明确地震灾害区域宏观脆弱性的含义、分析层次和描述角度的基础上,以京津唐地区和2000年为例,构建了一个由25个指标组成的描述该地区地震灾害区域宏观脆弱性的指标体系;基于该指标体系,以主成分分析作为定量分析方法中的主线,对该地区该类脆弱性空间变化的特点和规律进行了初步的定量概括和综合。结果表明:研究区地震灾害区域宏观脆弱性的空间变化主要表现为6种脆弱性模式,各模式反映的脆弱性空间差异在形式、幅度和主要驱动因素上各异;北京、天津、唐山和秦皇岛等大中城市的市区是研究区脆弱性最大的部位,大大高于全区脆弱性的平均状况,而较全区脆弱性平均状况明显小的地区则集中在京、津两地诸郊县,研究区其他地区的脆弱性状况大体围绕全区平均水平小幅波动     

甘肃岷县漳县MS6.6地震前后岷县植被覆盖度动态变化

利用Landsat8遥感影像数据,应用像元二分模型估算了岷县植被覆盖度,分析了岷县漳县地震前后岷县植被覆盖度动态变化,并结合高程和坡度数据,研究了地形因素对植被受损和恢复的影响,结果表明:3个时段岷县植被覆盖度以中高和高植被覆盖度为主,反映出研究区植被覆盖状况良好。①空间分布上来看,中高和高植被覆盖度主要分布在岷县西南和东南部的高海拔地区,低植被覆盖区由岷县县城所在地向西北方向两侧沿居民地延展;②2013-2014年平均植被覆盖度下降了0.09,受损面积达到96.53%,主要为高植被覆盖度植被受损,植被受损在高程上主要分布在2 344~3 283 m,坡度5°~35°范围是植被受损的主要区域;③2014-2017年平均植被覆盖度回升至0.43,恢复面积达2 901.93 km^2,以高植被覆盖度植被恢复为主,其次为低植被覆盖度;植被恢复在高程2 031~2 970 m,呈增长趋势,随后开始下降,在坡度0°~25°范围内植被恢复面积呈增加趋势,随后降低。     

海南岛及邻区地壳S波Q值成像特征研究

利用海南岛及邻区2000—2012年精定位后的地震S波资料进行Q_s值成像,得到区域Q_s值分布和滑动平均Q_s值变化,结合地震活动、火山、热流点和GPS基线变化分析区域浅层地壳(深5~15km)S波衰减的时空变化特征,并讨论了区域地壳介质应力条件状态变化的特点。结果表明:1)衰减成像结果显示研究区Q_s值空间上横向不均匀变化显著,总体呈现海南岛中部高、周边低的特征,低Q_s值(高衰减)主要分布在王五-文教断裂以北、尖峰-吊罗断裂以南及铺前-清澜断裂以东区域。地震活动多丛集分布在高、低Q_s值过渡区域,火山主要分布在王五-文教断裂以北的雷琼坳陷低Q_s值区域及其附近,大地热流点分布于低Q_s值及其边缘区域。2)滑动平均Q_s值的时间变化特征与地震活动性、泸州—琼中GPS基线变化存在较强的相关性。2000—2008年,研究区地震活动性较强,泸州—琼中GPS基线呈缩短趋势,滑动平均Q_s值相对较高,区域可能处于"高"应力介质条件状态;2008—2012年,研究区地震活动性较弱,泸州—琼中GPS基线显示伸长趋势,滑动平均Q_s值相对较低,区域可能处于应力调整、松弛的"低"应力介质条件状态。     

基于GIS的地震滑坡危险性分析研究——以伊犁地区为例

通过对伊犁地区地貌、地质构造、历史地震和地质灾害分布的研究,运用Logistic回归模型方法,分析伊犁地区地貌、地层岩性、地形坡度等地震滑坡影响因子,采用ArcGIS的空间分析特性和SPSS软件的统计功能,得到伊犁地区地震滑坡危险性模型和滑坡危险性分布图。认为伊犁地区地震滑坡危险性较高的地区主要位于特克斯县、尼勒克县、巩留县、新源县境内,较低的地区位于霍城县、昭苏县和察布查尔锡伯自治县境内。并且极高危险区面积占伊犁地区总面积的1%,高危险区面积占6%,中危险区面积占18%,低危险区面积占39%,极低危险区分区面积占37%。该成果可以为大震现场调查、灾后重建、规划选址等方面提供参考依据。     

改进TOPSIS模型在城市地震脆弱性评估中的应用

针对目前仅以城市单体为对象研究城市地震灾害脆弱性,而忽视城市内部不同区域间存在特征差异的问题,选择威海市区作为研究对象,将研究范围细化至22个街道(镇),建立城市小区域地震灾害脆弱性评价模型。从人口、经济、建筑物和生命线系统4个方面选取17个指标构建城市地震脆弱性评价指标体系,应用主客观结合的三角模糊熵法和改进TOPSIS模型,计算出研究区域的相对贴近程度并进行排序,将威海市区划分为4个不同脆弱性等级。结果表明:改进TOPSIS模型能够从整体上对城市地震灾害脆弱性进行评级分区,为城市内部有针对性的制定防震减灾策略提供一个全新的思路。     

全球城市人居环境不透水面与绿地空间特征制图

全球城市不透水面和绿地空间遥感制图对于准确把握全球人居环境质量,指导城市和区域发展规划,促使城市向生态、宜居和可持续方向发展具有重要的科学意义和应用价值.当前研究中针对全球城市下垫面覆盖状况不透水面与绿地空间要素的高精度遥感制图仍显不足.本研究基于城市等级尺度地表结构和景观分类原理,融合了GlobeLand30数据等,建立了MODIS NDVI、夜间灯光数据(DMSP/OLS)和全球各分区30个典型城市Landsat TM获取的不透水面和绿地空间像元组分比例之间回归关系,发展了全球城市建成区内不透水面和绿地空间组分比例数据集.基于Google Earth高分辨率影像验证表明,城市不透水面制图的平均相对误差(MRE)为0.19.本文评估的全球城市用地面积为76.29×10~4km^2,主要分布于北半球的欧洲中部地区、亚洲东部地区和北美洲的中东部地区,其中北美洲、欧洲和亚洲城市用地面积为66.3×10~4km^2,占全球城市用地总面积的86.91%,全球前50位国家城市用地占全球城市用地面积总量的59.32%.全球城市不透水面面积为45.26×10~4km^2,集中分布于北美洲中南部、亚洲东部、欧洲大部分地区,以及全球海岸沿线地区.其中,北美洲、欧洲、亚洲城市不透水面面积占全球城市不透水面积的84.25%.研究也发现,全球不同发达程度国家之间城市不透水面分布和绿地布局呈现高度的空间差异特征,各大洲建成区内城市不透水面比例由大到小依次为:非洲>70%>南美洲>大洋洲>亚洲>60%>北美洲>欧洲>50%.全球各大洲绿地面积集中分布在北美洲东南部、欧洲西南部、亚洲东部和西部.其中,北美洲、欧洲和亚洲绿地面积占全球绿地总面积的89.44%.欧洲和北美洲的发达国家更注重城市景观设计及城市不透水面和绿地的有效镶嵌,城市建成区内绿地面积比例相对较高,而部分发展中国家和欠发达国家建成区内绿地面积比例相对较低,城市宜居环境有待提升.     

全球陆表水体空间格局与波动初步分析

陆表水体是人类生存和发展的最重要资源之一,也是全球水循环主要组成部分之一.全面地掌握陆表水体的空间分布、持续地测定其动态变化,是全球生态环境健康诊断的一项重要工作.根据30 m分辨率全球地表覆盖数据产品(Global Land 30)中的两期陆表水体数据产品(Global Land 30-water 2000和Global Land 30-water 2010),利用MODIS时间序列数据对其进行时相订正,通过水域面积、水域率及其空间变异系数的指标,按全球、经纬度、大洲及气候区等不同层次分析了陆表水体及空间分布格局和时间波动.遥感监测结果显示,全球陆表水体总面积达367.67×104 km2,占全球陆表面积的2.73%.陆表水体空间分布极为不均,主要集中于北半球的中高纬度地区和热带地区.对比2000与2010年两期的水域面积差异,总体波动不大,但是区域差异较明显.Global Land 30-water产品及统计数据为分析全球陆表水体空间分布格局、揭示其地域差异、研究时空波动规律以及诊断生态环境健康提供了重要基础数据.