典型区域土地沙漠化综合管理系统动力学模型分析

土地沙漠化过程是一个由自然和社会因素共同驱动的复杂过程,因此,沙漠化防治策略的制订必须综合考虑沙漠化区域的自然条件和经济社会发展状况。以科尔沁沙地为典型研究区,利用系统动力学的原理和方法,初步构建了这一地区土地沙漠化综合管理的系统动力学模型,探讨了该模型的主要子系统以及各子系统之间的相互作用关系,分析和绘制了人口、种植业、畜牧业、水资源和土地沙漠化5个子系统的系统动力学流图,阐明了各子系统内部不同变量之间的反馈关系,为进一步通过计算机模拟方法确定该区域土地沙漠化综合管理的优化策略和模式奠定了基础。     

现代草地沙漠化中自然因素贡献率的确定方法

基于草地沙漠化发展过程中流沙面积变化模型和植被盖度变化模型,结合沙漠化监测资料,提出了一种定量确定自然因素在沙漠化中贡献率的方法,从而也可以间接地推算人为因素在沙漠化中的贡献率。以内蒙古奈曼旗现代草地沙漠化为例对模型进行了应用,效果良好,并发现人类活动停止后,如果随后不出现持续的干旱年份,沙漠化所造成的流沙一般经过4~5 a的时间就会自然消失,说明在计算时段内草地沙漠化中自然因素的贡献率为零。     

石羊河下游沙漠化的自然因素和人为因素及其位移

石羊河流域下游自汉代以来逐渐沙漠化,生态环境退化。其自然因素主要有：地形特征构筑了封闭的内陆河流域;水蚀是内陆河流域沙漠化的开始,上游集流区为中、下游提供了丰富的沙源;水资源的减少使得中、下游大面积湖积沙沙漠化。人为因素主要有：农业开发是引起水资源减少的关键,巩固边塞是引起河西走廊农业开发和耕地面积扩大的主要原因;战争对石羊河流域生态退化的影响不可忽视。石羊河下游民勤县在自汉代以来沙漠化和生态环境退化的漫长历史过程中,人为因素不断增强。20世纪中期以来,尤其是1958年红崖山水库建成以来,沙漠化过程中的人为因素占据了主导地位。     

塔里木盆地南缘自然与人文历史变迁的耦合关系

通过对里大盆地南缘自然与人文变迁的耦合关系研究,表明其自然生态环境演化、人文历史变迁是自然因素与人文力量综合作用的结果。若气候湿润、水量丰沛,则有利于绿洲经济、文化生产的迅速发展提高。反之,则环境恶化、沙漠化过程加快、绿洲废弃。早期自然环境因素的影响所占比重大,而后期人文力量起主导作用。自然条件决定了环境的特征及其演化的内在基础,人类活动是本地最活跃、最能动的因素。这在自然生态环境特别脆弱的地区表     

湖南省人-地-水系统耦合协调度时空演进与影响因素

通过构建人-地-水系统的评价指标体系,运用综合评价模型、耦合协调模型、系统GMM模型分析湖南省人-地-水系统的综合发展指数、耦合协调度及其影响因素。结果表明：(1)2010—2019年湖南省人-地-水系统综合发展指数呈上升趋势,但子系统增速各异,人系统增速最快,地系统增速最慢。(2)人-水、人-地、水-地的二元系统中,人-水系统耦合协调度增速最快,发展为高度协调,人-地、水-地二元系统为中级协调;人-地-水三元系统从勉强协调发展为中级协调,各地耦合协调度均有提高,系统间的依托关系逐渐增强。(3)在影响因素中,产业结构升级、政府调控能力、科技投入和农村治理投入具有显著正向促进作用。     

城镇化与生态环境耦合动态模拟模型研究进展

按照地理学科发展趋势,对城镇化与生态环境耦合的研究将由定量描述转入动态模拟。目前,城镇化与生态环境耦合动态模拟模型呈现多元化。论文系统梳理了其中4类常见的动态模拟模型,包括城镇化与生态环境耦合系统动力学模型、基于人工智能算法的城镇化与生态环境耦合动态模拟模型、基于土地利用变化的城镇化与生态环境耦合动态模拟模型以及基于多模型集成的城镇化与生态环境耦合复合模型。主要结论如下：系统动力学模型被广泛应用于城市复杂系统、城市转型和可持续发展以及城镇化与生态环境单要素耦合的动态模拟之中,但存在空间解释不足以及忽视系统自适应性等问题;人工智能算法(ANN和BN)在自学习、自组织、自适应系统或不确定性系统模拟中具有显著优势,并被应用于城市扩张、环境变化、资源需求以及生态脆弱性的识别之中,但应用面相对狭窄且限制条件偏多;土地利用变化模型(CLUE/CLUE-S、CA和MAS)局限于从土地城镇化视角模拟城镇化与生态环境耦合;基于多模型集成的复合模型实现了各模型之间的优势互补,已成为城镇化与生态环境耦合动态模拟模型的发展趋势。今后,应从技术和理论2个层面实现城镇化与生态环境耦合动态模拟模型的进一步发展,并加强对微观过程的模拟。     

青藏高原山地系统动力学模型研究

以地球系统科学为研究思路。研究了青藏高原山地系统各圈层相互作用的统一构造动力模型、力学模型和数值模拟等。关于青藏高原山地系统动力学特征。主要研究高原山地系统现今构造应力场演化特征和高原山地系统统一构造动力模型。认为均起源于喜马拉雅运动期印度一欧亚板块碰撞引发的统一的板块汇聚动力体系和各圈层与之相应的一系列运动学和动力学过程。关于青藏高原山地各圈层力学系统描述，主要把山地各圈层块体质点作为一个力学系统来描述。求解速度向量、位移向量、密度场、温度场、应力张量等物理量和状态空间。最后求解运动方程。关于青藏高原山地系统的非稳定性问题。将给定的载荷历史分成许多小的增量步。对每一个增量步求解一个非线性边值问题。使用失稳量准则判断山地系统的稳定性。关于青藏高原山地各圈层多体系统力学描述。青藏高原是由多圈层多块体不同物质结构组成的。皆可用若干塑性、流变体、流体和弹性组成的系统模型予以有效地描述。主要研究内容有：高原山地系统碰撞隆升的分类和现象、山地主动碰撞构造体特性和山地被动碰撞体(靶体)特性等力学模型。文中初步分析和推断了演变的历史与现状。探讨了青藏高原隆升的动力学过程。     

科尔沁沙地自然与人为因素对沙漠化影响的累加效应分析

采用滑动平均法分析了科尔沁沙地年平均温度、年降水量(代表自然因素)和耕地指数、草场载畜量(代表人为因素)对沙漠化影响的累加效应。结果表明,年平均温度和年降水量的累加作用持续的时间较短(在4a之内),其中年平均温度对沙漠化影响的累加效应作用在2a最大,但作用不明显;年降水量对沙漠化的影响以4a最高,累加效应最明显,关联系数为0.801,而且二者之间有较显著的回归关系。年降水量和年平均温度的波动特点是决定累加作用时间和影响强度的关键。代表人为因素的耕地指数和草场载畜量对沙漠化影响的累加效应都比较明显、作用持续的时间较长(大于8a),其中耕地指数对沙漠化的影响以7a的累加效应最明显;草场载畜量对沙漠化的影响以10a的累加效应最明显,耕地指数和草场载畜量与沙漠化之间存在着较显著的回归关系。人口持续增长导致的对资源环境压力的增大是耕地指数和草场载畜量对沙漠化影响产生累加效应的根本原因。     

基于STIRPAT模型的内蒙古沙漠化地区环境压力分析

实现经济与生态环境的协调发展,已经成为当前治理沙漠化的巨大挑战。如何定量分析人类活动和自然条件对环境的影响,是当前环境经济学界研究的热点问题。以内蒙古自治区71个沙漠化县为研究对象,以1986-2010年为研究区间做面板空间计量实证分析。选取了人口、富裕度、技术水平、风速和降水作为环境基础指标构建STIRPAT模型,从环境压力内在驱动角度定量分析不同的自然因素和人为因素对沙漠化地区环境的综合影响。结果表明:在观测数据范围内,富裕度、技术水平、风速和降水是内蒙古自治区环境压力的主要驱动因素;富裕度每增加1%,环境压力显著增加0.096%;技术水平每变化1%,将引起环境压力相应发生0.084%的变化;风速和降水每变动1%分别使得沙漠地区环境压力显著地增加0.640%和减少0.216%。     

嘉陵江中下游地区近30年土地利用与 覆被变化过程研究

喀斯特石漠化问题是存在于喀斯特区的一种重要的地质-生态灾害。石漠化灾害的预警分析包括设计警标、明确警情、寻找警源、分析警兆和预报警度等；而石漠化灾害风险评估是在喀斯特石漠化预警分析的基础上，进行灾害危险性评价，结合易损性分析，进行期望损失评估，目的就在于评估和监测石漠化的演变状态与引起的不良环境效应。要构建一个具有操作意义的石漠化灾害预警与风险评估模型库系统，首先要建立一套合理的喀斯特石漠化灾害预警与风险评估概念化模型，据此来辩识石漠化的发育度，诊断潜势度，预警危险度，核算易损度和评估危害度。本文在于揭示脆弱的喀斯特生态环境系统的演变过程及其引起的石漠化灾害系统的成因机理与致灾过程，在此基础上，进行喀斯特生态安全预警和石漠化灾害风险分析指标体系；利用GIS技术与空间统计分析和数学模型，建立石漠化灾害风险评估模型，为我国西南喀斯特山区土地石漠化预警和灾害防治评估与不同类型石漠化区的可持续发展提供可借鉴的范例。     

甘肃省张掖市土地荒漠化发展动态及成因探析

张掖市土地荒漠化的面积由新中国成立初到1993年增加了一倍,1999年比1993年增加59265hm²;土地荒漠化的发生与发展是自然和人为因素综合作用的结果,自然因素是土地荒漠化发生与发展的客观原因,但在具体的时间和空间范围内,人为因素是导致土地荒漠化发生、发展和加剧的最直接、最主要因素。对于客观原因形成土地荒漠化的作用,人类在有限的发展过程中很难改变,人类能做的仅仅是在认识土地荒漠化形成的人为原因的基础上,通过改变自身的行为来抑制土地荒漠化进程,恢复退化的自然植被。人为因素的作用体现在人口激增、不合理的生产活动和政府决策失误三个方面,不合理的生产活动表现为超载过牧、过度垦荒、过度樵采、水资源利用不当等方面。     

石漠化斑块动态行为特征与分类评价

对石漠化土地的特征进行全面深入的探讨,有助于石漠化土地分类治理和生态恢复重建。本文以SPOT5影像(分辨率2.5m)和航片(空间分辨率1m)为基本数据源,辅以实地踏勘和农户访问,通过跟踪每个石漠化斑块在2个时段的演变关系,研究了贵州清镇簸箩村1973-2005年石漠化斑块的新增(延展、新生)、消融和未变等动态变化特征。结果发现轻度石漠化土地斑块与其他石漠化类型在空间上存在着强烈的转换,相互之间的频繁转换使斑块具有不稳定性而处于一种波动状态。从各类石漠化斑块的来源看,存在一些斑块由无石漠化直接到极强度石漠化斑块之间的转换。根据石漠化斑块的动态演替行为认为,可将研究区2005年的石漠化分为未变石漠化、新生石漠化、延展石漠化,并据此提出石漠化强度指数和石漠化的治理对策。     

遥感和GIS支持下的龙羊峡库区土地沙漠化动态研究

地处高寒干旱与半干旱自然环境的龙羊峡库区生态环境脆弱,加之不合理的人为经济活动影响加剧了沙漠化正过程,使本区土地沙漠化普遍发生,威胁到水库的生产、发展,严重影响着库区经济持续稳定地发展。通过多时相、多波段TM影像(1987、1996),结合实地考察,以IDRISI、ARC/INFO、ARCVIEW等为核心软件,以P微机为主平台实现遥感与GIS一体化,建立了易操作可运行的龙羊峡库区地理信息系统,在系统支持下对库区土地沙漠化进行动态监测研究。表明土地沙漠化现象日趋严重,严重沙漠化土地面积日益扩大,平均以21 km²·a^-1的速度递增,沙漠化正过程迅速发展。造成沙漠化普遍发展的主导因子是自然因素,但人为因素也不容忽视,不合理的经济活动加剧了沙漠化正过程发展。     

黑河下游额济纳绿洲现代荒漠化过程及其驱动机制

额济纳绿洲是发育在黑河下游内陆河三角洲上著名的天然绿洲。20世纪50年代以来,额济纳绿洲现代荒漠化过程加剧,绿洲萎缩,生态恶化。绿洲现代荒漠化过程是由水环境恶化过程、土壤干燥化过程、植被退化与生物多样性衰减过程、土地沙漠化过程和土壤盐碱化过程构成的地表动力学过程。导致额济纳绿洲荒漠化的驱动力是区域气候暖干化、强盛的风蚀侵蚀力、上中游过度开发水土资源的人为活动和额济纳绿洲内的“三滥”活动等。荒漠化驱动力的第一主成分与第二主成分的贡献率分别为59．276％和28．083％,反映出绿洲荒漠化驱动因子的多面性和综合性,绿洲内外过度的人为活动是其主导驱动因素。内在、外在驱动力在时间与空间上的耦合性是绿洲荒漠化的区域机制,驱动力因子团的互动-激发作用形成荒漠化的动力机制,驱动力与荒漠化土地间的响应形成正反馈机制,三种作用机制组合成绿洲现代荒漠化过程的复杂的驱动机制。     

从系统论的角度看沙漠化与可持续发展问题

从系统论的角度,采用系统研究方法对沙漠化的成因及其发展过程加以剖析,认为只有通过发展社会经济和生产力,使人类在合理的社会制度、经济政策和先进的生产方式指导下,发挥主观能动性,协调干旱区的人地关系,优化人地系统诸要素间的结构,保持系统的稳定性,才是解决干旱区沙漠化,实现区域可持续发展的关键之所在。     

喀斯特土地石漠化动态监测与可视化管理信息系统的设计与应用

运用GIS技术,依据喀斯特土地石漠化时空演变、驱动机制和生态重建的理论研究成果,提出喀斯特土地石漠化动态监测与可视化管理信息系统的开发思路和技术路线,设计数据库系统和建立模型库,探讨其在喀斯特石漠化时空分析、驱动力诊断和综合评价等中的应用。