地理科学进展

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研究综述

CLUE-S模型应用进展与改进研究

吴健生, 冯喆, 高阳, 黄秀兰, 刘洪萌, 黄力

2012, (1): 3-10. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.001

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土地利用变化是景观生态学重要的研究领域,通过模型模拟土地利用变化趋势是该领域的主要研究内容之一。CLUE-S模型可以全面考虑自然和人文因子,通过迭代方法综合空间分析和非空间分析,较好地模拟小尺度范围内土地利用变化情景,具有综合性、开放性、空间性、竞争效率性等特点,已经在国内外多个地区的土地利用变化研究中得到广泛应用,形成了较为成熟的研究方法。本文概括了CLUE-S模型在LUCC、环境效应和政策效应3 方面的应用,从驱动因子选择、土地需求计算探讨了CLUE-S模型的改进和修正,总结出CLUE-S模型当前发展方向是提高预测精度和扩展模型应用,并指出与其他模型的耦合、模型的均衡假设和土地利用变化的过程效应是CLUE-S模型的下一步研究方向。

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研究综述

DMSP/OLS数据应用研究综述

王鹤饶, 郑新奇, 袁涛

2012, (1): 11-18. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.002

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DMSP/OLS夜间灯光数据主要包括稳定灯光数据、辐射标定夜间灯光强度数据、非辐射标定夜间灯光强度数据3 种产品。该数据产品具有获取容易、能够探测低强度灯光、不受光线阴影影响、方便为城市化强度及其时空分异分析提供条件等优点。目前,关于DMSP/OLS数据的研究成果已有很多,主要集中于城市发展研究、人类活动及效应研究、生态环境影响研究等方面,但对成果的系统归纳总结性研究却几乎没有。基于此,本文分析比较了现有DMSP/OLS 数据研究实例,针对已有成果研究目的、技术方法以及方法优缺点等进行归纳总结,探索DMSP/OLS夜间灯光平均强度数据的应用前景。最后,总结了该数据的未来研究趋势：①对数据本身处理方法深入研究;②数据应用领域应进一步扩展;③DMSP/OLS数据与其他数据模型的集成研究应进一步深化;④将现有研究成果结合,进一步研究地理现象机制问题。

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研究综述

英国城市绿化带土地利用及其对中国的启示——以斯佩尔索恩(Spelthorne)区为例

谈明洪, 李秀彬, 辛良杰, 陈瑜琦, 张雷娜

2012, (1): 20-25. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.003

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绿化带被认为是英国城乡规划的核心元素之一,其在控制城市增长和保护乡村景观方面起着非常重要的作用。土地利用是绿化带政策关注的主要内容。该文首先简要介绍了英国绿化带的功能和范围;然后剖析了英国的规划系统。由于区级(相当于中国的乡镇级)规划在英国的土地利用和绿化带保护中占有重要的地位,因此,该文以位于伦敦绿化带中的斯佩尔索恩区为例,从房屋建设地点的选择、房屋建设活动与周围环境的协调及乡村土地利用等方面介绍了英国绿化带中有关土地利用方面的政策和经验。最后,讨论了英国绿化带政策对中国大城市区土地利用的启示。

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水文与气候变化

河湖水系连通特征及其利弊

夏军, 高扬, 左其亭, 刘晓洁, 陈庆美, 窦明

2012, (1): 26-31. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.004

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随着水资源以及水环境健康的恶化,河湖水系连通性作为河流健康以及提高水资源利用的一个重要指标在国家“十二五”战略规划中被着重提出。目前,中国对河湖水系连通特征及其对河流健康的影响缺乏足够的认识,本文主要对河湖水系连通的定义、分类、评判指标、影响因素及其对水环境健康的影响进行了一一阐述。分析表明：维持水系连通可以明显地改善湿地生态环境,维持湿地生态环境及生物多样性,保障防洪安全和水资源可持续利用。同时,河湖连通也会带来对生态环境的负面影响,主要包括：①原本水质好的河流和水质相对较差河流连通后降低原来河流的水质;②加剧连通河流中物种及鱼类等生命体的竞争;③水量充沛的河流支援水量不足的湖泊,将减少该河流的有效可利用水量;④导致水面蒸发量减少影响地表及陆地的水循环,影响地区的气候变化;⑤上游地区与下游地区河湖连通将导致下游地区河湖泥沙及淤积量急剧增加。

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水文与气候变化

贵州麦岗水库小流域降水变化特征的小波分析

李春梅, 李双成, 王红亚

2012, (1): 32-39. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.005

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利用1960-2007 年月平均降水和年平均降水数据,采用墨西哥帽小波连续函数,对贵州省紫云县麦岗水库流域近48 年来降水时间序列的季节变化和年际变化进行多尺度分析,揭示了麦岗水库流域降水变化多时间尺度的结构特征,并提取各季节和年降水序列的周期变化及突变点。结果表明,不同季节和年降水存在不同时间尺度的变化周期。春季降水的变化周期为8 年和2 年,夏季降水的变化周期为8 年和1 年,秋季降水的变化周期为16 年和1 年,冬季降水的变化周期为3 年和12 年,年降水的变化周期为1 年和8 年。夏季降水和年降水均有1 年和8 年的变化周期。通过小波系数过程曲线可知,夏季降水与年降水的变化趋势一致,年降水变化在较大程度上受到夏季降水变化的影响。

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水文与气候变化

近50年安徽省气候舒适度变化特征及区划研究

王胜, 田红, 谢五三, 唐为安, 丁霞

2012, (1): 40-45. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.006

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利用安徽省70 个台站1961-2010 年逐日平均气温、风速和相对湿度,根据气候舒适度评价模型,计算得到安徽省气候舒适度时空分布特征,在此基础上通过GIS 空间插值对气候舒适度进行综合区划和评价。结果表明：安徽省气候舒适度有明显的季节变化和区域分布特征,季节上每年4-10 月气候总体舒适,而11 月-次年3 月气候相对不舒适;空间上南部地区气候较为舒适,而北部气候相对不舒适。在气候变暖的背景下,年气候舒适天数逐年增多,且在1986 年左右存在一次显著性增多的突变;年不舒适日数明显减少,并且在1997 年左右也发生一次显著性减少的突变。综合区划显示,全省气候最舒适区主要位于沿江地区和江南南部,而气候最不舒适区位于淮北东北部、大别山区和皖南山区。

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水文与气候变化

近50年台湾东部台风强降雨事件的强度与频率变化特征

张伯宇

2012, (1): 46-55. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.007

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本研究以曾发布台风警报和最大24 小时降雨量不小于50 mm为标准,分别在台湾东部的宜兰、花莲、成功、台东、大武、兰屿等6 处测候站1960-2009 年的观测资料中,界定出117～151 次不等的台风强降雨事件,并取最大24 小时降雨量和年次数为强度与频率指标,采用非母数统计验证方法,检视各测候站研究年期内台风强降雨事件之强度和频率序列的趋势变化与阶段变化。分析结果显示,整体而言研究区内台风强降雨事件的降雨强度无显著的变化,但发生频率在1980-1990 年间出现跃升之现象。由于晚近台风强降雨事件的发生频率较以往为高,致灾风险相对提升,未来台湾东部地区防灾意识的强化和因应能力的固实有其必要性。

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水文与气候变化

薄盘光滑样条插值中三种协变量方法的降水量插值精度比较

刘正佳, 于兴修, 王丝丝, 商贵铎

2012, (1): 56-62. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.008

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在薄盘光滑样条插值中,高相关协变量的选取决定了插值结果的精确性。以2001-2009 年全国728 个气象站点日降水为数据源,提取年降水量数据,在分析多年平均降水量与两协变量高程(DEM)和距海岸线距离(DCL)的空间相关性基础上,利用ANUSPLIN软件,比较不同协变量下降水量插值结果精度在全国尺度以及区域尺度上的差异。以DEM、DCL及DEM-DCL分别为协变量对降水量数据进行空间插值发现：①在全国尺度上,DEM法的平均绝对误差(MAE)为47.79,略低于DEM-DCL法(48.90),但显著低于DCL法(55.54);且DEM法的平均相对误差和均方根误差也明显低于其它两种方法。②在区域尺度上,除西藏地区外的其他7 个区域,3 种方法的插值误差与全国尺度上相一致。西藏地区降水插值结果以DCL法的精度最高,而DEM法则较差。研究建议除在西藏地区的降水量插值研究中采用DCL法,在全国其他大部分区域采用DEM法。

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水文与气候变化

河南省境内淮河南北气候变化的小麦适应度比较

苏坤慧, 延军平, 白晶, 张立伟, 王晓喆, 李建山, 田青霞

2012, (1): 63-71. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.009

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适应度是气候变化下适应性研究的关键环节,本文提出气候变化适应度的概念及其定量评价方法,并对淮河南北的小麦适应度进行比较分析。结果表明,目前河南省境内的南北气候分界线并非淮河干流区,而是由原位置北移约300 km处的最大支流地带,冬小麦的适应度空间变化大致围绕该分界线呈经向分布。淮河分界线以南地域适应度为62.57%,高于以北地域的56.81%,研究结果表明,欲达到河南农业可持续发展,距离完全适应仍有较大空间需要人为调控,且北部相比较南部其调控压力更大。在年际变化上,随着20 世纪80 年代气候的突变,各地小麦温度适应度骤增,水分适应度骤减,之后随着气候的日趋稳定,各气候要素的适应度不断上升,但在21 世纪初上升速度下降,甚至有降低趋势,表明气候变暖的环境对小麦的负面影响日渐突出。

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水文与气候变化

大别山地区黄山松和油松树轮宽度的气候意义

郑永宏, 张永, 邵雪梅, 尹志勇, 张津

2012, (1): 72-77. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.010

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本文基于2010 年采自大别山地区黄山松、油松树轮资料分别建立了树轮宽度标准年表,利用相关函数检验了年表与附近的麻城气象站1959-2009 年月平均最高气温、月平均气温、月平均最低气温和月降水量之间关系,旨在探讨黄山松、油松树轮宽度的气候意义。研究结果显示,平均敏感度、标准差、信噪比等统计量黄山松年表均高于油松年表,表明黄山松年表较油松年表包含更多的气候信息,具有更高的树轮气候学研究价值。黄山松径向生长主要受当年2-7 月平均气温限制,任何月份及月份组合降水量对黄山松径向生长的限制作用均不显著;油松径向生长主要受当年5-6 月降水总量限制,任何月份及月份组合气温对油松径向生长的限制作用均不显著。研究表明,在中国亚热带暖湿地区,气候要素的年际变化亦可对部分树种径向生长具有较强的限制作用,树木年轮宽度的变化对气候具有指示意义。研究结果将进一步弥补中国亚热带暖湿地区树轮宽度年表的不足,为树轮气候重建研究提供参考和依据。

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陆地生态系统碳收支专栏

中国区域陆地生态系统碳收支综合研究的科技需求与重要科学问题

王秋凤, 刘颖慧, 何念鹏, 方华军, 伏玉玲, 于贵瑞

2012, (1): 78-87. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.011

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陆地生态系统碳收支及其循环过程机制研究一直是全球气候变化的成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策分析等领域的热点,受到科技界和国际社会的广泛关注。本文在简要回顾中国陆地生态系统碳收支及其循环过程研究领域的发展历史,总结各个发展阶段主要特征的基础上,讨论了开展中国区域陆地生态系统碳收支综合研究的科技需求和社会需求,评述了中国在相关领域研究中存在的主要问题,探讨了当前的科学研究前沿领域及其关键科学问题。本文指出,现阶段中国开展区域尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程机制综合研究工作不仅是提升中国生态系统生态学、地球系统科学与全球变化科学的创新能力的科技发展需求,更是中国参与应对全球气候变化国际合作、改进生态系统管理、保障生态安全的社会经济发展需求。同时还指出,中国现阶段在该领域的研究工作还缺乏各类生态系统碳收支的实际调查数据,缺乏国家尺度碳收支科学数据的整合,缺乏可用于碳收支计量与综合评估的模型工具,也没有形成国家层次的碳源汇计量、评估、认证及决策分析信息系统平台。本文通过国内外科技发展的分析认为,中国在该领域的研究工作,应在大力发展陆地生态系统碳收支和碳汇功能的定量监测、评价和认证的方法与技术基础上,重点关注并前瞻性地开展陆地生态系统碳-氮-水循环过程耦合关系及其对全球气候变化的响应与适应、碳-氮-磷生态化学计量学特征及其环境影响、碳-氮-水耦合循环过程的生物调控机制等前沿领域,以提高中国生态系统与全球变化科学研究水平,为国家的生态系统与温室气体管理提供基础理论、科学知识和先进技术的储备。

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陆地生态系统碳收支专栏

中国区域土地利用/覆被变化对陆地碳收支的影响

付超, 于贵瑞, 方华军, 王秋凤

2012, (1): 88-96. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.012

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准确估计土地利用/覆被变化(LUCC)对陆地生态系统碳收支的影响已成为当前全球变化和全球碳循环研究的重点内容。本文通过文献调研和数据的整合分析方法总结讨论了近年来中国区域LUCC时空特征及其对陆地碳收支影响, 为合理评价中国区域陆地碳平衡以及确定未来研究发展方向提供参考。已有大量研究对近年来中国区域LUCC主要特征进行了探讨,并分别利用卫星遥感方法和IPCC清单法对中国区域陆地碳源汇影响进行了评估。结果表明,目前全国土地利用活动,特别是农林活动正对陆地生态系统碳收支产生了比较显著的积极作用,但基于以上两种方法的研究结论之间差异很大,反映出中国LUCC导致陆地碳收支变化的评估结果仍存在着较大的不确定性。通过分析认为,中国未来的研究工作应着重于发展和利用基于土地利用相互转化面积的计量方法,以提高对中国区域LUCC导致陆地碳收支变化评估的准确性。

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陆地生态系统碳收支专栏

中国区域陆地生态系统土壤呼吸碳排放及其空间格局——基于通量观测的地学统计评估

展小云, 于贵瑞, 郑泽梅, 王秋凤

2012, (1): 97-108. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.013

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土壤呼吸是陆地生态系统通过根系呼吸和微生物呼吸向大气中释放CO₂的过程。研究土壤呼吸的时空格局,将有助于构建区域尺度土壤呼吸定量评价模型,也可提高预测未来气候变化情境下的典型生态系统、区域以及全球尺度碳平衡状况的能力。本文整合了中国区域土壤呼吸的主要研究成果,分析了温度敏感性(Q₁₀)和土壤呼吸(R_s)的统计特征和区域差异,定量评价了中国区域R_s的时空格局及其在中国和全球碳平衡中的作用。通过以上分析本文得出以下主要结论：①不同生态系统类型的土壤呼吸的Q₁₀表现为森林>农田>草地,气候越寒冷,土壤呼吸Q₁₀越大,并且中国区域的Q₁₀值相对于其他国家偏低;②R_s具有明显的季节变异,不同生态系统类型的R_s表现为森林>农田>草地,并且,中国区域R_s低于全球R_s;③月尺度上R_s随着经纬度发生明显的季节变异,随着经度的增加,R_s的季节变幅也逐渐增加;④1995-2004 年中国区域R_s的年总量的平均值为3.84 PgC,占全球土壤CO₂排放的比例4.78%。

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陆地生态系统碳收支专栏

中国陆地生态系统净初级生产力变化特征——基于过程模型和遥感模型的评估结果

高艳妮, 于贵瑞, 张黎, 刘敏, 黄玫, 王秋凤

2012, (1): 109-117. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.014

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净初级生产力(NPP)作为生态系统物质与能量循环的基础,是区域和全球尺度碳循环和碳收支研究的重要组成部分。研究区域和全球尺度的净初级生产力主要依靠模型手段实现,过程和遥感模型是目前广泛使用的两种模型形式。本文搜集并整理了基于过程模型和遥感模型对我国陆地生态系统净初级生产力的模拟结果,分析了中国陆地生态系统净初级生产力的时间变化及对未来气候变化的响应特征,旨在对其进行综合评价。结果表明,中国陆地生态系统NPP 平均为(2.828±0.827) PgC·a^-1。1982-1998 年的年际变化特征上,NPP 平均每年增加0.027 PgC,年增长率为1.07%,总体上呈现在波动中逐年上升的趋势。不同植被类型的单位面积NPP总体表现为常绿阔叶林显著高于其他植被类型,但不同研究结果间变化范围很大;落叶针叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林相差较小;农作物低于阔叶林,但高于针叶林;草地和荒漠均位于低值区,但前者显著高于后者。不同植被类型的NPP总量总体表现为农作物和草地位居前两位,两者之和高达各植被类型NPP总量之和的58.34%;除灌丛和常绿针叶林外,其余植被类型均不足总量的10%。在未来气候情景下,中国陆地生态系统NPP总体上可能表现为先增加后减小的趋势。

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陆地生态系统碳收支专栏

中国河流入海颗粒态碳通量及其变化特征

朱先进, 于贵瑞, 高艳妮, 王秋凤

2012, (1): 118-122. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.015

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河流是连接海洋和陆地两大碳库的纽带,其碳通量是全球碳循环的重要环节。本文以《中国河流泥沙公报》的数据为基础,就中国河流入海颗粒态碳通量及其变化特征进行分析。结果表明：1965-2005 年,中国河流入海颗粒态碳通量平均为29.57 TgC·yr^-1,占河流入海碳通量的42%,其中有机碳占36.02%,无机碳占63.98%,长江、黄河和珠江的颗粒态碳通量占全国河流入海颗粒态碳通量的96.25%。从2003 年开始,河流入海颗粒态碳通量呈逐年递减的趋势,但颗粒态有机碳通量在河流入海颗粒态碳通量中所占的比重有所提高。2009 年,全国通过河流泥沙输送到海洋中的碳仅为6.59 TgC,为1965-2005 年平均输碳量的22.3%。由此可见,颗粒态碳通量在河流碳通量中占有不可忽视的地位,为了准确评估中国河流及陆地生态系统的碳收支,应对颗粒态碳通量进行细致研究。

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陆地生态系统碳收支专栏

青藏高原草地生态系统碳收支研究进展

王军邦, 黄玫, 林小惠

2012, (1): 123-128. https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.01.016

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陆地生态系统碳收支仍然是当前全球气候变化研究的重要内容,青藏高原作为全球气候变化的敏感区,使青藏高原草地生态系统在区域碳收支平衡中占有主导地位,但研究方法等不同使得碳收支估算结果存在很大的不确定性。气候变暖在一定程度上提高了高寒草地生态系统的植被初级生产力和生物量,由此补偿了气候变暖导致的土壤有机碳分解释量,使青藏高原草地植被仍然发挥着碳汇的功能。而人类放牧活动对草地生态系统的影响较为复杂。因此,如何区分气候变化和人类活动对生态系统的影响机制,定量评价未来气候变化和人类活动影响下,青藏高原生态系统碳源/汇格局的可能变化,是一个非常重要的研究方向,也是一个极大的挑战。

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