乌鲁木齐城市用地扩展及其空间分异特征

基于1975年的MSS影像、1990年、1999年和2002年的TM影像,结合其它相关图件,以遥感和GIS手段对乌鲁木齐用地扩展的数量、土地利用结构、景观特征等进行了分析.在此基础上,对乌鲁木齐市不同时期城市扩展的规模、强度、空间分异等特征进行了研究,结果表明:1949～1965年和1975～1990年间城市扩展速度较快,进入20世纪90年代后城市扩展进入稳步发展阶段;城市扩展模式在各个阶段存在明显差异,1949～1965年表现为以老城区为中心和分散组团跨越式扩展模式,1965～1975年城市扩展一度停滞,1975～1990年城市扩展主要以老城区为中心呈组团式发展,同时沿交通线发展趋势明显,城市扩展表现为"南北带状为主、东西轴线为辅"的发展模式,20世纪90年代后进入"多核心,多触角"发展阶段,城市网络体系发展更加完善;城市建设用地的主要来源是耕地、牧草地和未利用地;在城市扩展过程中交通用地、居住用地、独立工矿点用地及园地增长较快.     

20世纪90年代中国大中城市建设用地扩张及其对耕地的占用

界定了城市建设用地范围, 利用中国科学院资源环境数据中心的两期土地利用图, 提取城市建设用地及其周围耕地的图斑. 运用GIS技术和数理统计方法, 分析了20世纪90年代城市建设用地面积最大的145个城市的扩张特点、对耕地的占用及其影响因素. 结果显示, 这145个城市建设用地总体扩展较快, 但区域差异性明显. 东部地区城市建设用地扩展最快, 中部地区扩展最慢, 中部并出现城市人均用地大幅度下降的“不正常”现象. 城市建设用地扩展占用地耕地比例大, 且主要为生产力较高的优质耕地. 研究认为, 城市在职职工的工资总额增长对中国城市建设用地扩张区域差异的解释力最强, 建设用地和耕地高邻接度的空间格局以及城市在空间上的摊饼式发展是导致城市扩展占用耕地比例大的直接原因.     

利用GPS与InSAR研究西安现今地面沉降与地裂缝时空演化特征

西安孕育严重的地面沉降及地裂缝灾害,严重制约着城市的现代化发展,本文采用GPS精密定位和InSAR遥感差分技术对西安地面沉降和地裂缝进行变形监测与分析,获取了西安地面沉降与地裂缝整体变形现状的珍贵信息,通过对这些变形信息的研究分析,揭示了西安现今地面沉降与地裂缝时空演化特征和机理：随着停止或限采地下水,西安地面沉降量级由20世纪90年代中期的最大年沉降速率20～30 cm/a减少到不足10 cm/a,且超过60%的沉降区域的年沉降速率已由90年代中期的5~8 cm/a减少到不足2 cm/a;原有的沉降中心大部分已不存在或大大减小;地裂缝在时空活动与分布上与地面沉降存在明显的关联性;地面沉降和地裂缝随着西安高新区的建设向南、西南、东南逐步扩展.     

大别造山带140～85 Ma热窿伸展作用

区域热年代和差异冷却特性表明, 140～85 Ma大别造山带进入热窿伸展作用时期, 由此引发基底广泛熔融、北淮阳剧烈火山喷溢以及合肥盆地断陷等过程. 这次热窿事件包括强热伸展阶段(140~105 Ma)和晚期衰退阶段(105~85 Ma). 在强热伸展阶段, 热窿区集中在大别/红安地块, 并以大别地块热窿作用最为强烈, 某种意义上可将红安地块视为大别热窿翼部. 大别热窿构造包括麻城-岳西热轴、穹核组合及其外围翼部, 热轴平行造山带延向展布, 北淮阳与高压/超高压(HP/UHP)岩石构成下滑翼部, 岳西、罗田热窿核分别占据麻城-岳西热轴东、西两端, 它们最终成型时代不一致. 热窿伸展进程伴随着大别强热中心沿着麻城-岳西热轴迁移摆动, 如果将热窿事件与造山带根部拆沉相联系, 这种拆沉作用应以间歇性、迁移性、规模性与区域差异性为特征. 在伸展衰退阶段(105~85 Ma), 大别造山带仍显现穹状热窿布局, 但其伸展强度、岩浆活动显著减弱. 解析热窿伸展作用, 对于认识大别HP/UHP岩折返模型、"南北大别界限"以及造山过程机理具有重要启示意义.     

城市群扩展的时空演化特征及对生态环境的影响——以天山北坡城市群为例

城市群是国家工业化和城镇化发展到高级阶段的产物,是高度一体化的城市群体,天山北坡城市群是国家"十三五"期间推动建设的19个城市群之一,也是国家重点建设的两个边疆地区城市群之一和新疆新型城镇化主体区与经济发展的战略核心区.采用1980～2015年土地利用遥感监测数据分析发现,天山北坡城市群建设用地扩展对生态环境造成了显著影响.结果表明,近35年来,城市群内的草地是生态价值的最主导贡献类型,生态价值贡献率高达66.27%,年际变化幅度仅5%;城乡居民点及工矿用地生态价值贡献率很低(0.82%),但年际变化幅度很大(86%).城市群建设用地面积由1067km~2扩展至2586km~2,用地类型变动对生态价值的影响差异很大,变动幅度最大的是低覆盖度草地和旱地.生态用地转化为建设用地的规模多达1685km~2,其中69.91%来自于耕地和草地,仅旱地和低覆盖度草地转变面积达1082km~2,占生态用地向建设用地转变总量的64.21%, 2000年以来至城市群建设用地扩展后期(2000～2015年),戈壁(172km~2)、裸土地(65km2)、盐碱地(65km2)等未利用地类型向建设用地转化比重明显增加.而建设用地转化为生态用地的规模仅不到166km~2.城市群建设用地的重点扩展区集中在乌鲁木齐、克拉玛依和昌吉,扩展面积分别达到399、186和126km~2,快速扩展区集中在奎屯、托克逊和乌苏.城市群扩展后期建设用地变更对生态环境的积极影响较前期(1980～2000年)明显.奎屯市、石河子市和五家渠市属于建设用地扩展引发生态价值变动的高值区,其余城市建设用地扩展引发的生态价值变动相对较小且后期扩展有所减缓.未来天山北坡城市群的发展必须充分考虑其脆弱生态环境的敏感性和承载力,以可容许的水资源与生态环境容量调控城市群的人口与产业集聚规模,降低城市群建设用地扩展对生态环境的压力,提升其发展的可持续性.     

对新兴的"地震化学"研究的期待

引言 利用地球化学手段开展地震研究被称之为地震化学. 自从地震化学作为地震短期预报的前景手段被纳入日本文部省测地学审议会的建议<第三次地震预报计划的部分新意见>(1975年)以来, 开始了有组织的研究. 地震化学研究在日本起步于1975年前后, 20世纪90年代后半期势头渐失进入低迷期.     

20世纪90年代LUCC过程对中国农田光温生产潜力的影响--基于气候观测与遥感土地利用动态观测数据

在20世纪90年代中国气候观测数据和遥感土地利用动态观测数据的支持下, 计算了中国20世纪90年代农田光温生产潜力的变化. 结果表明: 20世纪90年代的LUCC过程直接导致了中国农田光温生产潜力总量和区域分布的变化, 总体趋势是南减北增, 总量净增加2622万吨; 在各种土地利用类型之间的相互转变和转化过程中, 耕地扩张和农田损失是导致全国农田光温生产潜力总量净变化的主要原因, 耕地扩张使全国农田光温生产潜力总量净增加8335万吨, 占全国农田光温生产潜力总量的3.50%, 主要分布在东北、西北和华北等农林、农牧交错区和沙漠绿洲区, 主要是由于该地区大面积的农田开垦所导致; 农田损失使全国农田光温生产潜力总量净减少5713万吨, 占全国农田光温生产潜力总量的2.40%, 主要分布在黄淮海平原、长江三角洲、珠江三角洲、陇中、东南沿海、四川盆地东南部以及乌鲁木齐-石河子一带, 主要是由于该区域经济发展较快, 城市扩张明显, 城乡建设用地大量侵占耕地的缘故.     

20世纪90年代LUCC过程对中国农田光温生产潜力的影响

在20世纪90年代中国气候观测数据和遥感土地利用动态观测数据的支持下, 计算了中国20世纪90年代农田光温生产潜力的变化. 结果表明: 20世纪90年代的LUCC过程直接导致了中国农田光温生产潜力总量和区域分布的变化, 总体趋势是南减北增, 总量净增加2622万吨; 在各种土地利用类型之间的相互转变和转化过程中, 耕地扩张和农田损失是导致全国农田光温生产潜力总量净变化的主要原因, 耕地扩张使全国农田光温生产潜力总量净增加8335万吨, 占全国农田光温生产潜力总量的3.50%, 主要分布在东北、西北和华北等农林、农牧交错区和沙漠绿洲区, 主要是由于该地区大面积的农田开垦所导致; 农田损失使全国农田光温生产潜力总量净减少5713万吨, 占全国农田光温生产潜力总量的2.40%, 主要分布在黄淮海平原、长江三角洲、珠江三角洲、陇中、东南沿海、四川盆地东南部以及乌鲁木齐—石河子一带, 主要是由于该区域经济发展较快, 城市扩张明显, 城乡建设用地大量侵占耕地的缘故.     

上海近50年气温变化与城市化发展的关系

根据上海地区2个气象站近50年的年均气温数据,采用回归分析、滑动平均和Mann\|Kendall检验法研究上海地区气温的年代际变化与跃变,城郊温差的年际变化;采用趋势拟合与相关分析,研究城郊温差与城市人口、GDP、能源消耗量、建成区面积和住宅竣工面积等各项城市发展指标的关系.结果表明：（1）近50年来,上海地区年均气温缓慢上升,20世纪90年代后城郊温差呈锯齿状上升趋势,若以徐家汇代表城区,奉贤代表郊区,则近50年来,城郊温差增温率为0.23℃/10a.（2）1989~1990年为上海城区气温的跃变年份,而郊区的气温跃变出现在20世纪90年代中期.（3）各项城市发展指标均与上海城郊温差有着显著的相关性,表明它们与上海城市热岛的发展关系密切,其中,住宅建设是上海城市热岛最主要的驱动因素,城市人口和经济发展也具有重要影响.     

第四代国际地磁参考场

一、前言国际地磁和高空物理协会(IAGA)每年给出一个当代的国际地磁参考场(英文缩写为IGRF),并给出下一个五年期间的地磁场长期变化模式(即 SV 模式),它是予报性质的模式;与此同时,IAGA 还对过去年代的国际地磁参考场进行修正,给出确定的国际地磁参考场模式(英文缩写为 DGRF),它只包括主要场模式(即 MF 模式)。1968年 IAGA 给出了 IGRF1965,这是第一代国际地磁参考场;1975年 IAGA 给出了 IGRF1975,这是第二代国际地磁参考场;1981年在英国爱丁堡举行的 IAGA 会议上,提出了第三代国际地磁参考场。     

近30年中国沿海围垦土地利用格局及其驱动机制

文章以近30年中国沿海地区围垦土地为研究对象,以1985年为基期,分为1985～1990年、1990～1995年、1995～2000年、2000～2005年、2005～2010年、2010～2016年六个时段,系统剖析了中国沿海围垦土地时空演变特征、格局与驱动机制,模拟分析了三种不同发展情景下的围垦土地利用变化及其社会经济、生态环境综合效应.结果表明:(1)近30年中国沿海地区围垦土地9310.6km2,设施农业用地、工矿用地与空闲地面积较大,分别占总围垦面积的42.1%、14.08%和13.9%;全国沿海土地围垦面积变化可划分为增长速率降低阶段、增长速率提升阶段、增长速率减缓阶段;(2)近30年土地围垦最终流向为耕地、农业设施用地与工矿用地,受政策、经济、人口的驱动影响明显,最终形成土地围垦的恶性循环;(3)在三种不同模拟情景下,生态环境效应下降,社会经济效应逐渐增加,珠江三角洲、长江三角洲和环渤海地区的社会经济效应的增速起点时间具有明显差异,分别为1990年、2000年和2005年.最后,深入探析了围垦土地利用问题产生的根源及成因,提出了实现沿海围垦土地可持续利用和加强沿海地区生态环境保护的对策与建议.     

中国建设用地扩张的区域差异及其影响因素

利用中国科学院提供的土地利用数据和作者收集的社会经济数据, 分析了20世纪80年代末到2000年期间, 中国建设用地在不同区域扩展的变动趋势和差异, 在此基础上建立了计量经济模型, 定量分析了1996~2000年间不同区域建设用地扩展的主要影响因素.结果显示, 1989~2000年间, 虽然全国建设用地总体扩张速度加快了, 但其变化趋势在区域间存在明显的差异, 具体表现为东部地区有所减缓, 而中西部地区明显加速. 计量经济模型估计结果表明, 东部地区建设用地增速减缓主要是因为经济增长并没有引起人均建设用地的扩张, 建设用地已经向集约利用的方向发展; 而中西部地区建设用地增长加速主要是因为随着经济增长, 建设用地向平面扩张更快, 这可能同当地政策及当地相对便宜的地价有关. 因此, 经济增长带来的建设用地扩张和耕地减少可能在中西部地区会面临更严峻的挑战.     

1976-2015年柴达木盆地湖泊演变及其对气候变化和人类活动的响应

柴达木盆地众多的湖泊不仅对维持当地脆弱的生态环境具有极其重要的作用,而且中心盐湖也是重要的矿产资源.进入21世纪以来,受气候变化和人类活动的共同影响,盆地湖泊发生了一系列重大变化.为科学认识这一问题,选取了1976-2015年6期Landsat系列卫星影像,解译了该区域1 km²以上的湖泊水面,并分析了湖泊变化对气候和人类活动的响应.结果表明：柴达木盆地湖泊面积总体上存在扩张（1976-1990年）萎缩（1990-2000年）扩张（2000-2010年）萎缩（2010-2015年）4个阶段的变化过程,2010年湖泊面积最大,2015年湖泊又明显萎缩.就气候水文因素而言,湖泊面积变化主要受山区降水径流的影响.湖面变化与前3 a的降水径流关系最为密切.进入21世纪以来,气候变化与上游社会经济耗水、盐湖周边人为阻隔河湖连通、开采卤水、修建人工盐田、排放老卤等人类活动,对盆地中心湖泊的空间格局、面积都产生了显著影响,苦水沟、达布逊湖南部形成了新湖泊,鸦湖、团结湖面积显著扩大,东、西台吉乃尔湖逐渐萎缩、干涸,一里平湖由以前的干盐湖在2010年一跃成为盆地最大的湖泊.针对盐湖大规模开发产生的负面影响,提出了合理开发盐湖资源的建议.     

近30年来青藏高原羌塘地区东南部湖泊变化遥感分析

以多时相Landsat TM/ETM+影像、CBERSCCD影像和早期1∶10万地形图为数据源,选取羌塘高原东南部22个面积较大的湖泊作为研究对象,借鉴城市扩展研究的思路,引入变化强度指数和象限方位分析等方法,从面积、强度和空间分异特征等多个方面对该区湖泊近30年来的变化进行分析.结果表明,1975-2005年间研究区湖泊呈扩张趋势,总面积共扩大了1162.19km2;色林错扩张面积最多,达510.02km2,以北部扩张最为明显;国加轮湖扩张强度最大;造成区域内湖泊面积扩张的主要因素是冰雪融水量的增加、降水量的增多以及蒸发量的减少.     

全球变暖对长江洪水的可能影响及其前景预测

要长江流域近150a间发生的1870、1931、1935、1954与1998年特大洪水灾害损失严重;长江洪水是我国的心腹之患.1990年以来,长江大洪水高频发生,达6次.长江洪水的发生,除湖泊蓄洪功能减弱等因素外,与全球变暖有关.20世纪90年代为近千年中全球最暖的年代,水循环加快,长江中下游夏季降水量为近120a最多的十年,高出1961-1990平均值112mm;而降雨集中和大暴雨降水事件的增加是洪水增加的主要原因.区域气候模式模拟在CO₂倍增时,长江流域温度升高2.2℃,夏季降水增加10%-20%,气溶胶的增加可能使此值降低一些.考虑气候变暖可能促进潜在蒸发增加9%-15%的假定情景,计算在降水增加10%,蒸发增加9%条件下,最大洪峰流量在大通站将会达到8.4×10⁴ m³/s左右,己超过1998年洪峰流量;汉口站7.9×10⁴ m³/s,超过有记录以来所有的洪峰流量;而在宜昌站高达6.94×10⁴ m³/s,超过自有实测记录以来的除1896年和1981年以外所有的洪峰流量.假定情景的最高值出现在降水增加20%,蒸发增加15%时,大通站流量将达到9.45×10⁴ m³/s,超过该站近百年最大值,1954年的9.26×10⁴ m³/s;宜昌站将出现7.82×10⁴ m³/s流量,超过1882年以来所有实测记录值,但比1870年据洪痕推算的10.5×10⁴ m³/s仍有逊色.未来气候若继续变暖,降水量增加将给长江洪水防御带来巨大的压力.但上述估算是粗糙的,有一定的不确定性,需在以后的研究中进一步改进.     

中国328个城市的植被覆盖度长期变化特征及其驱动因子

城市绿地有助于促进城市居民健康,增强城市生态系统生物多样性,减轻环境污染,缓解城市热岛效应.然而城市植被盖度异质性高,量化难度大.本文利用30m分辨率的陆地卫星数据,研究了1990～2022年间我国328个城市植被覆盖度的变化.结果显示, 1990～2005年,由于城市内建筑容积率和不透水表面的增加,全国平均城市植被覆盖度由0.38降至0.35.此后,城市植被覆盖度开始逆转,到2022年增长至0.45,这种增长趋势在新建城区最明显. 2005年以前,平均城市植被覆盖度的降低主要是低植被覆盖区域的扩张造成的;此后,城市植被盖度的增加则表现为高植被覆盖区域的扩张.城市植被覆盖度变化趋势的转折与2004年以后国家陆续出台政策要求增加城市绿地覆盖度有关,城市国内生产总值与城市植被覆盖度变化呈现最高相关性.对于大城市和中等规模城市,影响植被覆盖度的前三个因子分别为国内生产总值、城市人口和气温.但对于干旱/半干旱地区的城市,植被覆盖度变化对气候因素(如降水)的敏感度更高.尽管近年来中国城市的总体植被覆盖度显著增加,但在小城市和大城市老城区的城市绿地仍有改善空间.     

20世纪90年代初东亚夏季对流层温差的年代际转折及成因

东亚夏季降水和环流在1979~2004年间的20世纪90年代初期发生了显著的年代际转折.基于三套探空资料与四套再分析资料,分析了东亚夏季对流层温度的年代际变化,结果表明:东亚夏季200~500 h Pa平均温度(upper tropospheric temperature,UTT)的南北向温差在1992年前后发生年代际减弱,表现为1992年之后中国35°N以南地区年代际变冷,中心位于长江流域,35°N以北年代际变暖,中心位于中国西北-蒙古地区.多种资料对比分析表明,JRA-25再分析资料在揭示东亚夏季对流层温度在20世纪90年代初年代际变化方面优于其他再分析资料.研究表明,20世纪90年代初东亚夏季UTT年代际变化的可能原因在于,ENSO周期由1979~1992年的5~6年周期占主导转变为1993~2004年的2~3年周期占主导,使得在1993~2004年间ENSO衰减年夏季出现的次数少于1992年之前,而ENSO发展年夏季次数增加,导致ENSO发展年夏季的SST强迫对东亚UTT的影响年代际增加,ENSO衰减年夏季SST的强迫作用年代际减弱,即东亚夏季UTT一致增暖的模态出现次数增加,南暖北冷的模态次数减少,UTT的差值表现为东亚南侧变冷,北侧变暖,进而导致东亚夏季温度南北向温差减弱.     

太湖流域东沈、西沈近百年汞的富集特征

通过对太湖流域的东沈、西沈沉积岩芯中汞（Hg）等金属元素的分析,研究了Hg的富集特征;在精确定年的基础上,计算了近百年来Hg的累积通量、人类活动导致的增量及累积通量变化,揭示了人类活动与降水等自然因素对东沈、西沈沉积物中Hg含量变化的贡献量．结果表明,近百年来,东、讥、西沈沉积物中Hg浓度呈持续上升趋势,人为贡献量占到沉积物中Hg浓度的2／3左右．20世纪早期,沉积物中Hg浓度的增加主要与邻近地区城市发展、化石燃料使用和西方工业革命导致的全球Hg的释放通量增加有关;20世纪30年代以来,沉积物中Hg的人为贡献量随着流域工业规模阶段性的变化而变化,总体呈增加趋势．20世纪70年代中后期至90年代中期,沉积物中Hg的人为污染程度最高;90年代中期以来,随着流域内重污染工业规模的压缩,沉积物中Hg的含量逐渐降低．     

现代青藏高原气候变化的几个特征

收集了1951~1998年青藏高原及其邻近地区217个地面测站的逐月气温, 最高、最低气温以及降水等要素的观测值, 探讨现代青藏高原的气候变化特征. 结果表明: (1) 青藏高原自20世纪50年代变冷至60年代, 之后又开始变暖直至90年代. 始于1935年的拉萨资料表明此站以40年代气温为最暖, 之后变冷到60年代, 60年代以后又开始增暖直到90年代, 拉萨90年代仍未达到40年代暖期气温. (2) 20世纪60年代以来青藏高原东侧和东南侧在3000 m以下存在一个变冷带, 85°~95°E间自南到北存在一个强变暖带. 变冷带和变暖带之间十分不连续, 存在着正、负交替的变化, 因而增暖不是随高度呈线性增加的. (3) 20世纪60年代以来, 高原自西南向东北以及3000 m以下东南地区存在一个降水减少带, 高原中心地区及3000 m以上西部为变暖而降水减少, 北部及南部为变暖而降水增加, 3000 m以下东南地区为变冷而降水减少.     

北京城市热岛的时空变化分析

利用1987、1999、2000、2001、2002和2005年六幅陆地卫星影像研究北京市规划区地表城市热岛（SUHI）．首先用决策树分类法进行分类,得到六幅不同时相的土地利用／覆盖分类图像．根据Artis＆Carnahan算法利用热红外通道的灰度值计算地表辐射亮温,基于分类结果进行比辐射率纠正,计算地表温度．通过分析北京市规划区1987～2005年间地表城市热岛的特征,发现不同土地利用／土地覆盖类型与地表城市热岛有密切关系;2001年、2002年和2005年影像中市区的热岛分布的破碎度增加,由原来的集中分布慢慢向周围扩散,并在市区中心植被覆盖高的区域出现蓝色“凉爽”区;地表城市热岛增加的区域与城市扩展区域一致,城市化过程是城市热岛面积不断增加的主要的原因．