探讨过去人地关系演变机制的"支点"概念模型

人地关系演变的历史、规律和机制是地理学研究的重要科学问题。在人类社会演化的不同阶段,人与环境相互作用的模式存在显著差异,揭示人地关系在时间维度上的演变轨迹和机制可为有效衔接古今人地关系研究提供重要依据。基于对过去人地关系研究案例的分析和总结,我们提出“支点”概念模型尝试解释人地关系演变的规律和机制。当特定区域人口数量增长到一定程度时,自然生态系统和人类社会系统达到平衡状态,随后的气候环境变化和人类活动变化都有可能打破其平衡状态。人类社会系统在面对生存环境变化压力时可能出现两种不同方式的响应：① 通过人口数量的调节适应生存环境变化而达到新的平衡,其特点是人与环境相互作用的模式（人类社会与自然生态系统平衡“支点”位置）不变;② 通过人类社会组织结构或技术革新方式使社会适应生存环境变化的“韧性”增强,体现为人与环境相互作用模式发生改变。随着时间的推移,社会韧性呈增强趋势,人地关系演变的主导因素也整体呈现由自然因素向人为因素的偏移。最后,以河南、山西和陕西三省仰韶文化时期（约公元前5000—公元前3000年）至周代（公元前1046—公元前256年）的人地关系研究为例,运用“支点”概念模型分析了其演变机制。     

北极科学考察计划简介

北极是全球变化最敏感的地区之一。由于全球变暖,北冰洋在最近几十年发生了明显的异常变化,对全球和我国气候都产生了重要影响。深入、持续地研究北极的海洋与海冰过程,探讨海洋与海冰变异对全球以及我国气候的影响成为当务之急。2007—2008国际极地年期间,在北冰洋中心区以及北极太平洋和大西洋扇区等关键海区,依托“雪龙”号破冰考察船,组织2008和2009年两个夏季航次的多国联合考察,参加其他国家的航次考察,系统观测海洋、海冰和大气变化,研究北极海洋和海冰快速变化对我国及全球气候系统的影响。1目的意义我国是北半球国家,处于中纬度地…     

基于框架式教学的活动设计——以“海—气相互作用及其影响”为例

框架是对教学任务概念化分解成的基本元素再构建的基本知识单元,框架元素具有整体性、连续性、渐进性的特征。基于框架式教学的活动设计是在知识框架的基础上,将教学活动融于框架,使活动亦具有整体性、连续性和渐进性,使基本知识框架内涵更深刻、更丰富。本文以上海版高中地理选择性必修1《自然地理基础》中“海—气相互作用及其影响”一课为例进行框架式教学及活动设计,以“基本知识框架—活动框架—深度知识框架”的路径,实现对地理概念与原理的深度学习。     

“第三极环境(TPE)”国际计划——应对区域未来环境生态重大挑战问题的国际计划

以青藏高原为核心的世界第三极地区,是全球最独特的地质—地理—资源—生态耦合系统之一,对中国、北半球乃至全球环境变化具有重要的影响。同时,第三极地区对全球环境变化及周边人类活动的影响亦有敏感响应,同南极和北极一样受到科技界的高度重视。2009年,"第三极环境(Third Pole Environment,TPE)"国际计划正式启动。该计划以"水—冰—气—生—人类活动"之间的相互作用为主题,旨在解决第三极地区过去环境变化的时空特征、冰圈与水圈相互作用及其灾害过程、生态系统对环境变化的影响和响应、人类活动对该地区环境变化的影响及该地区环境变化的适应对策等科学问题,以揭示第三极地区环境变化过程与机制及其对全球环境变化的影响和响应规律,从而为提高这一地区人类对自然的适应能力和实现人与自然和谐相处服务。该计划自启动以来,以TPE科学委员会及TPE项目办公室为依托,,有效执行各种实施方案,已经在第三极冰川变化、季风与西风相互作用、台站建设、数据共享及人才培养等方面取得了很大的进展。今后,将进一步扩展研究领域和研究地区,与未来地球计划(Future Earth)相对接,为第三极地区生态环境改善和社会经济发展作出更大贡献。     

湿地景观变化过程与累积环境效应研究进展

湿地在流域中处于水陆交错的特殊过渡区域,是地表重要的景观覆盖类型和生态系统。湿地具有独特的水文、土壤和植被特征,在维护区域/流域生态平衡和环境稳定方面发挥巨大作用。湿地景观变化过程主要表现为景观格局和过程在时间和空间尺度上的相互作用过程。该过程对系统的能量流动、物质循环以及物种迁移产生作用,对地理环境也产生巨大环境效应。湿地景观变化与土地利用/覆盖变化紧密相关,与人类活动影响息息相联。至今,人类已把天然的湿地景观格局改变为受人类支配的土地利用格局。自然湿地景观格局的变化过程对湿地生态系统以及其他系统的生物多样性、初级生产力产生显著影响,对局地、区域及全球气候环境、水文环境、生物多样性等方面产生显著而深刻的影响。湿地景观变化是全球变化研究的重要内容,尤其对认识全球气候变化、土地利用/覆盖变化和生物多样性变化的区域响应具有重大意义。     

社会-生态系统适应性治理研究进展与展望

社会—生态系统（SES）由社会子系统、生态子系统及两者的交互作用构成,具有不同于社会系统或生态系统单独具有的结构、功能和复杂特征。社会—生态系统适应性治理旨在通过适应性的社会权利分配与行为决策机制,使社会—生态系统能够在动态条件下可持续地保障人类福祉。适应性治理理论的形成受到“公共池塘资源管理”“韧性”和“治理”3方面理论的影响,并为“转型治理”与“协作治理”提供了建构基础。该理论具有以下3个主要目的：① 理解和应对社会—生态系统多稳态、非线性、不确定性、整体性以及复杂性;② 建立非对抗性的社会结构、权利分配制度以及行为决策体系,匹配社会子系统与自然子系统;③ 通过综合方法管理生态系统,使其可持续提供生态系统服务。因此,面对人类行为主导地表过程的“人类世”,实现适应性治理有助于应对社会—生态系统的复杂性与不确定性。鉴于中国的生态环境正处于迅速变化时期,且中国与世界各国间的相互影响日益复杂,未来研究可重点关注以下3个方面：① 理解耦合系统的多元互动过程,增强适应能力;② 强调社会—生态系统的整体性研究;③ 提高环境变化背景下理解和预测系统动态的能力。     

中国国际河流水文地理研究进展

中国发育了亚洲主要的国际河流,丰富的跨境水资源在区域“水—能源—粮食—生态”安全维持中发挥着重要作用。近几十年来,受全球气候变化特别是大规模水利水电工程建设驱动,国际河流区水文及生态过程变化与跨境影响等问题备受关注。国内对这些问题的研究,重点聚焦于水文及生态过程变化规律与变化归因、跨境影响与安全风险调控,探讨跨境流域“水—能源—粮食—生态”纽带关系,构建适应全球变化的跨境水资源协调机制等方面,取得了突出的研发成效。面对全球变化影响下日益突出的跨境水安全与生态安全风险问题,国际河流的水文地理研究,更需要借助空天地一体化精准监测技术、现代空间地理信息技术和智能技术等,通过提供可量化、可参与、可公开的研发成果,更好地为国家对国际河流的合理利用与地缘合作、健康维持与风险管控、跨境水外交与环境外交等提供科学依据和决策支持。     

基于因果网络的黄河流域植被变化归因分析

人类与自然耦合系统是一个充满大量非线性互馈关系的复杂巨系统。当前对系统内单要素和静态特征的研究,虽有助于理解某个时刻的系统状态,却不能完整地表达其内部不同要素间错综复杂的关联。论文着眼于黄河流域区县尺度植被变化归因(以叶面积指数LAI作为表征植被的指标),综合利用人类—自然耦合系统多源数据和因果诊断方法,构建黄河流域LAI复杂因果网络。通过复杂网络统计方法对网络节点、结构特征进行分解,揭示影响流域LAI变化的关键要素及其空间分布特征。研究结果表明：① 1990—2018年流域LAI以1.3%/a的速率增长,增长速率在空间上由东南向西北逐渐递减。② 在网络视角下,降水量、气温、饱和水汽压差、农业用地、城镇化率和粮食产量为影响流域LAI变化的关键要素。③ 自然要素(如降水量和气温等)主导了流域内259个区县的LAI变化;社会经济(如城镇化率和粮食产量等)和土地利用类型(如林地和草地等)要素主导了流域内76个区县的LAI变化,主要集中于黄土高原且影响强度远大于自然要素。研究在人类—自然耦合系统框架下构建了黄河流域植被变化多层互馈网络,综合认知流域植被演变的自然和社会驱动力,为理解自然—社会系统复杂的互馈关系提供了一种新的思路和方法。     

土地系统多主体模型的理论与应用

土地变化科学是理解人类—自然耦合系统的交叉学科研究方向。多主体模型（ABM）作为过程导向模型,对揭示土地变化驱动力,理解土地变化过程有重要作用。本文从理论、应用与建模框架三方面出发,总结了ABM理论基础和相关概念;阐述了ABM在城市和农业土地系统两方面的应用与发展,进一步介绍了横断山区退耕还林ABM研究案例;在梳理ABM建模协议的基础上,提出了主体视角的土地系统ABM建模框架和实施流程。在城市土地利用方面,ABM研究从最初基于景观研究城市扩张,到研究城市内部居住分隔,规划分区,生态功能等多方面;在农业土地利用方面,ABM应用则呈现出更加多样化和个性化的特征,包括农民行为、农户决策、种植系统、农业政策等。相比于传统模型,ABM因其依靠本地知识与数据而使得其构建更为复杂,且不易推广;但因其独特的自下而上模型构架,在探究土地变化驱动力、刻画人类行为对自然环境影响等方面具有不可或缺的作用。     

黄河流域天然径流量突变性与周期性特征

突变性和周期性是水文时间序列的两个重要特征。黄河流域面积广阔，各区域水文水资源系统演变规律各不相同，它们的突变和周期变化及其形成的物理机制遍异，因此系统分析各区域水资源突变性和周期性特征及其影响机制具有重要意义。把黄河流域划分为15个区域，计算出各区域1951—1998年的年天然径流量系列。利用Mann-Kendall非参数检验方法检测黄河流域各区域年天然径流量的突变年份，结果表明各区域的突变年份不完全一致，主要在1953—1955年、1979—1983年、1991—1993年等发生了突变，这些突变与北半球气候突变具有一致性，且由于下垫面改变、人类活动等影响而复杂化。利用Morlet小波分析各区域年天然径流量的变化周期，发现主要存在3～4a、7～9a、11a的周期，形成这些周期的物理因子有太阳黑子、海—气相互作用和下垫面因素等。通过分析黄河流域主要产流区不同时段小波系数变化，发现20世纪80年代之后年径流量主要以短周期变化。     

重庆金佛山岩溶区表层岩溶生态系统CO2浓度分析

以重庆金佛山林地、裸地表层岩溶生态系统CO2浓度的实际观测资料为基础,探索表层岩溶系统CO2浓度变化规律.结果显示,这种变化与土壤温度有密切关系,林地与裸地各个层次土壤的CO2浓度与土温呈一致性变化,这构成了表层岩溶生态系统对外界条件的灵敏响应.研究进一步揭示了林地植被平抑这种动态效应,而裸地则响应于温度变化.     

A meta-analysis of the impacts of forest logging on soil CO_2 efflux

Soil CO_2 efflux, the second largest flux in a forest carbon budget, plays an important role in global carbon cycling. Forest logging is expected to have large effects on soil CO_2 efflux and carbon sequestration in forest ecosystems. However, a comprehensive understanding of soil CO_2 efflux dynamics in response to forest logging remains elusive due to large variability in results obtained across individual studies. Here, we used a meta-analysis approach to synthesize the results of 77 individual field studies to determine the impacts of forest logging on soil CO_2 efflux. Our results reveal that forest logging significantly stimulated soil CO_2 efflux of the growing season by 5.02%. However, averaged across all studies, nonsignificant effect was detected following forest logging. The large variation among forest logging impacts was best explained by forest type, logging type, and time since logging. Soil CO_2 efflux in coniferous forests exhibited a significant increase(4.38%) due to forest logging, while mixed and hardwood forests showed no significant change. Logging type also had a significant effect on soil CO_2 efflux, with thinning increasing soil CO_2 efflux by 12.05%, while clear-cutting decreasing soil CO_2 efflux by 8.63%. The time since logging also had variable effects, with higher soil CO_2 efflux for 2 years after logging, and lower for 3-6 years after logging; when exceeded 6 years, soil CO_2 efflux increased. As significantly negative impacts of forest logging were detected on fine root biomass, the general positive effects on soil CO_2 efflux can be explained by the accelerated decomposition of organic matter as a result of elevated soil temperature and organic substrate quality. Our results demonstrate that forest logging had potentially negative effects on carbon sequestration in forest ecosystems.     

散射辐射对西藏高原高寒草甸净生态系统CO2交换的影响

2003~2006年在当雄草原站用涡度相关法对西藏高原广泛分布的高寒草甸生态系统的碳通量和常规气象数据进行了连续观测。基于这些数据,根据净生态系统CO₂交换量(NEE)对晴朗指数(k)和土壤温度的响应特征,分析了净生态系统CO₂交换量与散射辐射之间的关系。依据地面接受的散射辐射量把天气划分为云隙天、晴天和多云天。结果表明,散射辐射不能提高西藏高原高寒草甸生态系统的碳吸收水平。该生态系统的碳收支过程主要受光合有效辐射控制,碳排放过程主要受土壤温度控制;且NEE随k的变化趋势受散射辐射的影响较小,生态系统碳收支更多地受太阳辐射对土壤强烈加温的影响。三种散射辐射天气条件下,NEE随k的变化趋势基本一致,先增加后减小;NEE达最大值时的土壤温度皆为15℃左右,k值皆为0.7~0.8。     

从地质时期大气CO_2浓度与温度的对应关系分析现代气候变暖不确定性

气候变化问题是近年来国际社会所关注的热点,对于近代全球是否在变暖？以及驱动变暖的因素到底是什么？是自然过程还是人为作用？科学家们一直对此有着不同的见解.政府间气候变化专门委员会（IPCC）认为现在全球变暖是因为人类活动排放了大量CO2,其浓度增加而导致增温,但是很多科学家并不赞同.为了理清这一问题,本研究整合了近年来有关地质时期及现代大气CO2浓度与温度的关系数据,对其进行了梳理分析,结果显示不论是从地质年代的长尺度上来看,还是从近代的短尺度上来看,CO2浓度变化与全球气温变化之间都不存在一个足以令人信服的关系,因此,以此证明现在温度的增加是由于CO2浓度增加所引起的是不科学的.关于温度变化的驱动因子还存在很大的不确定性,也就不能明确地判断大气温度增加的主导因素是自然过程还是人为作用.     

西安南郊不同人工植被下土壤CO2浓度研究

 利用红外CO2监测仪对西安南郊不同植被、不同深度条件下的土壤CO2浓度进行了多次昼夜观测。观测结果表明:从早8:00到次日早8:00,土壤CO2浓度具有从低到高再到低的昼夜变化规律,这种变化特点与昼夜温度变化基本一致,但两者在时间上并不完全同步；土壤CO2浓度从总体来看是白天和夜间很接近；松树林下的土壤CO2浓度大于草地土壤CO2浓度,草地土壤CO2浓度大于竹林下的土壤CO2浓度。     

额济纳绿洲胡杨的光合特征及其对光强和CO2浓度的响应

以额济纳绿洲胡杨(Populus euphratica Oliv)为研究对象,用美国Li-cor公司生产的Li-6400便携式光合作用测定仪测定其光合速率的日变化及控制光强、CO2浓度和温度等环境因子,阐述了光合速率对光强和CO2浓度的响应特征。结果表明:在生长季胡杨阳叶光合速率的日变化呈现双峰曲线,具有明显的光合“午休”现象,但胡杨阴叶光合速率的日变化呈单峰曲线。光照、温度和CO2浓度皆对胡杨的光合作用有显著的影响。在控制环境条件下,光合速率随光强或CO2浓度的升高而增大,分别遵循Farquhar模型和Michaelis-Menten模型;在不同CO2浓度下,光饱和点随CO2浓度的升高而增大,表观量子效率和光补偿点则随CO2浓度的升高而减小,但在相同的CO2浓度条件下,阳叶的光补偿点高于阴叶;在不同光强下,表观羧化效率也随光的增强而增大。CO2补偿点随光强的增强而有所下降,且在同等光强条件下,阴叶的CO2补偿点大于阳叶。     

湿地生态系统碳储存和温室气体排放研究

湿地生态系统是地球上重要的有机碳储库, 湿地植被和土壤碳储量丰富、碳密度高。湿地还是CO₂、CH₄和N₂O等温室气体的源和汇。近百年来,由于土地利用,特别是农业开发和泥炭开采,导致大面积湿地被排干,并排放大量温室气体。多项研究表明湿地保护和恢复能促进碳积累和减少温室气体排放,通过对国内外有关文献的分析,针对近年来科学界普遍关注的湿地生态系统碳储量、碳平衡和土地利用对温室气体排放的影响、湿地与全球气候变化关系等方面的问题进行了初步探讨。     

中国西南地区川西云杉径向生长与水分利用效率动态变化（英文）

Elevated CO_2 level in the atmosphere is expected to improve the tree growth rates and intrinsic water-use efficiency(i WUE).Although current results inferring from tree rings found the tree growth decline in water-limited area,it is still unclear whether spruce trees in humid southwestern China benefit from the increasing CO_2.In this study,tree-ring width data were used to investigate the tree radial growth rate of Chuanxi spruce(Picea likiangensis var.balfouriana).Moreover,combining with the tree-ring carbon isotope date,we analyzed the physiological responses of Chuanxi spruce to rising CO_2 concentrations in the atmosphere(C_a)associated with climatic change in southwestern China.From 1851 to 2009,i WUE of Chuanxi spruce rose by approximately 30.4%,and the ratio of atmospheric CO_2 to leaf intercellular CO_2 concentration(C_i/C_a)showed no significant trend in the study area.The result suggested that Chuanxi spruce used an active response strategy when C_a was significantly increased.i WUE showed a significant increasing trend in parallel with tree radial growth,indicating that the increasing i WUE resulted in an increase in radial growth.These results suggest that spruce forests in southwestern China have not shown declining trends under increasing C_a and climate change scenarios,in contrast to trees growing in water-limited areas.Therefore,spruce forests benefit from the increasing CO_2 in the atmosphere in the humid areas of southwestern China.     

准噶尔盆地西北缘梭梭、假木贼、盐穗木群落土壤呼吸特征比较

干旱区是对气候变化较敏感的特殊而重要的地理单元,研究干旱区的土壤呼吸及其影响因素对于深入理解全球碳循环具有极其重要的意义.根据2006年5～10月对准噶尔盆地西北缘梭梭、假木贼、盐穗木等三种主要荒漠植物群落的土壤呼吸速率及主要环境因子的逐月监测资料,分析了梭梭、假木贼、盐穗木等群落土壤呼吸速率的差异及对温度、土壤含水量变化的响应.结果表明:这三种荒漠植物群落土壤呼吸速率日变化随温度升高而上升,日动态均呈单峰型特征,最高值皆出现在14:00,最低值出现在早晨8:00,土壤呼吸速率最大值出现时间提前于气温最高值出现的时间.三种植物群落土壤呼吸速率的月变化特征具有一致性,呈现单峰曲线,与近地面气温的变化趋势基本一致.在植物生长季,按平均土壤CO2释放速率、季节变幅大小排序为:梭梭群落假木贼群落盐穗木群落,群落间土壤呼吸速率差异显著,群落内不同季节土壤呼吸速率差异不显著.假木贼和盐穗木群落土壤呼吸速率日变化与近地面气温、地表温度和5 cm土壤温度具有极显著相关性,与10 cm土壤温度具有显著相关性,拟和关系均符合三项式函数关系(P<0.01).梭梭和盐穗木群落与20～30 cm、30～40 cm层土壤含水量呈显著相关水平.     

中国一次能源消费的碳排放区域格局变化

作为世界能源消费大国,中国的碳排放问题不仅体现在总量的增长方面,而且也体现在碳排放的空间格局变化方面。本文试图通过产业-能源关联和能源-碳排放关联两个基本评价模型,解析中国碳排放区域格局的变化。分析的结果表明:第一,产业结构的演进不仅决定着地区经济发展的基本状态,而且同样决定着国家一次能源消费空间的基本格局;第二,地区产业结构多元化程度越是走向成熟,其一次能源消费的增速也就越是减缓;第三,缓慢的一次能源消费结构变化是难以实现地区碳排放增长有效控制的关键。