流域系统综合模拟与情景分析——自然地理综合研究的新范式?

在全球环境变化和经济快速发展的背景下,经济发展与资源环境保护之间的矛盾日益激化,为解决或减弱这一矛盾,管理者需要新的知识体系和科学的决策工具。自然地理综合研究以自然地理要素空间变化及交互过程为主要研究内容,肩负着提供管理者所需新知识体系和科学决策工具的责任。流域作为空间上相对封闭的自然地理单元,其相对独立性为管理者的决策提供了天然的空间单元。流域内各地理要素的空间分布及其过程的交互机理自然成为管理者解决日益激化的矛盾所需的新知识体系,而流域系统综合模拟恰恰为建立这样的知识体系提供了极为有效的研究方式;在管理者评价各种决策的成效时,必须知道各种决策所产生的经济和环境效益,基于流域系统综合模拟的情景分析为管理者提供了所需要的科学决策工具。因此,从解决经济发展与资源环境保护之间矛盾的角度出发,流域系统综合模拟与情景分析应该成为新时代背景下自然地理学综合研究的新范式。文章结合2个小流域情景分析的研究案例,探讨了以流域系统综合模拟与情景分析为核心的现代自然地理综合研究需要解决的科学挑战,即流域系统综合模拟的系统化、空间化、定量化、易用化和决策化。     

基于地理模拟方法的昆明市空间拓展情景分析

改革开放以来,西部高原湖滨城市经历的快速城镇化进程给湖泊流域带来了较为严重的生态环境问题,未来城市空间发展政策的调整需要关注城市空间拓展对区域生态环境的影响。以位于滇池湖滨地区的昆明市为例,设定6种不用的城市空间拓展政策情景,应用SLEUTH模型预测了6种情景下未来20年的城市空间格局,采用空间指数和空间分析方法对预测结果进行了分析评价。结果表明：昆明市城市建成区具有典型的摊大饼式空间拓展模式,城市道路网对城市形态具有重要的影响。6种情景模式下未来昆明市建成区空间格局既有相似性,也表现出显著的差异。城市建设用地空间格局总体上呈集约、紧凑型的发展趋势。生态保护与城市发展管制相结合的政策情景对滇池湖滨地区的景观影响最小。多中心城市发展格局和城市发展管制相结合的政策情景对城市总体空间规模的控制具有明显的效果,但不宜在湖滨地区实施。滇池湖滨地区需要划定景观或生态保护区,严格禁止城市建设用地对湖滨用地景观的占用与分割。滇池湖滨以外的区域,适宜执行生态保护与城市发展管制相结合的多中心发展模式。     

济阳拗陷内王判镇潜山带奥陶系成藏条件分析

王判镇潜山带发育白桥、任凤、王判镇3条深大断裂,自北向南分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ排山,奥陶系圈闭形成时间早于石炭—二叠纪二次生气运聚期。该区火山活动频繁,火成岩广布。奥陶系储集条件好。济阳地堑和曲堤地垒二次生气中心的煤成气对本区贡献不大。Ⅰ,Ⅱ排山中—东北部也为煤成气二次生气中心,具备煤成气气源条件,石炭—二叠系泥岩和铝土质泥岩、灰岩为优质的盖层,是寻找煤成气及其与幔源气混源气的有利场所。Ⅲ排山不具备煤成气气源条件,而具备幔源气气源条件,是寻找幔源气的有利场所。     

基于地理大数据和多源信息融合的区域未来人口精细化空间分布模拟研究——以珠江三角洲为例

首先采用队列因素法和CA-Markov模型对区域未来人口规模和土地利用格局进行模拟预测,并结合POI地理大数据,利用多源信息融合法构建区域未来人口精细化空间分布模拟模型,以珠江三角洲城市群2030年各区县精细化的人口空间分布预测进行实证分析。结果表明：① 采用队列因素法进行珠江三角洲各区县人口规模预测的相对误差大部分在5%以下,基于CA-Markov模型土地利用模拟的Kappa系数达到0.97;② 珠江三角洲城市群精细化的人口空间分布模拟数据与实际人口数据的拟合趋势线R²达到了0.90,模拟效果优于Worldpop数据集,体现了POI地理大数据与多源信息融合在精细化人口空间分布模拟上的优势;③ 珠江三角洲未来人口呈现由中心向外围扩散和递减的空间分布格局,空间差异显著且较为稳定,70%的人口集中在广州、深圳、东莞和佛山等核心城市。     

基于CA-Markov模型的长吉示范区土地利用格局多情景预测研究

吉林省长吉产业创新发展示范区位于我国东北地区的地理中心,是实施新一轮东北振兴和吉林省融入国家“一带一路”倡议的重要地区,该区土地利用变化对于生态环境变化及区域经济、社会发展有重要影响。本研究以Landsat TM/OLI和ZY-3遥感影像为数据源,获取长吉示范区1990年、2000年、2010年和2015年土地利用数据,分析示范区土地利用动态趋势,并利用CA-Markov模型预测了自然发展和生态规划两种情景下的2040年土地利用格局。结果表明,1990~2015年期间,约有288.14km^2的林地转化为耕地,同时有200.29km^2的耕地转化为建设用地。自然发展型情景预测结果显示,到2040年,长吉示范区森林面积将继续萎缩,湿地、耕地损失严重,建设用地显著扩张。生态规划型情景预测结果表明,如采取积极的生态保护和恢复措施,到2040年,示范区森林面积将恢复至910.17km^2,湿地将得到有效恢复,优质农耕区得到保护,同时保证了区域城镇化的发展。通过本研究中不同土地利用发展情境的模拟,可为示范区土地规划、生态保护和区域可持续发展提供决策依据。     

不同土地-气候情景下三江源地区产水和水土流失评价（英文）

探讨三江源地区产水和土壤保持对整个青藏高原地区、黄河流域、长江流域及澜沧江流域的生态稳定和人类社会的可持续发展具有重要意义。以4期(2000年、2005年、2010年、2015年)土地利用现状数据、降水及气温日值数据集、1∶1000000中国土壤数据库为研究的数据源,结合居民点、道路、河流等矢量数据及人口、经济栅格数据集和CCSM4通用气候模式预测成果数据,以三江源地区为案例区,基于FLUS模型和降尺度校正方法设计4种土地利用发展情景和2种气候变化情景,应用InVEST模型对研究区域2030年不同情景下的产水和土壤侵蚀进行定量模拟。结果表明:(1)不同土地利用发展情景下,草地仍然是三江源地区的优势土地利用类型,面积占比始终大于67%。(2)RCP4.5气候情景下,年产水量和土壤侵蚀量增加幅度分别超过7%和3.9%;RCP8.5气候情景下,年产水量和土壤侵蚀量的减少幅度分别超过3.3%和1.3%。(3)气候变化在产水量和土壤侵蚀量变化中起主导作用。气候变化对产水量变化的贡献率高达89.97%–98.00%,对土壤侵蚀模数变化的贡献率在60.49%–95.64%之间;而土地利用类型变化对区域产水量变化的贡献率仅在2.00%–10.03%之间,对土壤侵蚀模数变化的贡献率在4.36%–39.91%之间。因此,三江源地区土地开发策略应综合考虑区域发展、退耕还林还草的投入及产生的生态效益等多方面问题。     

气候变化情景下青海湟水流域径流变化的HIMS模拟分析

基于国产HIMS(Hydro-Informatic Modeling System)模型,以青海湟水流域为研究区域,利用1986-2000年33个雨量站和8个气象站的逐日降水和气温数据,对其径流变化进行模拟;选取流域内6个水文站同期的实测径流数据,进行参数率定及验证。结果表明:HIMS模型日、月率定及验证结果良好,在湟水流域具有良好的适用性。在此基础之上,分析了湟水流域1961-2010年降水及气温的变化趋势,并对不同气候变化情景下的水文响应(径流量)进行模拟分析。结果显示气候变化对湟水流域径流量变化趋势影响显著,随气温升高和降水量的减少,径流量呈明显的减少趋势,反之,呈增加趋势。     

Estimating rupture scenario likelihood based on dynamic rupture simulations: the example of the segmented Middle Durance fault, southeastern France

The Middle Durance fault system, southeastern France, is a slow active fault that produced moderate-size historical seismic events and shows evidence of at least one   M _w ≳ 6.5  event in the last 29 000 yr. Based on dynamic rupture simulation, we propose earthquake scenarios that are constrained by knowledge of both the tectonic stress field and of the 3-D geometry of the Durance fault system. We simulate dynamic rupture interaction among several fault segmentations of different strikes, dips and rakes, using a 3-D boundary integral equation method. 50 combinations of reasonable stress field orientations, stress field amplitudes and hypocentre locations are tested. The probability of different rupture evolutions is then computed. Each segment ruptures mainly as a single event (44 per cent of the 50 simulations test in this paper). However, the probability that an event triggers simultaneously along three segments is high (26 per cent), leading to a potential rupture length of 45 km. Finally, 2 per cent of the simulations occur along four adjacent segments, producing the greatest total rupture length of 55 km. The simulation results show that the southernmost segment is most easily ruptured (40 per cent), because of its favourable orientation with respect to the tectonic stress and of its favourable location for interaction with the other segments. South-bound unilateral propagation is slightly preferable (41 per cent), compared to north-bound unilateral and bilateral propagation modes. Although, these rupture scenarios cannot be directly translated into probabilities of occurrence, they do provide a better insight as to which rupture scenarios are more likely, an important element to better estimate near-field strong ground motion and seismic hazard.     

论南海海洋治理——基于墨家哲学在新型国际关系上的嵌入

立足于中国哲学与地缘政治相融合的视角,通过解构地缘政治视角下的南海海洋治理问题,对比分析百家争鸣中墨家哲学对南海治理的价值作用,针对南海海洋治理提取墨家哲学的理念要点,尝试构建墨家哲学在南海海洋治理上的实践指导体系,研究表明：1）域内治理目标的不清晰和治理保障的不落地,以及域外大国的介入和国际组织发挥的作用有限,共同造成南海海洋治理的困境。2）南海海洋治理以自然海洋与人文海洋的统一为治理客体,以主权国家为最主要的行为主体,需要国家主体间的协同治理。3）从墨家哲学中提取1个核心要点、3个指导要义和4个关键要素,应用于南海海洋治理。在战略功能上以“兼爱非攻”和“义利一体”为价值取向,打破现实主义国际关系局限,以“功利主义”和“志功合一”为行为标准,促进新型国际关系合作;在实操路径上,要嵌入墨家哲学的“法”要素,以规范和标准为牵引,并嵌入墨家哲学的“求”“节”“巧”要素,以科技创新为驱动。     

燃煤过程中有害元素转化机理研究进展

综述了煤中有毒、有害元素经燃烧之后的存在形式与去向,元素在燃烧过程中的热解释放行为及其转化机理;强调煤中无机组分为主要存在许多有毒、爱元素在燃烧过程中会释放出来,然后再分异扩散到各种燃烧产物之中,地民人体廷民危害;指出今后研究不仅限于煤中有毒、有害元素的形成机理,更应侧重对燃烧产物中毒、有害元素的分异与去除方法作进一步的研究与试验,力求使燃煤对环境与人体健康产生的危害降低到最低程度。