近50 a来民勤绿洲-荒漠过渡带气候变化及沙尘天气特征

 根据近50 a民勤绿洲-荒漠过渡带气象和风沙观测资料,对过渡带温度、降水、蒸发量、相对湿度、风沙活动等气候要素进行了系统的分析。结果表明,近50 a过渡带平均增温率为0.009 ℃·a-1,20世纪80年代后增温显著,增温率高达0.025 ℃·a-1,增温主要发生于冬、春两季; 降水呈波动上升趋势且年际稳定性增强,近8 a与60年代相比,增加幅度达27.45%,增加主要发生于春、秋两季; 蒸发量减少,相对湿度线性增加; 受气候变化,沙尘暴在近50 a持续减少,而扬沙和浮尘天气与人为干扰关系密切,存在波动和反弹; 气候变化对过渡带退化植被的恢复与重建以及沙漠化的逆转将起到正面作用。     

陕北长城沿线地区土地退化态势分析

以陕北长城沿线农牧交错区为例，运用遥感与GIS技术，定性与定量相结合的方法，对研究区1985－1998年土地利用类型转换及土地退化时空规律，趋势和机制等进行了评价与分析。研究表明：该区土地退化的主导类型及土地沙漠化。从成因分析，土地沙漠化主要是长期以来的人口超载，不合理的土地利用方式和高强度的土地开发行为激发了地表自然过程伯退化性演替，致使潜在的自然环境脆弱怀转化为现实的破坏。过去13年土地退化程度部体上在不断剧，而且退化类型正向多样化发展。最后，依据评价与分析结果，进一步对该区土地退化防治和沙漠化土地生态恢复的措施与对策进行了讨论。     

Topography-Controlled Soil Water Content and the Coexistence of Forest and Steppe in Northern China

The semi-arid forest-steppe ecotone in China is characterized by a patchy pattern of forest and steppe, with forest patches restricted to shady slopes. To address the effect of topography on forest distribution through regulation of available water, we calculated evaporation as a function of slope aspect and inclination. Field vegetation records from randomly selected sites with minimum slope inclination were used to test the simulated forest distribution. Seasonal and diurnal changes of surface soil temperature and moisture of shady and sunny slopes were recorded. Soil water content was measured during two growing seasons on both sunny and shady slopes with the same forest type at three sites located along the mean annual precipitation (MAP) gradient. Evaporation decreases with slope inclination on shady slopes, but increases with inclination on sunny slopes. The shady slope received 35% of the annual direct solar radiation received by the sunny slope when the slope inclination was 25°, and the contrast in annual direct solar radiation between the shady and sunny slopes further widens as slope inclination increases. Steeper shady slopes can support forests in dryer climates, with log-linear regression revealing a minimum slope inclination for forest distribution along the MAP gradient. The simulated minimum slope inclination for forest growth was larger than the observed minimum inclination, and the difference was greater in wetter conditions. A larger forest area fraction was considered to lead to a reduction in soil temperature and evaporation, as verified by soil temperature and moisture records and soil water content measurements. The slope-specific forest distribution in the semi-arid region of China can be explained by a topography-controlled soil water supply. Lower evaporation, resulting from lower direct solar radiation on shady slopes, allows shady slopes to retain a water supply sufficient for sustaining forests, and the existence of forests on shady slopes further reduces evaporation. Different tree species coexist at the xeric timberline due to regulation by slope inclination and aspect.     

新疆于田绿洲-荒漠交错带土地利用/覆盖变化的社会驱动力研究

以新疆于田绿洲为例，在遥感手段对图形分析的基础上，根据景观特征为于田绿洲土地利用／覆盖变化（LUCC）的具体表现提供空间分析功能。结合统计资料和调查数据，从经济发展、人口增长、政治经济政策3个方面分析影响研究区LUCC的主要社会影响因子。结果表明：20世纪90年代以来，于田县人口数量增长是研究区LUCC2最主要影响因素，其次是牲畜头数的增长以及采樵量的变化。开荒和撂荒面积对区域的土地利用变化影响也很大。     

绿洲—荒漠交错带地下水位分布的遥感模型研究

以利用卫星遥感数据评价干旱区绿洲－荒漠交错带地下水位的分布作为主要研究目的，使用波段Landsat-7ETM 图像，用遥感－数学－模型学融合的研究方法，在实地考察地下水位，土壤水分和其他辅助资料的基础上，建立土壤水分和地下水位的实验方程，提出了评价地下水位分布的遥感模型－GLDRS模型。利用GLDRS模型对新疆策勒绿洲－荒漠交错带进行了实地验证，结果表明，研究结果符合实际，GLDRS多波段模型优越单波段模型，理论地下水位和实测地下水位之间的相关系数为0．901。     

基于GIS的东北农牧交错带土地利用变化的生态环境效应案例分析

利用遥感数据，相关专题地图和社会经济统计数据。在GIS的支持下，以位于中国东北农牧交错带的吉林省镇赉县作为典型研究区，探讨了东北农牧交错带土地利用变化影响生态环境演化的机制。运用马尔柯夫模型对镇赉县土地利用变化进行空间统计分析。并从景观生态格局，土地荒漠化和水环境等三方面对土地利用变化的生态环境效应进行了实证分析。     

长白山岳桦苔原过渡带动态与气候变化

应用样带网格调查方法 ,对长白山岳桦苔原过渡带上岳桦径级结构、分布格局以及过渡带的环境因子进行调查 ,并与最近几十年的极端低温进行了对比研究 ,用格局的差异和径级结构的动态变化来揭示全球变暖对岳桦苔原过渡带的影响。结果表明 :全球气候变暖对长白山岳桦苔原过渡带产生很大影响 ,气候变暖使得岳桦苔原过渡带中的岳桦分布主要以幼苗和幼树为主 ,其中岳桦的径级分布呈倒J字型 ,过渡带中岳桦种群格局呈聚集型分布。整个岳桦种群随着全球气候变暖有一种整体向上迁移的趋势 ,尤其以岳桦苔原过渡带最为明显 ,岳桦苔原过渡带变宽 ,岳桦向苔原侵入的程度加剧。     

中国生态过渡带分布的空间识别及情景模拟

在全球变化及其生态环境效应研究中,如何对生态过渡带的空间分布格局及变化情景进行空间定量识别和模拟分析,对揭示气候变化和人类活动对全球变化的响应及反馈具有指示性意义。在对HLZ模型进行修正和拓展的基础上,建立了生态过渡带类型的空间识别方法。并基于1981—2010年的全国782个气候观测站点数据,在实现全国生态过渡带类型及分布的空间识别基础上,结合3种气候情景数据CMIP5 RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5,实现了T0（1981—2010年）、T1（2011—2040年）、T2（2041—2070年）和T3（2071—2100年）4个时段内全国生态过渡带的空间分布格局及其未来情景模拟。另外,引入平均中心空间分析模型,对全国生态过渡带平均中心的时空偏移趋势进行了定量分析。结果显示：在T0~T3时段内,全国共出现41种生态过渡带类型,约占全国陆地面积的18%;冷温带草原/湿润森林与暖温带干旱森林过渡带（564238.5 km²）、冷温带湿润森林与暖温带干旱/湿润森林过渡带（566549.75 m²）、北方湿润/潮湿森林与冷温带湿润森林过渡带（525750.25 km²）是最主要的3种生态过渡带类型。面积占到全国生态过渡带总面积的35%;2010—2100年期间的冷温带荒漠灌丛与暖温带荒漠灌丛/有刺草原过渡带的增加速度最快,在3种情景RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5下,其面积将分别增加3604.2 km²/10a、10063.1 km²/10a和17242 km²/10a;寒冷型生态过渡带类型总体上呈向暖湿型过渡带类型增加的趋势;北方潮湿森林与冷温带湿润/潮湿森林过渡带的平均中心偏移幅度最大,在4个时段内整体向东北方向偏移,其偏移幅度将超过150 km。另外,随着气温的逐渐上升和降水量的增加,中国北方的生态过渡带整体呈向北偏移趋势,南方生态过渡带则逐渐减少且平均中心呈现逐渐向高海拔地区退缩的趋势,气候变化对青藏高原区生态过渡带时空格局的影响日益显著。     

不同防护措施对梭梭幼苗生长和土壤水分的影响

在策勒绿洲-荒漠过渡带流动沙地对种植的梭梭幼苗采取了不同的处理措施（凋落物防护、固沙剂防护、防沙网防护和裸沙地,其中裸沙地作为对照）,研究不同防护措施对梭梭幼苗生长状况及地表100 cm内土壤含水率的影响,对恢复和重建绿洲-荒漠过渡带防护林体系具有重要意义。研究结果表明：（1）初春采用滴灌一次性供水135 L·m^-2,可以确保梭梭幼苗当年的生长需求。（2）不同防护措施下梭梭幼苗的株高、冠幅、基径、新枝长度均表现为：凋落物防护 > 固沙剂防护 > 防沙网防护 > 裸沙地,在生长末期凋落物防护下梭梭的株高、冠幅、基径、新枝长度分别达到115.7 cm、131.8 dm²、22.5 mm、73 cm。（3）不同防护措施对土壤含水率的影响比较明显,土壤含水率表现为：凋落物防护 > 固沙剂防护 > 防沙网防护 > 裸沙地,其中凋落物防护、固沙剂防护土壤含水率分别是裸沙地的1.31倍和1.16倍。因此,在极端干旱的绿洲-荒漠交错带,采用凋落物防护和固沙剂防护措施对提高沙地蓄水保墒能力和促进梭梭幼苗生长均有积极作用。     

Landscape Frontiers,Geography Frontiers: Lessons to Be Learned

Advancing ecotones, such as treelines and frontiers of human settlement, may share some characteristic dynamics because both include feedbacks between spatial pattern and process. Both might be examined as complex, self‐organizing systems in terms of complexity theory and thus be usefully compared. A cellular automaton of advancing alpine treeline in Montana shows attractors in power‐law frequency distributions of spatial and temporal pattern. Frontiers of study areas in the Amazonian region of Ecuador, analyzed using change detection of Landsat Thematic Mapper imagery, have power‐law distributions of advancing deforestation. Alternative approaches in self‐organized complexity, including self‐organized percolation, and the inverse cascade model, and an approach to complexity involving optimization, highly optimized tolerance, are considered. Some combination of these, based on their common ancestry in percolation theory (with its ties to geocomputation), might provide insights into population‐environment interactions at settlement frontiers and ecotones together, given comparisons drawn between the spatial feedbacks at alpine treeline and in Ecuador. GIScience and landscape ecology can develop synergies by building on this area of geocomputation and complexity theory, as in analysis of attractors in state spaces of spatial metrics from spatially explicit simulations and representing their uncertainty.