中亚干旱区咸海面积变化与人类活动及气候变化的关联研究

咸海是亚洲仅次于里海的第二大内陆咸水湖, 20世纪60年代以来湖泊面积急剧萎缩。基于1960 - 2018年咸海的面积数据、 CRU气温和降水数据以及咸海流域灌溉面积、 水库容量等资料, 定量分析了1960年以来咸海湖泊面积的变化情况, 并从气候变化与人类活动两方面探究了咸海面积变化的主要影响因素。结果表明： 1960 - 2018年咸海的面积由6.85×10⁴ km²持续萎缩至（8.32±0.19）×10³ km², 共减少了（6.02±0.02）×10⁴ km²（约87.85%）, 其中1960 - 2009年面积萎缩了（5.94±0.02）×10⁴ km²（约86.77%）, 而在2009 - 2018年其面积萎缩速率明显放缓, 减少了740.04 km²（约8.17%）。统计结果显示, 1960年以来强烈的人类活动（主要表现为灌溉用水和水库储水量的持续增加）是导致咸海面积急剧萎缩的主要因素, 其对咸海面积变化的影响远大于气候变化。在中亚地区气候继续向暖湿变化的背景下, 咸海流域应尽快调整以农业灌溉为主的用水结构, 否则在上游冰川融水达到峰值后, 咸海可能面临干涸的危险。     

南疆地区经济发展对荒漠化程度的影响研究

荒漠化程度的变化对南疆地区来说是生态系统退化的表现。应用NDVI数据,利用图像处理软件ENVI对南疆地区荒漠化程度进行分析,结果表明： 1952-1983年之间南疆地区荒漠化面积约增长11%,其中重度荒漠化面积约增14.21%左右,而中轻度荒漠化面积增7%~8%。1983-1993年荒漠化保持着基本稳定的状态。在21世纪初,即从2000年、2005年、2010年、2014年4期遥感数据解译分析结果来看, 2000年荒漠化总面积达到96.11×10⁴ km²,约占总面积的90.41%,其中严重荒漠化面积为72.93×10⁴ km²,重度荒漠化面积为15.76×10⁴ km²,中轻度荒漠化面积为7.42×10⁴ km²,到了2014年,荒漠化总面积达到95.31×10⁴ km²,比2000年下降1.24%,但严重中轻度荒漠化土地面积不断发生变化。通过分析发现,荒漠化程度变化主要是人类活动和自然因素共同作用所导致的。     

1980—2017年祁连山水源涵养量时空变化特征

祁连山是中国西北地区十分重要的生态安全屏障,也是当地极为关键的水源涵养区。基于InVEST模型中的产水量模块,对祁连山水源涵养量和时空变化进行了分析并探讨其影响因素。结果表明：祁连山多年平均产水总量和水源涵养总量约为93.03×10⁸ m³和57.83×10⁸ m³。从时间变化来看,水源涵养量呈上升趋势,上升速率约为0.196 mm·a^-1;在空间上呈“东多西少”的分布格局,与年降水量的空间分布大致相同。不同土地利用类型下的水源涵养总量依次为：草地（31.87×10⁸ m³）>林地（16.71×10⁸ m³）>耕地（4.92×10⁸ m³）>其他用地（2.29×10⁸ m³）>建设用地（0.63×10⁸ m³）。降水量与水源涵养量在所有研究时段内均存在显著正相关性。不同时期土地利用类型的变化也会对水源涵养量产生重要影响,研究区草地面积变化对水源涵养量影响较大。根据建立的经验公式并参考已有研究成果,估算得出研究区多年冻土地下冰储量在550 km³以上,在全球气候变暖的背景下,消融趋势明显。研究可为祁连山水资源合理配置和生态系统保护提供参考。     

不同水资源情景下干旱区未来土地利用/覆盖变化模拟——以黑河中上游张掖市为例

应用回归分析方法确定对研究区土地利用/覆盖变化有重要贡献的10种驱动因子,用线性规划方法确定模型输入文件中模拟期间每年的各种土地利用类型面积.用ArcView空间分析的方法建立驱动力文件,利用SPSS13.0软件分析每种驱动力的权重(β值),建立Logistic方程,并将其作为模型输入文件.建立可利用水资源总量分别为18.0×10⁸m³,26.5×10⁸m³,35.0×10⁸m³的3种情景假设,应用CLUE-S模型模拟张掖市2001-2020年土地利用/覆盖变化变化.模拟结果显示:1)三种情景下,耕地的面积都在减少,耕地面积的减少量与可利用水资源总量呈负相关;2)林草地面积在3种情景下均增加,林草地面积的变化与可利用水资源总量呈正相关;3)在3种情景假设下,水域面积的变化都不明显;4)城镇用地面积变化与水量也呈正相关;5)未利用地面积持续减少.     

祁连山区多年冻土空间分布模拟

祁连山区位于青藏高原东北边缘,是亚洲水塔重要的组成部分,多年冻土的变化对生态系统和水资源平衡有着重要影响。基于青藏高原第二次综合科学考察、道路勘察钻孔点以及前人所获得的多年冻土下界资料,回归得出祁连山区多年冻土下界统计模型,借助ArcGIS平台在DEM数据的支持下,模拟出祁连山区多年冻土空间分布图。结果表明：祁连山区多年冻土分布的下界具有良好的地带性规律,表现为随经纬度增加而降低的规律;祁连山区多年冻土在空间分布上呈现出以哈拉湖为中心向四周扩散的分布格局;祁连山区总面积约为16.90×10⁴ km²,其中多年冻土面积约为8.03×10⁴ km²,占总面积约47.51%。多年冻土区与季节冻土区之间存在着有不连续多年冻土分布的过渡区,过渡区面积约1.43×10⁴ km²,占总面积约8.46%。     

新疆开都-孔雀河流域绿洲需水量与稳定性分析

水是绿洲存在和发展的核心, 干旱区绿洲稳定性与水密切相关. 根据2000-2009年资料, 采用蒸发系数法和定额法估算开都-孔雀河流域绿洲自然生态系统和社会经济系统综合需水量, 并对水资源约束条件下的绿洲稳定性进行初步探讨. 结果表明: 2000-2009年, 绿洲年均总需水量理论值约为54.80×10⁸ m³, 其中开都河绿洲总需水量约为20.55×10⁸ m³, 孔雀河绿洲总需水量约为21.90×10⁸ m³, 博斯腾湖区耗水量约为12.35×10⁸ m³, 与绿洲10 a平均供水量相比, 供需表现出极大地不平衡性. 水资源可承载绿洲面积(不含博斯腾湖)约为3139.66 km², 其中可承载灌溉地面积约为1395.41 km², 与绿洲10 a平均面积5 248 km²相比, 差别较大, 绿洲处于不稳定状态, 现状绿洲面积应适当收缩. 最后, 对博斯腾湖最低生态水位进行讨论, 初步把大湖最低水位定为海拔1 045 m, 小湖最低生态水位定为海拔1 046.5 m.     

塔里木河流域水资源开发利用及其环境效应

近30a来,由于塔里木河流域水资源无序的开发利用,导致了严重水土环境退化.从20世纪50-70年代,下游300km河道逐渐干涸,致使下游水文过程和生态环境严重破坏.1960-1980年下游水位由2～4m下降到4～10m;1980年后,水位年降速率是20cm.1958-1978年,塔里木河流域胡杨减少了2/3,生物量下降了1/2;1950-1990年代,塔里木河下游主要树种胡杨林减少了3820km²,而灌木和草地面积减少了200km².这种水文变化已导致水环境的明显恶化,并引起了土地沙漠化,1960-1990年代形成沙漠化土地12300km².塔里木河的盐分含量逐渐升高,1960年的最大含盐量是1.28g·L^-1,但1981-1984年达到4g·L^-1,到1998年达7.8g·L^-1.根据对沙漠化土地有机碳含量推算,近30a塔里木河流域土壤由于退化向大气中释放的有机碳多达112Tg,且28.3%来自表层0～1.0m土壤.人类活动的强度干扰是导致以上水环境变化的重要原因,解决问题的关键是提高对水资源与水土环境监测、观测、管理和恢复的科学与技术水平.     

碳中和背景下上海市浅层地热能开发效益分析与评价

在加快实现碳中和目标的背景下,用可再生能源替代传统能源是实现节能减碳的有效途径,而浅层地热能作为一种新型绿色能源,适合在各种建筑类型中进行推广应用。根据地质调查和城市建设用地规划,计算上海地区地源热泵可利用换热功率,以此对浅层地热能资源的潜力进行评价;根据建筑供暖和制冷负荷分析浅层地热能开发的经济和环境效益,并结合上海市碳排放现状估算对减碳目标的贡献度。研究结果表明：上海地区夏季制冷和冬季供暖的区域换热总功率分别为1.39×10⁸ kW和1.42×10⁸ kW,平均资源潜力分别为30.0026×10⁴ m²/km²和88.8679×10⁴ m²/km²,可实现建筑制冷和供暖面积分别为9.4745×10⁸ m²和28.0636×10⁸ m²;相比常规空调和锅炉系统,地源热泵夏季制冷和冬季供暖的节能量分别为2.40 kW·h/m<...     

基于Landsat TM和OLI数据的30年间土地利用变化及生态敏感性研究——以西安市秦岭段鄠邑区为例

对位于关中平原南缘的西安市秦岭段鄠邑区,采用Landsat TM和OLI数据,分析1990~2021年土地利用及景观格局变化特征,并选取高程、坡度、坡向、土地利用类型、植被覆盖度和水系缓冲距离6个敏感性因子,结合层次权重决策分析法（AHP法）评价生态敏感性,识别了不同生态环境敏感区空间分布格局。结果表明：1）在1990~2021年间西安市秦岭段鄠邑区土地利用变化为林地和建设用地面积分别增加了39.31 km²和4.01 km²;耕地、水域、草地和未利用土地的面积分别缩减了41.29 km²、1.16 km²、0.79 km²和0.04 km²;30年间该区土地利用变化速率较大,土地利用程度综合指数从208.48降至204.21,与退耕还林政策的实施及城市建设紧密相关。2）在斑块类型水平上,耕地和建设用地破碎化程度高,分布趋于集中连片;林地和耕地的景观主导性不断降低。在景观水平上,整体格局趋于破碎和离散,景观形状不规则性强,总体异质性和均衡性降低,说明大力发展城乡建设推动了区域景观格局的动态变化,在人为干预和规划下,当地生态环境有所恢复。3）生态敏感性由城市向外围逐渐增加,高敏感区分布在山区和水域区,低敏感区位于城镇规划区周围,不敏感区在城镇中心,是人类活动区,说明生态敏感性和环境抗压能力受人类活动的影响。本研究结果旨在为秦岭区域土地资源可持续利用、生态环境保护提供科学依据,有效防止城市建设的无序蔓延和人类活动的过度干扰,对最大限度保持自然本底具有指导意义。     

2015～2022年兰州市中心城区大气环境容量变化特征分析

本研究利用2015～2022年气象资料,对大气环境容量计算方法——A值法进行修正,计算出兰州市中心城区不同季节的A值为春季4.14×10⁴ km²、夏季3.51×10⁴ km²、秋季1.28×10⁴ km²、冬季1.12×10⁴ km²。运用修正A值法,考虑污染物的干、湿沉降清除量和化学转化清除量,计算兰州市中心城区6种大气污染物(O₃、NO₂、CO、SO₂、PM_2.5和PM₁₀)在8年间四季变化量及大气环境容量,并对修正A值法的主要参数(风速、背景值浓度、干沉降速率和降水量)在±30%范围内进行调整,系统分析污染物的大气环境容量对各参数变化的敏感性。结果表明, 8年间兰州市中心城区的空气质量不断改善。除O₃外,其他污染物在春、夏季的大气环境容量高于秋、冬季。O₃     

基于生态足迹和主体功能分区的县域灾后重建政策研究 ——以2011年东乡“3.2”特大滑坡灾害为例

评价自然灾害前, 区域的生态足迹可了解当地自然生态系统的开发和利用状态, 结合主体功能分区的方法可为灾后重建提供更契合实际的政策建议. 基于合理灾后重建的理念, 从可持续发展的角度分析了2011年甘肃东乡"3.2"滑坡灾害发生前(2010年)县域生态足迹和生态承载力情况, 并根据海拔和坡度对区域进行功能分区. 结果表明: 草地人均生态足迹为0.94 hm², 生态承载供给为0.022 hm², 赤字0.92 hm² , 草地土地类型存在严重的生态赤字, 直接导致整个县域人均生态赤字0.97 hm². 这表明东乡县人民的消费需求超过了自然系统的再生能力, 人类的生产、 生活强度超过了生态系统的承载力, 区域生态系统处于人类的过度开发利用和压力之下. 由于进出口贸易不大, 因此, 东乡县主要是通过消耗自然资本存量来弥补生态承载力的不足. 考虑到东乡县的实际情况, 通过主体功能分区把该区域分为农业发展区、 生态恢复区以及二、 三产业发展区. 其中, 农业发展区面积为838.24 km²; 生态恢复区面积为701.98 km², 包括退耕还林的面积264.84 km²; 二、 三产业发展区面积105.57 km². 最后根据生态足迹和功能分区的计算结果, 结合实际情况提出了未来可持续发展的政策建议.     

大通河流域土地利用/覆被变化的水文响应

以大通河流域为研究区域,利用1985年和2005年土地利用数据,结合SWAT分布式水文模型定量评估了流域土地利用/覆被变化的水文效应。结果表明：1985-2005年大通河流域的土地利用变化主要表现为草地向耕地、居工地转变,草地所占比例由46.7%骤降至20.9%,而耕地面积由1985年的1065.8km²增加到2005年的3243km²;相较于1985年的土地利用情景,2005年土地利用情景下的模拟的多年平均径流增加了1.92×10⁸m³,由于上中下游主要的土地利用/覆被变化不同,导致流域径流变化增加程度由西北至东南逐渐增大;大通河流域年径流的增加主要表现为汛期径流增加,讯期月平均径流增幅达到了0.40×10⁸m³·mon^-1;非汛期径流则呈不明显减小趋势,平均降幅为0.024×10⁸m³·mon^-1。合理规划大通河流域土地利用方式,提高水源区涵养能力,对流域水资源可持续发展具有重要意义。     

基于OGGM模型的萨吾尔山冰川面积和储量预估

基于全球开放冰川模型(OGGM),结合第六次气候模式比较计划(CMIP6),在5种气候模式(BCC-CSM2-MR、CESM2、CESM2-WACCM、FGOALS-f3-L、NorESM2-MM)模拟的3种气候情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5)下,系统分析了萨吾尔山冰川2020—2100年间面积和储量的变化。结果显示,3种气候情景下,萨吾尔山冰川面积和储量都呈现退缩趋势,其中SSP5-8.5气候情景下的冰川面积和储量损失最大,对应面积和储量变化为-0.154 km2·a^-1和-5.11×106 m³·a^-1,其次是SSP2-4.5,对应面积和储量变化为-0.150 km²·a^-1和-5.05×10⁶ m³·a^-1,SSP1-2.6气候情景下面积和储量损失最小,面积和储量变化为-0.139 km²·a^-1和-4.93×10⁶     

青藏高原东部长江流域盆地地表化学剥蚀通量剥蚀速率大气CO2净消耗率研究

2000~2002年期间,笔者对青藏高原东部长江流域溶质载荷分别进行了取样分析并对流域盆地化学剥蚀通量、剥蚀速率和大气CO₂净消耗率进行了计算。结果表明,流域盆地化学剥蚀速率以河源区楚玛尔河最高为2.34×10⁶mol/a/km²,沱沱河最低为1.40×10⁶mol/a/km²,四大支流雅砻江为1.69×10⁶mol/a/km²,金沙江为1.74×10⁶mol/a/km²,大渡河为1.57×10⁶mol/a/km²,岷江为1.88×10⁶mol/a/km²;流域盆地ФCO₂估算结果以大渡河最高为101.81×10³mol/a/km²,楚玛尔河最低为7.55×10³mol/a/km²,金沙江为44.38×10³mol/a/km²,雅砻江为69.64×10³mol/a/km²,岷江为81.90×10³mol/a/km²,沱沱河为21.90×10³mol/a/km²。并对长江流域地表化学剥蚀速率主要控制因素进行了讨论。     

青藏高原冻融侵蚀敏感性评价与分析

冻融侵蚀是我国仅次于水蚀和风蚀的土壤侵蚀类型。青藏高原由于其海拔高、辐射强、气温低的特点,是我国冻融侵蚀较严重的区域。选择影响冻融侵蚀的5个主要因子：气温年较差、降水量、坡度、坡向、植被覆盖度进行定量研究,分析青藏高原冻融侵蚀敏感性强度及空间分布特征。结果表明：（1）青藏高原冻融侵蚀区面积为149.02×10⁴ km²,占青藏高原总面积的62.20%;冻融侵蚀敏感区的面积为56.80×10⁴ km²,中度及以上敏感区面积为27.39×10⁴ km²,占冻融侵蚀敏感区面积的48.22%;（2）冻融侵蚀敏感性空间分布差异明显,中度以上敏感区主要分布在青藏高原南部和东南部、喀喇昆仑山、祁连山、横断山区等地区。     

基于气象水文因子的呼伦湖湿地消长综合模型研究

利用1961-2005年呼伦湖湿地的气象及水文资料, 基于水量平衡方程, 以湿地各年水量盈亏累积量(∑ΔW)为因子, 建立了呼伦湖湿地水域面积和水位高程的消长对气象及水文因子协同作用的响应模型, 分析了湿地水域面积和水位高程的消长对影响因子的响应特征.结果表明:呼伦湖湿地消长对气象及水文因子的年代际变化有很好的响应.年平均气温每增加1 ℃, 湿地水域面积和水位高程分别减少134.5 km²和93.44 cm; 年降水量每增加10 mm, 二者分别增加10.2 km²和7.1 cm; 年蒸发量每增加10 mm, 二者分别减少1.1 km²和0.9 cm; 年径流量每增加1×10⁸m³, 二者分别增加4.8 km²和3.3 cm. 年平均气温的升高和年降水量的减少变化对湿地消减的贡献率分别为13.6%和86.4%, 当前降水量的变化在湿地消长中占主导作用.如果不考虑人类活动的影响, 根据未来较低排放(SRES-B2)情景下气候预测, 初步估算2040、 2070和2100年湿地水域面积将分别减少275.8 km²、 442.8 km²和583.6 km², 水位高程分别下降191.6 cm、 307.6 cm和405.4 cm, 未来气温的变化在湿地消长中占主导作用.呼伦湖湿地在未来暖干化趋势下, 湿地水资源短缺加剧, 湿地水域面积萎缩和水位高程下降将加快.     

艾比湖面积变化及对生态环境影响

艾比湖在中更新世为鼎盛期,湖面积曾达3000 km²,贮水量700×10⁸m³,为良好的淡水湖.由于地壳运动和气候的暖干变化,湖面萎缩,到20世纪50年代初湖面积降至1070 km².自20世纪50年代以来,由于大规模的水土开发,灌区人口、灌溉面积和引水量大幅度增加,入湖水量急剧减少.从20世纪50年代至80年末,灌区人口增加了59.3×104人,灌区面积增加了16.43×104km²之多,净耗水量增加了8.13×10⁸m³左右.湖面积一度降至499 km²(1987年),湖水矿化度达100 g·L^-1左右.湖泊的萎缩,导致生态环境的劣变,表现为沙漠化程度加速,浮尘和沙暴天气增加,人畜受害,也导致野生动物的数量减少.20世纪80年代后,由于气候暖湿转型效应,降水和河川径流量有所增加.尤其是大力推广先进节水灌溉技术和退耕还林以及培育生态林等措施,使得入湖水量大幅度增加,特别是2001-2005年的5 a间,年均入湖水量达7.7×10⁸m³,比1989年增加了76%,湖水面积维持在800~950 km²左右.目前生态环境已有所恢复和改观,荒漠植被得到一定程度的修复,沙尘天气明显减少,已有野生动物出没其间.     

基于高分影像的松嫩低平原地区生态环境问题解析——以黑龙江省肇源县为例

基于高分辨率卫星影像数据,利用遥感、GIS技术获取黑龙江省肇源县内自然资源与生态地质环境各因子分布现状数据,其中：耕地2 541.75 km²、林地161.88 km²、草地349.00 km²、河流128.05 km²、湖泊215.80 km²、沼泽109.17 km²、其他水域84.65 km²、建设用地191.25 km²、未利用地329.94 km²;湿地1 334.54 km²、荒漠化土地775.47 km²。利用地类覆盖率、人均占有量以及景观指数（破碎度指数、平均斑块分形指数、分形维数、多样性指数、均匀度指数）量化分析后,得出两类生态地质环境因子中湿地资源尤其是自然湿地受人类活动干扰程度较大、荒漠化土地受人类活动干扰程度较小的结论。并选取老山村等典型地区进行了多期次遥感动态监测及野外核查,揭示了松嫩低平原典型地区目前存在的湿地退化、土地荒漠化等生态地质环境问题。     

基于“三生”用地变化的生态风险时空格局分析和预测——以粤港澳大湾区为例

以粤港澳大湾区为例,基于2000～2018年“三生”用地空间,利用FLUS-Markov复合模型预测2026年土地利用格局演变,采用斑块密度、蔓延度和土地利用景观权重而构建的区域土地利用生态风险分析模型和划分空间格网,揭示和预测粤港澳大湾区2000～2026年的土地利用生态风险时空演变特征,为大湾区生态建设和治理、可持续发展提供科学依据。结果表明：(1)粤港澳大湾区主要土地利用类型为农村生产用地和林地生态用地,所占比例超过76%,其中2000～2018年城镇生活用地与工矿生产用地扩张面积均超150%、农村生产用地和水域生态用地分别减少14.21%和13.68%。(2)2000～2018年三期生态风险值全局空间自相关Moran’s I指数均在0.57～0.72范围内,空间分布表现出较高的趋同聚集性,呈现出生态风险“两翼高、中间低”分布特征。(3)研究区整体土地利用生态风险显著加剧,高风险和较高风险区在2000～2018年面积扩张迅猛,分别增加5203.43 km²和2367.31 km²,主要分布在广州、深圳、东莞、佛山中心城市周边地区,两者重...     

基于GIS的龙桥镇地质灾害易发分区评价

本文结合地质灾害形成的区域地质条件、人类工程活动等诱发条件和地灾发育现状条件,以定性评价为基础,通过信息系统空间分析定量计算对庐江县龙桥镇1∶10 000地质灾害易发性进行分区并评价。依据危险性等级阀值将其划分为高易发、中易发、低易发3个区,其中地质灾害高易发区面积为22.45 km²,占全区总面积的21.34%;中易发区面积为26.44 km²,占全区面积为25.13%;低易发区面积为56.31 km²,占全区面积为53.52%。