中国国家级湿地自然保护区保护成效初步评估

国内外实践证明,建立自然保护区是保护典型生态系统和生物多样性、拯救珍稀濒危野生动植物的有效措施.中国政府圈地式抢救了大批湿地,目前基本形成了以湿地自然保护区为主体,国际重要湿地、湿地公园等相结合的湿地保护网络体系.但是至今还没有在国家水平上评估中国湿地自然保护区保护成效以及保护区布局的合理性.本文利用最新完成的中国湿地自然保护区保护价值评价数据库和按照同一分类体系提取的4期(1978～2008年)中国湿地遥感制图数据,辅以相关保护区、环境等数据,对30年来91个中国国家级湿地自然保护区的保护成效进行初步评估.主要结果如下:(ⅰ)30年来,湿地自然保护区内湿地面积总体呈现下降趋势,总净减少面积8152.47km2,占全国湿地总净减少量的9%;(ⅱ)虽然在国家级湿地自然保护区中湿地大幅减少的势头得到有效控制,但仍然有79%(面积)的保护区保护效果较差,主要分布在长江湿地区、滨海湿地区、三江源湿地区和西南诸河湿地区;保护效果优良的面积只占15%,主要分布在松花江湿地区;(ⅲ)在全部湿地自然保护区中,52个是自然原始的,面积占88%,远高于个数所占的比例(57%),但有相当比例的保护区达到预警等级,亟待引起重视;(ⅳ)根据保护成效和生态压力的评估结果,列出中国国家级湿地自然保护区的"优先关注排行榜",并提出了一些建议.     

湿地碳计量方法及中国湿地有机碳库初步估计

湿地碳计量是湿地资源保护和增汇技术实施的前提条件. 在全面整理碳计量方法和探讨湿地碳计量的困难性后, 认为清单法是在国家尺度上估算中国湿地有机碳库的一种现实可行的方法. 为了弄清楚我国湿地到底固了多少有机碳? 在先前的研究基础之上, 利用改进后的清单法进行了研究. 主要结果如下: (1) 中国湿地有机碳库总计达5.39~7.25 Pg, 约占全球湿地碳储量(154~550 Pg)的1.3%~3.5%. (2) 中国湿地土壤有机碳库(5.04~6.19 Pg)>中国水体有机碳库(0.22~0.56 Pg)>中国湿地植被碳库(0.13~0.50 Pg), 分别占中国湿地有机碳库的85.4%~93.5%, 4.1%~7.7%和2.4%~6.9%. 本文估算的中国湿地土壤有机碳库要高于先前的研究结果3.67 Pg, 但低于前人的研究结果12.20和8~10 Pg. 在讨论和不确定性分析的基础上, 对今后深入研究的方向进行了展望.     

21世纪初中国人工建设不透水地表遥感监测与时空分析

进入21世纪中国快速的城市化、工业化受到世界瞩目.基于国家资源环境遥感时空信息平台动态更新的中国土地利用/覆盖变化(LUCC)数据集以及人工建设不透水地表(ISA)空间数据集,在国家尺度监测21世纪初(2000~2008年)人工建设用地与不透水地表的增长.结果表明,我国21世纪初8年间受新一轮国土开发战略、社会经济高速增长等因素的影响,全国人工建设用地与不透水地表面积分别以3468.30,2212.24km2/a的速度高速增长,到2008年不透水地表面积占国土总面积的0.86%.2000~2008年城市用地扩张速度是20世纪90年代的2.18倍,以1788.22km2/a的平均速度扩张了2000年面积的43.46%,其中城市不透水地表面积以1348.85km2/a的速度增长了2000年面积的53.30%.总体上,8年间中国城市不透水地表面积呈现高速增长的态势,京津冀、珠三角与长三角三大城市群以及西部地区属于快速增长的区域.8年间,我国七大流域地表水环境均不同程度地受到不透水地表增长的潜在影响,而且不透水地表面积比例大于10%的子流域面积显著增加,集中分布在海河、长江、珠江三大流域.到2008年我国国土流域面积的14.42%不同程度地受到不透水地表分布的影响.     

根据卫星观测的城市用地变化估算中国1980～2009年城市热岛效应

1980～2009年是中国城市化发展的显著时期,也是气温上升剧烈的时期.本文基于卫星观测的城市土地利用数据,分析了1980～2009年中国城市化对地表观测气温的影响.城市用地指标采用1980～2005年的城市用地扩张量(ΔU),根据该指标将全国气象站点分为3类:(C1)站点周围城市化剧烈;(C2)站点周围城市化较明显;(C3)站点周围城市化微弱.结果表明C1类城市以中国的直辖市和省会城市为主,C2类城市以地级市为主,C3类城市以县城为主.鉴于C3类城市的ΔU很小,因此认为其温度可能受城市用地变化的影响不显著.如果三类城市受全球变暖的影响类似,则C1类或C2类城市的增温减去C3类城市的增温就可能在较大程度上去除全球变暖的影响,而突出城市化对局地温度的贡献.结果表明,C1类城市化对局地温度的影响为0.258℃/10a,占总增温幅度的41%;C2类对局地温度的影响为0.099℃/10a,占总增温幅度的21%.在全国尺度上,城市用地变化的影响为0.27℃/30a或0.09℃/10a,占总增温幅度的20%,且冬季高于夏季.由于C3类城市可能并非完全不受城市化影响,因此,这里计算得到的可能是城市化影响的最低值,实际影响可能略高于该值.此外,土地利用变化只是研究城市热岛效应的一个途径,但是这个指标比人口数量、夜晚光亮度等指标更直接地反映了地理环境的变化.     

中国东部城市化与地面非均匀增暖

利用1979～2008年中国东部312个站点均一化调整后的地面气温观测资料及DMSP/OLS夜间灯光数据, 运用滑动空间距平方法, 对冬夏地面气温变化趋势在不同空间尺度下的非均匀性进行检测, 并分析了城市化对地面增暖的影响. 结果表明, 中国东部夏季和冬季的增温高值中心分别集中在长三角和京津冀地区, 其中长三角地区夏季的增暖主要是由夏季最高气温的增加所导致, 城市增温率为0.132～0.250℃/10 a, 增温贡献率为36%～68%; 京津冀地区冬季的增暖主要是由冬季最低气温的增加所导致, 城市增温率为0.102～0.214℃/10 a, 增温贡献率为12%～24%. 城市群增暖的时空差异可能与区域气候背景及人为热排放的变化有关.     

基于潮位校正的中国潮间带遥感监测及变化

潮间带位于海洋和陆地的过渡地带,在生物多样性保护、社会经济发展以及全球环境变化等方面具有重要价值.由于潮汐的动态性,潮间带的卫星遥感监测存在很大挑战,迄今为止还没有完整的全国滨海潮间带的相应数据.本文综合遥感与地理信息系统方法,利用1995和2015年覆盖全国滨海的156景LandsatTM/OLI卫星影像,反演了中国滨海潮间带的时空分布,并基于高分辨率影像,目视解译了潮间带开发的土地利用类型.在此基础上分析了中国潮间带变化的时空特征和潮间带变化的驱动力因素.结果表明:(1)2015年中国潮间带总面积约为14070 km~2,其中潮间带分布面积最多的为福建省(18%),其次是辽宁省(15%)、山东省(14%)、江苏省(12%)和广东省(11%);面积最小的是海南省(2%).(2)1995～2015年全国潮间带面积净减少了1375km~2,减少约8.9%.全国不同省市潮间带面积表现了增加与减少不同的趋势,其中潮间带面积减少最多的是浙江省,面积减少为1189km~2;江苏省潮间带面积由1995年的全国第1缩减为第4.而福建省潮间带增加最多,达453km~2.(3)潮间带被开发利用的趋势持续增强. 1995年中国沿海潮间带被开发占用的面积为3490 km~2,到2015年达到4581 km~2.潮间带开发利用类型由农业用海为主(41.8%)转变为围海养殖;城镇建设占用比例也达13%.同时围垦中(在建/未知用途)的潮间带面积持续增长,由1995年的18.1%增长为29%.(4)人为和自然两种因素叠加的"挤压效应"造成了我国潮间带面积的减少.经济发展和滨海生态环境保护的矛盾依然表现突出.     

青藏高原中部色林错湖近10年来湖面急剧上涨与冰川消融

量化了1976～2010年间,特别是2000～2010年间西藏色林错、错鄂及班戈错的湖面面积及湖面海拔高度变化,分析了不同补给方式对湖面变化的影响,为最近10年青藏高原中东部气候变暖所致冰川加速消融提供了新证据.结合差分GPS实测湖面海拔、数字高程模型(DEM)及不同时相(1976～2009年)湖面面积的遥感解译,研究提出:(1)近40年来色林错湖面海拔高度变化过程可分为两个阶段.1976～2000年,色林错湖面海拔缓慢上升4.3m,平均0.18m/a;2000～2010年,湖面急剧上涨8.2m,平均0.82m/a.与色林错近10年湖面海拔的快速增长对比,错鄂和班戈错的湖面上升趋势缓慢且平稳.(2)1976～2009年间,色林错湖面面积变化过程经历了平稳增长→加速增长→平稳增长的变化过程.湖面总体扩大656.64km2,增长幅度为39.4%,特别是1999～2009年间,湖面急剧扩大549.77km2,增长幅度为30.6%.根据气象数据相关性及湖水水位平衡分析,近期气温升高所致上游冰川的加速消融是色林错近10年湖面快速变化的主要因素--冰川融水直接导致色林错湖面上涨约8m,降水量的增加是影响湖面变化的次要因素;而主导班戈错湖面变化的因素是长期降水量的变化,气温的影响是次要因素.     

面向可持续发展目标的中国红树林近50年变化分析

红树林作为独特的海陆过渡湿地,具有极高的生态系统服务价值.红树林的保护、管理和恢复与多项联合国可持续发展目标(Sustainable Development Goals, SDGs)密切相关.然而,迄今还没有面向SDGs的中国红树林时空变化分析.本研究利用Landsat系列卫星数据和面向对象分析方法解译1973～2020年中国红树林生长区的土地覆被,得出近50年红树林及其与周边土地覆被类型的时空变化和相互转化.结合红树林的保护和恢复等政策,探讨SDGs在中国红树林方面的实施进展.结果表明:由于农田和养殖池扩张等因素, 1973～2000年中国红树林面积减少30199ha(1 ha=1×104m2)(约占1973年的62%); 2000～2020年,由于中国政府的大力保护和造林,全国新增红树林9408 ha,红树林总面积基本恢复到1980年的水平; 1973～2020年,中国滨海一直生长有红树林的陆表面积为8657 ha,仅占1973年红树林总面积的18%.从SDGs元年(2015年)到目标完成年(2020年),中国沿海新增25%的红树林;截至2020年9月,中国红树林保护区面积占生长区的16%, 77%的红树林得到良好的保护,国家级经济特区中实施基于生态系统管理措施的比例达80%.近年来,中国政府颁布了一系列的法律、法规和行动计划以达到停止毁林、恢复红树林的目的,中国红树林的保护和恢复已基本达到了相关SDGs的规定.本工作的研究方法、数据集和结论可为监测和评估中国乃至全球落实可持续发展议程提供方法借鉴和数据基础.     

中国21世纪气候变化的RegCM4多模拟集合预估

基于一套RegCM4区域气候模式动力降尺度试验结果,进行了中国及不同分区在21世纪不同时期, RCP(典型浓度路径)4.5和8.5两种排放路径下的气候变化集合预估.试验中RegCM4在5个不同的CMIP5(耦合模式比较计划第五阶段)全球气候模式分别驱动下运行,水平分辨率为25 km×25 km.分析表明:未来中国范围内平均地面气温将普遍升高,其中冬季(12～2月)的青藏高原和夏季(6～8月)的西北干旱区升温幅度最大;相应的气温极端气候事件指数TXx(日最高气温最大值)和TNn(日最低气温最小值)升高.中国大部分地区冬季降水将增加,西北干旱区增加幅度最大,仅在云贵高原部分地区出现一定减少,模拟间一致性在中国北方较好;夏季降水在中国西部大部分地区、东北北部和黄淮增加,其他地区变化较小或略微减少;集合预估的日最大降水量(RX1day)在全国将普遍增加;连续无降水日数(CDD)在中国北方以一致缩短为主,南方则有所延长.相对于当代参照时段(1986～2005年), 21世纪中期RCP4.5和8.5下全国年平均气温分别上升1.6和2.2°C,降水分别增加4%和5%.各要素变化均随时间推移而增大, 21世纪末期两种排放情景下全国年平均气温分别上升2.4和4.6°C,降水分别增加5%和12%.     

天然湿地演替带氮循环研究进展

氮(N)是天然湿地生态系统中最重要的组成成分和一种重要的生态影响因子,其主要来源有径流输入、大气沉降和生物固氮.天然湿地中N的迁移和转化主要发生在湿地演替带,演替带是生物地球化学活动比较强烈的缓冲区,常被视为湿地的N源、N汇和N转化器.演替带中N衰减主要是通过反硝化、厌氧氨氧化和湿地植被吸收等方式进行.本研究综合分析了影响湿地N循环的内部因素和人为因素,其中N来源主要受农业活动和化石燃料燃烧等人工因素的影响,而N衰减主要受氧浓度、可利用的碳和磷、酸碱度和氧化还原电位变化以及微生物活动等内部因素影响.在此基础上提出了湿地演替带中N循环未来的研究方向,为湿地N污染治理和湿地管理决策者提供科学依据.     

中国潜在湿地分布的模拟

潜在湿地分布的空间信息对于提高湿地制图精度、理解湿地空间分布的变化规律以及制定湿地恢复政策等都具有重要意义.地形特征对湿地的分布具有决定作用,通过采用滤波方法识别真实洼地,并结合气候降水和蒸发资料,提高了地形特征(气候地形指数)的模拟精度;基于气候地形指数的空间分布特征及其与潜在湿地分布的时空关系,采用众数统计方法,模拟中国潜在湿地分布.该方法不仅具有一定的物理基础,而且避免了复杂分布式参数的获取和模型的数值求解,更适用于大尺度湿地分布研究.基于多年的气象数据资料的模拟结果表明:中国潜在湿地约为58.18×104 km2,其中沼泽湿地面积约为32.50×104 km2,水体面积约为25.68×104km2,主要分布在西北部的青藏、新疆地区,东北部内蒙、黑龙江和吉林地区,以及华北平原和长江流域.与已有湿地模拟结果对比表明:模拟结果在空间分辨率(90 m)和精度方面都有所提高;与全国湿地调查结果在空间分布格局上具有较高的一致性.该结果为进一步提高湿地遥感制图精度、制定湿地恢复策略等提供了重要的支撑.     

大范围湿地遥感应用取得阶段性突破

<正>湿地在单位面积上具有最高的生态系统服务价值[1],但其存在日益受到威胁.确定湿地的时空分布,了解变化的驱动力,可为制定合理的保护政策、采取相应的恢复或适应措施提供依据.在大空间尺度上,遥感是唯一有效的环境变化监测手段[2].遥感科学国家重点实验室湿地遥感制图组以中国湿地变化遥感应用为起点取得了一系列进展.牛振国等人[3]收集1999~2002年的597幅美国陆地卫星影像,采用人工目视解译的方式,完成了2000基准年中国湿地分布的初步遥感制图.宫鹏等人[4]通过时间一致性检验,增加了1990基准年的全国湿地分布图,并修正了2000基准年的     

2000～2018年京津风沙源沙化土地时空动态与归因分析

沙地土地变化信息是京津风沙源治理工程成效评估核心指标之一.为深入调查京津风沙源沙化土地变化状况及驱动因素,本研究首先利用Landsat系列影像,构建了基于面向对象、决策树与变化检测的沙化土地动态监测体系,实现了京津风沙源2000、2010、2015及2018年4期沙化土地分布制图.在此基础上,开展了京津风沙源沙化土地时空动态变化及驱动因素分析.结果表明,(1)京津风沙源工程区沙化土地持续减少, 2000～2018年间年均减少323.94 km2, 2015年后减少速率明显加快;(2)沙化土地总体向沙化程度降低方向转换,流动沙地减少和沙化耕地增加最为明显,相对变化比例分别为18.52%和47.47%,其中流动沙地变化中有56.89%转换为半固定沙地,固定沙地变化中有27.57%转为沙化耕地,较为突出;(3)人类活动及其与自然因素共同作用是沙化土地变化的主要驱动因素,占比分别为52.49%与29.74%,自然因素主导的变化不到1%,京津风沙源治理工程在沙化土地治理上成效明显;(4)沙化土地明显减少的同时,流动沙地仍有较大面积分布,仍有一定比例的退化发生,也存在大量的沙地开垦现象,未来应予以...     

全球变暖2℃情景下中国平均气候和极端气候事件变化预估

使用一个区域气候模式(RegCM3)在IPCC SRES A1B温室气体排放情景下对东亚地区进行的高分辨率数值模拟试验数据,就备受关注的相对于工业化革命前期全球变暖2℃阈值情景下中国平均气候和极端气候事件变化进行了预估研究.结果表明,届时中国年平均温度普遍上升而且幅度要高于同期全球平均值约0.6℃,增温总体上由南向北加强并在青藏高原地区有所放大,各季节变暖幅度相似但空间分布有一定差别;年平均降水相对于1986～2005年平均增加5.2%,季节降水增加4.2%～8.5%,除冬季降水在北方增加而在南方减少之外,年和其他季节平均降水主要表现为在中国西部和东南部增加而在两区域之间减少.极端暖性温度事件普遍增加,而极端冷性温度事件减少;中国区域年平均的连续5天最大降水量、降水强度、极端降水贡献率和大雨日数分别增加5.1mm,0.28mmd-1,6.6%和0.4d,而持续干期减少0.5d,其中大雨日数和持续干期变化存在较大的空间变率.     

近50年来天山乌鲁木齐河源1号冰川平衡线高度对气候变化的响应

冰川平衡线高度是反映气候变化最直接的参数之一. 基于1959~2008年天山乌鲁木齐河源1号冰川平衡线高度观测资料和河源区气候变化资料, 建立了过去50年冰川平衡线高度与夏季气温以及降水量变化之间的关系模型, 并揭示出暖季气温是该冰川平衡线高度变化的主导气候因素. 1号冰川平衡线高度在1959~2008年时期呈上升总趋势, 并在2008年达到最高值(海拔4168 m), 接近该冰川的顶部. 近50年来该冰川平衡线高度上升了约108 m. 对1号冰川平衡线高度的气候敏感性研究表明, 如果暖季(5~8月)气温升高(降低)1℃, 那么冰川平衡线高度将上升 (下降)约61.7 m; 如果年降水量增加(减少)10%, 那么冰川平衡线高度将下降(上升)约13.1 m. 如果河源区气候保持过去50年的平均升温趋势(斜率为0.019℃/a), 平衡线将以2.16 m/a的速率继续升高; 如以2000~2008年的速率升温(斜率为0.059℃/a), 平衡线高度将以6.5 m/a的速度上升直至达到稳定态. 冰川平衡线的升高, 使得积累区面积比率减小, 而消融区面积比率增加, 将对气候变暖背景下冰川的进一步消融产生重要影响.     

洛阳盆地的4.2 ka BP气候事件和人类活动

在4.2 ka BP气候突变事件的影响下,世界主要文明和中国境内大部分新石器时代文化出现断层或崩溃,但中国中原地区的洛阳盆地却支持了河南龙山文化向二里头文化的传承和成功转型,使中国文明得以一脉相承.为探究洛阳盆地这一时期的环境状况和人类活动,在AMS ¹⁴C年代的支持下,基于HZ-1湿地剖面孢粉分析及磁化率和粒度等指标的分析,本文重建了洛阳盆地4990～3890 cal a BP期间自然环境(植被/水文)和人类活动强度的变化历史.自然环境重建结果显示, 4990～4330 cal a BP期间气候较干,灰嘴湿地水较浅; 4330～4155 cal a BP期间气候湿润,是灰嘴湿地存在的最盛阶段; 4155～3995 cal a BP期间气候变干,灰嘴湿地快速萎缩; 3995～3890 cal a BP期间气候短暂变湿后再次转干,发育了一层较薄的强风化层后被黄土覆盖.人类活动强度重建结果表明, 4990～4330 cal a BP期间人类活动强度较弱; 4330～4155 cal a BP期间人类活动强度有所增加; 4155～3995 cal a BP期间人类活动强...     

北极Pedersenbreen冰川变化(1936～1990～2009年)

Pedersenbreen冰川是位于北极新奥尔松小镇(Ny-lesund)附近的一条多温山谷冰川,该冰川从2004年开始被列为中国长期监测的两条冰川之一.利用2009年中国考察队员在Pedersenbreen冰川表面采集的GPS/GPR数据,结合挪威极地研究所出版的Svalbard地区A7(Kongsfiorden)片区地形图等高线重建了该冰川不同年份的冰川面积、体积等参数,分析了该冰川1936～1990～2009年的变化.分析发现,Pedersenbreen冰川从20世纪初小冰期结束以后,经历了一个明显的退缩,冰舌退缩了0.6km以上,体积减少了近13%,且在最近20年,出现加速消融的趋势.进一步分析发现,Pedersenbreen冰川的消融主要集中在冰川下游的冰舌位置,而在该冰川的上游,出现了积累,这一趋势与Svalbard地区同类型冰川表现一致,但随着全球变暖的加剧,近几年积累区面积已经大为减小.     

近50年来祁连山七一冰川平衡线高度变化研究

基于祁连山七一冰川平衡线高度观测资料, 建立了该冰川平衡线高度与暖季气温(9, 7和8月份的平均气温)和1~3月份降水量之间的统计关系模型, 并揭示出暖季气温是该冰川平衡线高度变化的主导气候因素. 对该冰川平衡线高度的气候敏感性研究表明, 如果暖季气温升高(降低)1℃, 那么该冰川平衡线高度将上升(下降)约172 m; 如果1~3月份降水量增加(减少)10%, 那么该冰川平衡线高度将下降(上升)约62 m. 七一冰川平衡线高度在1958~2008年时期呈上升总趋势, 并在2006年达到最高值(海拔5131 m), 接近该冰川的顶部. 近50年来该冰川平衡线高度上升了约230 m. 如果未来气候维持2001~2008年时期的平均气候状况, 那么七一冰川还将继续退缩约2.08 km, 才能达到其稳定状态.     

纳木错流域扎当冰川径流对气温和降水形态变化的响应

报道西藏纳木错湖南岸念青唐古拉山脉北坡扎当冰川2007/2008年的径流年际大变化并分析其成因. 与2007年夏半年相比, 2008年同期降水量增加了17.9%, 流域径流量却减少了33.3%, 由此得出冰川消融量减少了53.8%. 利用通常的度日模型分析发现, 大气正积温的变化只能解释约一半的冰川消融量年际差, 说明该冰川对气温变化异常敏感. 能量平衡分析显示, 冰川表面反照率的改变造成了冰川消融量的年际重大差异. 而反照率的改变主要是由降水形态的差异造成的. 统计得出, 2007年夏半年冰川末端以降雨为主, 降雨量占降水总量的71.5%; 相反, 2008年以降雪为主, 降雨量仅占30.7%. 说明在对某些冰川进行气候变化的敏感性分析或径流预测时, 降水形态是需要单独考虑的一个因素.     

基于遥感观测的21世纪初中国区域地表土壤水及其变化趋势分析

综合利用3组最先进的AMSR-E地表土壤水反演产品,通过集合分析的方法,生成中国区域内2003～2010年月平均地表含水量集合数据.在此基础上,分析了21世纪初中国区域内地表土壤水的时空分布格局及变化趋势.发现:(1)集合分析数据能在一定程度上克服单一反演产品中的系统偏差,弥补了单一反演产品的局限性,得到更加客观的中国区域内遥感地表土壤水时空分布信息;(2)在这期间,中国区域内干旱区以变湿为主导,半干旱区以变干为主导,总体上变干的面积大于变湿的面积;(3)三套反演数据年和季的变化趋势各自不同,但它们都一致显示在夏季变干为主导,而且这些变干的区域主要分布在我国主要粮食产区;(4)结合GPCP降水变化趋势,发现气候变化可能是导致干旱区变湿以及半干旱区变干的因素之一;(5)结合MODIS地表温度变化趋势,发现过去8年中降湿增温区面积最大(33.2%),依次为降湿降温区(27.4%),增湿增温区(21.1%)和增湿降温区(18.1%).其中降湿增温区和降湿降温区主要分布在我国的重要粮食产区,而增湿增温区则主要分布在西北部和西藏等非农业区.这样的变化趋势对我国的农业可持续发展和生态维护是十分不利的.