生态系统服务权衡研究进展：从认知到决策

作为沟通自然生态系统与人类社会的重要桥梁,生态系统服务一直以来都是地理学、生态学等学科的研究前沿和热点。正确认知生态系统服务之间的关系,是开展多种生态系统服务可持续管理决策的前提,有助于人类福祉的全面提升。本文通过厘定生态系统服务权衡的概念内涵,梳理了生态系统服务权衡的空间、时间和可逆性特征,将多层次人类福祉的满足作为权衡的最终目标,视生态补偿为权衡决策的基本保障途径。生态系统服务权衡关系的识别依托于定量指标法和综合模型法,且权衡关系可能随时空尺度的推移发生改变;情景分析与多目标分析是生态系统服务权衡决策的有效手段。生态系统服务权衡多尺度关联、生态系统服务流与远程耦合、生态系统服务消费与生态补偿,成为当前生态系统服务权衡研究的重点方向。     

Quantitative Assessment of the Ecological Vulnerability of Baiyangdian Wetlands in the North China Plain

Quantitative assessment of vulnerability is a core aspect of wetland vulnerability research. Taking Baiyangdian (BYD) wetlands in the North China Plain as a study area and using the ‘cause-result’ model, 23 representative indicators from natural, social, sci-tech and economic elements were selected to construct an indicator system. A weight matrix was obtained by using the entropy weight method to calculate the weight value for each indicator. Based on the membership function in the fuzzy evaluation model, the membership degrees were determined to form a fuzzy relation matrix. Finally, the ecological vulnerability was quantitatively assessed based on the comprehensive evaluation index calculated by using a composite operator to combine the entropy weight matrix with the fuzzy relation matrix. The results showed that the ecological vulnerability levels of the BYD wetlands were comprehensively evaluated as Grade II, Grade Ⅲ, Grade IV, and Grade Ⅲ in 2010, 2011-2013, 2014, and 2015-2017, respectively. The ecological vulnerability of the BYD wetlands increased from low fragility in 2010 to general fragility in 2011-2013, and to high fragility in 2014, reflecting the fact that the wetland ecological condition was degenerating from 2010 to 2014. The ecological vulnerability status then turned back into general fragility during 2015-2017, indicating that the ecological situation of the BYD wetlands was starting to improve. However, the ecological status of the BYD wetlands on the whole is relatively less optimistic. The major factors affecting the ecological vulnerability of the BYD wetlands were found to be industrial smoke and dust emission, wetland water area, ammonia nitrogen, total phosphorus, rate of industrial solid wastes disposed, GDP per capita, etc. This illustrates that it is a systematic project to regulate wetland vulnerability and to protect regional ecological security, which may offer researchers and policy-makers specific clues for concrete interventions.     

塔里木盆地志留-泥盆纪岩相古地理及时空演化特征研究

近年来塔里木盆地志留—泥盆系油气勘探的发现,使其研究重新受到重视,但仍存在一些制约志留—泥盆系勘探的基础地质问题需要深入研究。通过对塔里木盆地周缘野外剖面、盆内钻井、岩芯详细的分析,在地层划分、对比的基础上,结合地震相研究成果,将塔里木盆地泥盆—志留系划分为3个沉积体系组（分别为陆相、海陆过渡和海洋沉积体系组）,进一步识别出8个沉积体系。在上述沉积相研究基础上,结合测井相、地震相的识别,对塔里木盆地志留—泥盆系岩相古地理特征及时空演化进行了详细研究,研究表明在志留—泥盆纪沉积演化过程中,岩相古地理分布特征在各个时期存在差异性,但在整个古地理演化过程中,又具有继承性。具体表现为:整个志留纪以陆棚、滨岸、潮坪沉积为主,沉积相带总体表现为南北向分带、东西向展布的格局;晚志留世—泥盆纪总体为滨海—潮坪环境,沉积相带较前期局限;晚泥盆世晚期为滨岸—潮坪环境,沉积区进一步缩小。这一系列研究成果的取得,将会为储层分布规律研究和油气预测提供基础地质资料。     

回族聚居地区新建型城镇空间增长格局研究——以宁夏吴忠市红寺堡镇为例

回族聚居地区新建型城镇一般是指西北民族地区在扶贫工程、生态移民工程、大村庄合并等补齐短板的小康社会建设中,在适宜生产生活区域建设的回族人口占比较大的新城镇,其受政府行为和城镇规划影响深刻,与普通城镇的空间自组织与他组织相结合增长过程有着明显区别。以宁夏中部扬黄新灌区吴忠市红寺堡镇为例,利用2005年、2010年和2016年3期遥感影像,运用土地利用动态度模型、空间自相关模型和核密度估算等方法,探讨回族聚居地区新建城镇的空间增长格局特征。结果表明：（1）红寺堡镇从早期居住用地占主体的用地模式逐步转变为居住-工矿仓储-公园绿地为主导的复合型用地模式,红寺堡镇作为新建城镇,城镇空间增长初期主要以公共服务与基础设施用地、商服用地、城市院落用地为主形成城市核心区,呈星型原始增长模式;随着城镇人口的增多,城镇空间增长速度加快,空间呈现轴带状及跳跃式的混合拓展增长,在城镇规划引导下,用地类型中公园与绿地等生态用地、以高层建筑为主的住宅小区和工矿仓储用地占比显著上升,用地模式逐渐向复合型用地模式转变。（2） Global Moran’s I指数研究显示,经过近10多年的城镇建设,尤其是在科学合理的城镇规划作用下,各用地类型的空间自相关在逐渐增强,空间格局呈现集聚态势;基于3次城镇规划及土地利用规划,以功能性用地的混合布局为特征,城镇用地的总体格局没有发生剧烈变化,仅在原有基础之上进行了微调,城镇空间增长趋于稳定,用地类型、用地结构比例趋于合理,新型小城镇建设成效初见端倪。（3）作为回族聚居小城镇,红寺堡镇区清真寺空间分布格局变化较小,总体呈现西南部相对密集,东北部相对稀少的特征,与各个时段内农业聚落大范围分布有密切关系;近些年镇区出现清真寺由低密度蔓延态势向高密度蔓延转变,这种变化主要受教派体系较多的回族文化特征影响,空间分布与各教派教众人口分布的随机性有较高的一致性。     

无人机影像三维重建在沙丘形态监测中的应用

沙丘形态监测对开展土地沙化防治工作具有重大意义。应用无人机,分别在2016年7月、2017年3月、7月和9月对青海湖克土沙区4个沙丘进行影像采集,借助PhotoScan软件进行三维重建生成高分辨率的沙丘正射影像和DEM数据,使用ArcGIS软件获取沙丘形态参数并分析变化。实验结果表明：基于无人机影像监测沙丘形态,具有可行性和准确性,正射影像精度较高,DEM数据通过校正后可正确反映沙丘形态,为逐天高精度监测变化提供了可能。     

环境规制、地方保护与中国污染密集型产业布局

污染密集型产业在促进区域经济增长的同时会对区域生态环境带来巨大威胁,其发展布局会受到地方保护和环境规制的双重影响。1980-2014年中国污染密集型产业的发展经历了缓慢增长、快速扩张和结构转型3个阶段,总体呈现“分散—集中—分散”的空间特征,中部省份是现阶段承接污染密集型产业转移的主要地区。通过建立区域属性模型、区域—产业交互项模型,定量分析环境规制、地方保护对污染密集型产业布局空间变化的影响,检验“污染避难所假说”和“波特假说”,发现环境规制和地方保护已成为污染密集型产业布局的重要影响因素,但存在显著的产业异质性和区域差异性;污染程度高的产业易受到环境规制的影响;相比高税收产业,高国有比重的产业更易受到地方的保护;环境规制和地方保护作为两种相反的力量,彼此之间相互抑制;环境规制的作用在东部地区比较突出,而中、西部地区地方保护的作用更为明显。为防止中西部地区成为污染密集型产业的“避难所”,应因地因时制宜制定差异化政策,促进经济与环境保护的协调发展。     

粤港澳大湾区背景下的珠三角城市群产业—人口—空间交互影响机理

在粤港澳大湾区成为国家战略的背景下,具有经济地理优势的“湾区”地带,因作为推动全球经济发展的重要增长极而举世瞩目。本文以其主要组成部分的“珠三角9市”为研究对象,通过建立向量自回归VAR模型,利用脉冲响应函数和方差分解方法,对该城市群发展进程中的“产业—人口—空间”交互影响机理进行分析。研究结果表明：珠三角城市群的产业发展对人口的吸纳作用在后期近乎消退,人口集聚对产业发展的促进作用在中后期也明显减弱,而空间扩展对人口集聚的影响效果比较有限且后期呈现负影响。基于上述结论可以判断,珠三角城市群产业、人口和空间要素之间具有短期间的互促发展效果,但是尚未形成城市群应具有的长期稳定的互促机制。为推进粤港澳大湾区建设,珠三角城市群应积极推动产业类型不断提升以集聚高素质人口,积极引导空间扩张与人口增长匹配发展,并构筑多层次且协同互补的产业空间,以此深化产业、人口和空间要素的协同发展格局。     

Modeling the Warming Impact of Urban Land Expansion on Hot Weather Using the Weather Research and Forecasting Model: A Case Study of Beijing,China

The impacts of three periods of urban land expansion during 1990–2010 on near-surface air temperature in summer in Beijing were simulated in this study, and then the interrelation between heat waves and urban warming was assessed. We ran the sensitivity tests using the mesoscale Weather Research and Forecasting model coupled with a single urban canopy model,as well as high-resolution land cover data. The warming area expanded approximately at the same scale as the urban land expansion. The average regional warming induced by urban expansion increased but the warming speed declined slightly during 2000–2010. The smallest warming occurred at noon and then increased gradually in the afternoon before peaking at around 2000 LST—the time of sunset. In the daytime, urban warming was primarily caused by the decrease in latent heat flux at the urban surface. Urbanization led to more ground heat flux during the day and then more release at night, which resulted in nocturnal warming. Urban warming at night was higher than that in the day, although the nighttime increment in sensible heat flux was smaller. This was because the shallower planetary boundary layer at night reduced the release efficiency of near-surface heat. The simulated results also suggested that heat waves or high temperature weather enhanced urban warming intensity at night. Heat waves caused more heat to be stored in the surface during the day, greater heat released at night, and thus higher nighttime warming. Our results demonstrate a positive feedback effect between urban warming and heat waves in urban areas.     

公路积水阻断与降雨关系的探讨

利用2011—2013年全国公路积水阻断资料,分析了公路积水阻断的时空分布特征,并对公路积水阻断与不同时效降雨的关系进行了探讨。结果表明,公路积水阻断事件发生时间主要集中在5—9月,其中7月最为频繁,公路积水阻断事件以07:00—14:00为第一多发时段,16:00—20:00为次多发时段。公路积水阻断与前24h内的降水关系更为密切。区域不同,公路积水阻断随各强度降水变化的特点也不尽相同。经过开立方根处理后的降水因子与公路积水阻断发生的频次服从于高斯分布。其中,区域1公路积水阻断与处理后的1h最大降水因子关系密切,相关系数大于0.91;区域2和3公路积水阻断与处理后的6h最大降水因子关系密切,相关系数均在0.8以上;区域4公路积水阻断则与处理后的24h最大降水因子关系密切,相关系数在0.75左右。对于任何一个区域,诱发公路积水阻断的不同时效降水都处于一个较大的空间。对于给定的降水量只能判断公路积水阻断发生的可能性大小。     

降尺度方法在东亚气候预测中的应用

东亚气候变异十分复杂,全球动力预测系统对该地气候异常的预测能力偏低,如何进一步提高东亚地区气候异常的预测水平是一个非常重要的科学和现实需求问题。为此,近些年一系列的动力和统计降尺度方法得以发展。本文主要回顾了这些降尺度方法在东亚气候预测研究和实时预测中的应用。首先,文中简要介绍了我国目前应用于实时预测的全球动力预测系统及其性能,这是开展降尺度的科学和技术基础;在此基础上,从区域模式物理过程参数化方案的评估与遴选、区域模式在东亚气候预测中的应用两个方面,对于动力降尺度方法的发展和应用做了回顾;在统计降尺度的综述中,本文主要关注了东亚夏季汛期和冬季气候异常的预测,特别是针对东亚冬季气候异常,本文中提出了新的高效的统计与动力相结合的预测方法。最后,展望了短期气候预测需要进一步深入研究的科学和技术问题。