耕地安全时空变化及其驱动力研究——以江西省鹰潭市为例

耕地安全是保障我国持续增长的人口能健康生存的关键。掌握耕地安全的时空变化特征及其驱动力对维护耕地安全意义很大。本研究考虑耕地数量、质量和生态安全的平衡与稳定性,构建了耕地安全评价指标体系,采用改进的TOPSIS方法,对江西省鹰潭市1995-2015年耕地安全状况进行评价,并分析其时空变化特征。利用空间回归模型研究耕地安全时空变化的驱动力,可消除空间自相关的影响。研究结果表明:1995-2005年鹰潭市耕地安全呈快速下降趋势,2005-2015年耕地安全呈缓慢上升趋势。非常危险的耕地主要分布在月湖区,而安全状态的耕地主要位于南部山地区域,一般危险的耕地范围随城市发展方向往西部扩张延伸。驱动因素中,社会经济因素和政策因素对耕地安全变化有显著影响。根据耕地安全的时空变化规律和耕地安全的驱动因素,可采取相应措施提高耕地安全水平。     

甘肃白龙江流域生态系统服务变化及权衡与协同关系

甘肃白龙江流域是长江上游主要的水源涵养区和环境脆弱区,近几十年来高强度的人类活动加剧了生态环境压力,因此开展白龙江流域生态系统服务变化及权衡协同关系研究对该区域的可持续发展具有重要意义。本文通过生态系统服务变化指数（ESCI）、空间自相关、相关系数法,定量分析了1990-2014年甘肃白龙江流域生态系统服务时空变化过程、空间集聚特征及生态系统服务间的权衡与协同关系。结果表明：① 1990-2014年间产水量、碳储量、土壤保持和农作物生产4种典型生态系统服务的ESCI值变化迥异,空间分布各具特色,具体表现为：产水量ESCI极值变化超过1倍且前后两时段（1990-2002年,2002-2014年）分布格局有较大出入,而两时段内的碳储量ESCI值变化相同,分布格局也相似,土壤保持ESCI值两极化趋势较农产品生产不明显,但这两者后一时段均与前一时段的ESCI分布相反;② 4种典型生态系统服务存在空间自相关,局部上正相关类型“组团”出现,集聚性较强,负相关类型散布,集聚性低,空间异质性显著;③ 两种供给服务（产水量与农作物生产）呈负相关的权衡关系,两种调节服务（碳储量与土壤保持）呈正相关的协同关系,不同的供给和调节服务之间关系既有权衡也有协同关系;④ 数值关系上,不同生态系统服务之间的权衡/协同关系在Moran's I和相关系数上表现不一;空间格局上,生态系统服务间的权衡/协同关系异质性显著。     

1736-1911年中国水灾多发区分布及空间迁移特征

重建历史时期极端气候灾害的时空格局,对于认识当前和未来的灾害演变趋势,辨识灾害高风险区,更好地应对气候变化的挑战具有重要意义。本文基于《清史·灾赈志》中的历史水灾记录,以县级政区为单元,逐年提取了1736-1911年间中国境内的8582个水灾发生地点;利用核密度估计法对这一时期及3个特征时段(1736-1795、1796-1850和1851-1911年)的水灾空间分布特征进行分析,并结合风险理论框架讨论水灾多发区的分布及迁移的影响因素。主要结论如下：①1736-1911年水灾多发区主要集中在华北平原北部的海河、黄河下游,淮河下游,长江中下游三大平原及沿江地带,与现代分布格局存在一定差异;②华北平原北部是清代水灾最为集中的区域,这与当时华北平原降水偏多有关,而进入19世纪后,当地社会经济系统的高脆弱度也大大加重了灾情;特别是1855年黄河改道后,因政府应对不力,使得1851-1911年间鲁西北地区沿黄河下游河道出现一个条带状水灾多发区;③19世纪长江中下游地区水灾频次激增,其原因除梅雨变化导致的极端降水事件增多外,人类不合理的农业开发活动大量挤占湿地和水体,也在相当程度上增大了当地面对水灾时的物理暴露度。     

1960-2016年秦岭—淮河地区热浪时空变化特征及其影响因素

基于134个气象站点1960-2016年逐日最高温和相对湿度数据,辅以趋势分析、空间分析和相关分析等方法,对秦岭—淮河地区热浪时空变化特征进行分析,探讨了赤道东太平洋海温异常与热浪变化的相关关系。结果表明：①近57年秦岭—淮河地区热浪呈现“非线性、非平稳和阶段性”的变化过程,年代变化可分为3个阶段：1960-1972年热浪呈现东西分异,分界线大致位于112°E,以东地区热浪异常偏多,以西地区则“高低交替”波动;1973-1993年热浪维持“低位波动”,并在20世纪80年代中期呈现快速增加;1994-2016年,关中平原、秦巴山区、巫山山区和四川盆地热浪维持“高位波动”,黄河下游、淮河平原和长江下游热浪则经历从“相对偏多”向“相对偏少”的转变;②在影响因素方面,最高温波动变化是秦岭—淮河地区热浪频次年代变化的主导因素,相对湿度变化的影响相对较弱;③近57年来关中平原热浪年代变化与赤道太平洋西部海温异常关系更为密切,长江流域与东部海温异常关系更为密切;对于黄河下游和秦巴山区的热浪变化与不同分区赤道太平洋海温异常关系均较弱。     

基于海冰密集度遥感数据的波弗特海海冰时空变化研究

采用美国冰雪数据中心(NSIDC)的日尺度与月尺度海冰密集度数据,将海冰密集度为15%作为阈值确定海冰外缘线位置,提取波弗特海海域的海冰外缘线,计算波弗特海的海冰密集度、海冰范围与海冰面积,然后通过海冰范围与海冰外缘线的年际变化与季节变化来分析波弗特海海冰外缘线退缩的时空变化特征与趋势。实验结果表明,1978—2015年波弗特海的海冰密集度、海冰范围与海冰面积整体变化趋势一致,减少趋势显著。37年来,海冰密集度平均每年减少约0.3%,海冰范围平均每年减少3 235 km2,海冰面积平均每年减少5 084 km2。海冰密集度在1979—1996年无明显减少趋势,1996—2015年减少趋势明显。波弗特海海冰范围一般在9月达到最小值,在11月至次年5月维持在最大值(全冰覆盖状态);海冰面积一般在9月达到最小值,在12月或者1月达到最大值。海冰范围最小值出现时间有延迟的趋势,全冰覆盖状态具有起始时间越来越晚、终止时间越来越早、持续时间越来越短的趋势,平均持续天数为212 d。     

锡林郭勒积雪日数时空分布规律研究

利用1971-2015年锡林郭勒地区15个气象观测站近45 a的逐日积雪日数资料,采用滑动T检验、Mann-Kendall检验、小波分析和EOF方法对研究区的积雪日数时空变化特征进行分析。结果表明：研究期内积雪日数在1996年发生了一次由多到少的突变,且日数变化存在7 a的主周期和11 a、22 a的副周期。积雪月际变化呈单峰型的分布特征,多雪期主要集中在12~2月,少雪期分布在10月份和4月份;研究区空间分布差异性显著,总体呈东多西少、南多北少的分布格局,区内大部地区属于稳定积雪区。对积雪日数及其影响因子进行聚类分析,将研究区划分为4种类型,分别为降雪量偏少-积雪日数偏高区、降雪量-积雪日数一致偏高区、降雪量-积雪日数中值区、降雪量-积雪日数一致偏少区。该区有3种异常分布型：第一模态为全区一致偏多（少）型;第二模态为北多（少）南少（多）型;第三模态为中西部多（少）,东南部少（多）型。     

中国气候舒适度时空分布特征分析

气候舒适度对人类活动和地区适宜性评价等研究具有重要意义,而温湿指数是气候舒适度评价的一项重要指标。传统的温湿指数计算都是基于站点数据,无法获取大尺度区域舒适度的时空变化特征。本文利用2005—2018年MODIS地表温度、大气可降水量数据,结合地理加权回归方法对经典温湿指数模型进行改进,计算并分析中国年均和月均气候舒适度时空演变特征。结果如下：① 采用GWR方法进行地表温度和气温的拟合,拟合精度（Adjusted R²=0.9~0.98,RMSE=0.14~1.89 ℃）较为理想,说明采用LST、NDVI、DEM作为自变量的地理加权回归分析,能够较精确地拟合地面气温;② 2005—2018年年均温湿指数统计结果表示,云南省累计舒适月数最多,高达167个月,中部省份相对于东南沿海省市舒适时期较多,最高舒适月数差值可达到41个月。中国年均舒适度空间分布规律基本保持一致,除新疆、西藏和东北的部分区域以外,舒适度空间呈现从南到北,舒适度等级由舒适变寒冷。从舒适度等级面积变化情况看,2005—2018年全国舒适度等级呈现由寒冷变舒适的趋势;③ 2018年全年舒适面积最大的月份为5月,其次为10月,不舒适月份集中在1月和7月,全国呈现极冷或极热。春季和秋季空间分布特征较为相似,呈现由东南到西北逐渐递减的趋势;除青藏高原地区外,夏季和冬季呈现由南到北递减趋势。舒适区域主要集中在低纬、中海拔地区。     

基于最邻近时空距离的土地变化过程时空模式分析

土地利用/土地覆盖受人类活动和城市的快速扩张的影响发生了巨大的变化,这种变化对生态环境和地表景观的影响极大。土地利用/土地覆盖的变化过程既受自然、经济等多种因素的影响,也是人类活动规律和自然因素制约的外部表征。因此研究土地利用/土地覆盖的变化过程具有重要的意义。土地利用/覆盖变化的监测和分析,在传统的方法中侧重于分别对各个时空快照上土地利用结构的整体差异的研究,割裂了不同快照间土地利用单元在演化过程上的有机联系。本文以序列土地利用数据构成的土地变化过程为核心研究对象,在土地变化过程的最邻近时空距离度量的基础上,开展基于蒙特卡洛随机模拟的土地变化过程的时空聚集性度量,量化分析土地利用变化过程时空聚集模式的显著性。使用淮南市市辖区2008-2017年土地利用数据,选取典型的时空演化类型(任意2年间从"耕地"演变为"草地")进行实证研究,结果表明此类土地变化过程在过去10年呈现出时空聚集模式,但统计上并不显著。本文的研究有利于把握土地利用单元在时空上的演变过程,探查土地利用变化过程中潜在的时空演化模式。     

基于多种高分辨率卫星数据的TRMM降水数据降尺度研究——以内蒙古地区为例

利用内蒙古地区2001~2010年42个站点实测降水数据作为“真值”,采用LOO（Leave-One-Out）交叉验证、多元逐步回归等方法,构建TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）降水数据与地形及气候等要素之间的多元回归关系,在此基础上,利用回归值+残差值的方法,获得空间分辨率为1 km×1 km的TRMM年降水数据,并对降尺度TRMM数据进行精度检验。研究表明：① TRMM数据可用于区域年降水量估计,且与实测年降水量呈显著线性关系;② 通过建立不同年份、不同空间分辨率TRMM数据与其它遥感数据的多元统计模型,研究发现在中尺度下TRMM与观测年降水数据拟合效果较好,且在空间分辨率为0.50°×0.50°时的拟合效果最好;③ 降尺度分析提高了TRMM数据对研究区降水时空特征的描述能力,确定性系数、标准误差和偏差均有明显改善,表明降尺度算法在将TRMM降水数据空间分辨率提高到1 km×1 km的同时,并能提高降水数据的精度。