城市草地的小气候调节作用初步研究

草地是城市绿地的重要组成部分,其对小气候环境的改善作用需定量评估。故于5月在北京使用涡度相关系统连续观测草地与裸地水热通量、CO2通量及其环境因素数值。结果表明晴天草地所获得的净辐射能量约1/2用于植被蒸腾和土壤蒸发,约13%用于显热;而裸地所获得的净辐射能量约1/3用于土壤蒸发,约2/5用于显热。中午草地温度比裸地温度最小低约10℃,比气温最大高约4℃。草地上水汽浓度比裸地最大高约3 g/m3,约高出1/3,具有增湿作用。在植被生长季节草地是CO2汇,是氧气的源,CO2通量日平均约-0.07 mgm-2.s-1。草地发挥着降温增湿、释氧固碳、调节小气候等生态效应。     

温室气体变化数值模拟试验中全球降水和温度变化的迟滞效应

利用耦合气候模式(GFDL-CM2.1)研究变动气候背景下全球平均降水和温度的变化。不同情景CO2 强迫试验表明, 降水变化存在明显的迟滞效应。全球平均降水与地表温度的变化存在显著的线性关系, 但是降水同时也受到CO2 浓度的直接影响。在CO2 增加又恢复的试验中, 降水变化滞后于地表温度变化, 出现降水 “迟滞效应”。在CO2 增加过程中, 温室效应增强会立即导致大气长波吸收增强, 大气获得的净辐射能量增加, 为维持大气能量收支平衡, 地面向上潜热通量受到抑制, 形成CO2 增加对降水的抑制效应。随之而来的温度上升则主要引起大气层顶出射长波辐射以及大气对地表的长波回辐射增加, 大气净辐射能量减少, 地面潜热通量增加, 从而引起降水的增加。在CO2 减少过程中, 情况正好相反, 温室效应减弱会增加降水, 而温度降低会减少降水。温度和CO2 对降水的不同影响决定了降水的迟滞效应。     

半干旱地区草地水热通量与环境因素及相关性研究

草地是绿地的重要组成部分,耗费巨资的北京“绿色奥运”绿地建设对生态环境的改善作用需定量评估．2005年5月利用涡度相关系统连续观测草地与裸地的水热通量及环境因素并进行分析比较,采用相关分析研究环境因素影响水热通量的权重．结果表明,草地所获得的太阳辐射能量大部分用于植被蒸腾和土壤蒸发,潜热通量约占净辐射的50％,比裸地高20％左右;草地的显热通量占净辐射的比例比裸地低将近30％,草植被下土壤获取的辐射能量低于裸地土壤近一半．白天草地地面温度明显比裸地低,相同时刻的两温度差值最大约10℃,1．5m高度气温也低于裸地近1℃,而相对湿度高于裸地近5％．草地水热通量受多个环境因素的综合影响,净辐射影响最大,其次是下垫面温度与气温差、下垫面温度,再次是相对湿度（仅对潜热）和气温,风速影响相对较弱．草地下垫面温度对水热通量的影响程度明显低于裸地,而下垫面温度与气温差对显热的影响权重明显高于下垫面温度．     

利用MODIS数据直接估算晴空区干旱与半干旱地表净辐射通量

通过对地表处向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射和向上长波辐射通量的4个能量收支分量的参数化,利用多个MODIS陆地和大气产品,给出一个不需要地面观测气象数据,仅用卫星遥感数据来计算晴空条件下干旱与半干旱地表上的净辐射通量计算方案。方案计算了2003年7—10月、2004年7—11月及2005年6—10月期间退化草地89个晴空数据和农田85个晴空数据,与地面观测数据对比表明方案能有效计算净辐射通量,均方根误差达到47·5和49·2W/m2,优于国内外同类研究的精度。     

北亚热带次生栎林碳通量及其影响因子研究

以位于江苏句容下蜀的长江三角洲森林生态站栎林为研究对象,采用涡度相关技术进行长期CO2通量观测,得到2007年12月至2008年11月间栎林净碳交换（NEE）的日变化过程：栎林从7:00左右开始吸收CO2, 10:00至14:00期间,对CO2的吸收一直维持在较大量,到17:30左右转化为碳排放。对于栎林NEE与光合有效辐射（PAR）及气温的响应关系分析表明：当光合有效辐射大于5 μmol/(m2·s)时,在不同季节NEE与PAR相关关系不同,NEE的月平均值与冠层月平均温度呈直线相关。     

北冰洋浮冰上的能量分量的估算

根据1999年8月中国首次北极科学考察队在北冰洋高纬度浮冰区联合冰站(75°02′N,160°51′W)获得的近冰层大气边界层观测资料,通过通量-廓线方法和SiB2(SimpleBiospheremodelversion2)模式对冰面的能量平衡分量和湍流交换参数进行了估算和模拟.结果表明,北冰洋浮冰区在消融期间冰面释放的感热和融化有效耗热之和超过了冰面所吸收的净辐射,超出的部分热量主要来源于冰深层的热量向冰面传导.模拟的净辐射比实测值系统性高估18%,模拟的感热通量比计算结果系统性低估3%,模拟的冰面热通量误差较大.尽管观测资料序列不长,表明SiB2对北冰洋地区冰面的净辐射和感热通量模拟能力较好,对其他通量的模拟需作改进.     

环境因子对沙坡头人工植被区碳通量的影响

基于腾格里沙漠东南缘沙坡头人工植被区涡度相关通量观测数据,对人工植被区碳通量及环境因子进行分析.研究表明:碳通量的月均日变化和季节变化趋势明显.该生态系统在生长季(4-10月)各月均为碳汇,6月份碳吸收最多,日吸收量最大值也出现在6月份.由于遭遇严重干旱、持续高温、强辐射和大饱和水汽压差,使叶片的气孔阻力较大,抑制了植物的光合作用,盛夏7月净生态系统CO_2交换量较相邻月份小.采用通径分析方法解析了光量子通量密度、净辐射、饱和水汽压差、空气温度、空气相对湿度、5 cm土壤温度、5 cm土壤含水量和风速等环境因子与碳通量的关联性,结果发现白天碳通量的影响因子以光量子通量密度和饱和水汽压差为主,光量子通量密度是影响净生态系统CO_2交换量的最主要因子,饱和水汽压差次之.光量子通量密度与碳通量呈直角双曲线的关系,净生态系统CO_2交换量随光量子通量密度的增加而减小,但当饱和水汽压差大于1.5 kPa时,这种减小关系的程度有所减弱.不同月份的光响应模型参数光饱和时的最大光合速率、表观初始光能利用率和白天生态系统暗呼吸速率不同,三者的最大值都出现在6月份.夜间生态系统呼吸的主导因子为空气温度,次要因子为5cm土壤含水量.当土壤干旱(土壤含水量小于3.5%)时空气温度超过21.25℃后会降低夜间生态系统呼吸速率.     

城市林地叶片与冠层尺度CO2浓度、水汽密度比较

为了定量评价城市公园林地的小气候作用,在北京市海淀公园架设涡度相关系统连续观测林地的冠层尺度数据,利用光合作用仪Licor 6400观测林地较大面积树种的叶片尺度数据,比较夏季日间叶片尺度与冠层尺度CO2浓度和水汽密度.结果表明,两个尺度观测的CO2浓度和水汽密度的日变化趋势基本相同,但叶片尺度CO2浓度高于冠层尺度数据10％ ～20％,叶片尺度水汽密度高于冠层尺度数据40％ ～70％.冠层尺度数据的双峰"午休现象"不明显,或弱于叶片尺度数据和存在时间上的滞后.叶片尺度CO2浓度与净辐射、净光合速率呈显著的负相关关系,叶片尺度水汽密度与蒸腾速率呈显著的正相关关系、与空气温度呈显著的负相关关系.冠层尺度CO2浓度和水汽密度数据均与垂直风速呈显著的正相关关系.研究结果有助于了解城市林地冠层与叶片之间CO2和水汽的湍流输送.     

天然温带草地CO2通量排放规律研究

以天然状态下(无牧、无施肥、无割草、无灌溉)内蒙古温带半干旱典型草原羊草草原为主要研究对象,利用静态箱法和气相色谱法进行草地田间CO2通量的原位观测实验.采用SPSS统计分析软件,研究分析了1998年5月至1999年5月,2001年至2003年,共4个实验观测年CO2通量的观测数据与主要的环境因子(土壤含水量、降雨量、空气温度、地表温度、不同土层温度)间的相关性.结果表明:温带草地土壤CO2排放通量具有明显的日变化特征,不同的生长状态对于其日变化特征具有明显的影响;主要的环境因子中只有表层土壤含水量与草地CO2排放通量的日变化具有显著的正相关性;草地CO2排放通量的季节变化显著而且不同的年份其变化特征也各不相同;降雨量的季节分布与其季节通量的变化特征间具有极显著的正相关性;4年的实验观测的统计分析表明:表层土壤含水量是温带半干旱草地CO2排放通量主要控制因子.CO2排放通量的年际变化不显著,以4年观测的平均年通量估算我国温带草地CO2年排放量是3.17 Pg,约占全球土壤CO2年排放量的1.23%,对于全球碳循环有着重要影响.     

城市水泥下垫面能量平衡特征的观测与分析

水泥下垫面是城市各种人为下垫面类型中占比重最大的一种,且具有典型的城市化特征,其热力性质明显有别于自然下垫面,是局地天气、气候变化的主要因素之一.利用2005.7与2006.3夏、冬两季,在南京进行的城市边界层外场试验通量观测资料,初步分析了水泥下垫面能量平衡方程中各项特性.结果表明:(1)夏、冬两季水泥下垫面净辐射通量(Rn)白天差异较大,通常有100 W/m2左右,但峰值差异却仅有10 W/m2;虽然夏季夜间地、气温度高于冬季,但夏季夜间水泥下垫面向外释放的净辐射通量小于冬季.(2)由于水泥下垫面的不透水性,潜热通量(LE)通常很小,感热通量(H)则成为水泥下垫面加热大气的最主要方式.夏、冬两季H在白天表现为量值差异;夜间表现为符号差异,即夏季夜间H通常为正值,表明下垫面仍在加热大气,而冬季夜间H为负值,表明下垫面对大气起冷却作用.该特征也是夏季夜间热岛强度明显强于冬季的主要成因.(3)储热项(△Qs)成为城市下垫面能量平衡方程中主要的源汇项,无论是冬季还是夏季,水泥下垫面△Qs在能量收支过程中所占份额明显大于(H LE);而自然下垫面通常是(H LE)大于△Qs,这正是城、乡下垫面热力性质最主要的差异.     

基于i2SFCA的新乡市主城区公园绿地空间步行可达性分析

【目的】分析城市公园绿地空间的可达性,以有效衡量城市居民需求与公园绿地供给的关系,提高城市公共服务水平。【方法】以两步移动搜索法(two-step floating catchment area method,2SFCA)为基础,引入Huff模型,提出改进的两步移动搜索法(improved two-step floating catchment area method,i2SFCA),以河南新乡市主城区为研究区域,对比两种方法计算城市公园绿地步行条件下的空间可达性,并用GIS进行分析。【结果】i2SFCA比2SFCA方法更具适应性和灵活性,尤其是在边界区域的绿地可达性计算中表现更为明显;新乡市主城区中公园绿地分布不够均衡,各片区之间空间可达性分布差距较大,呈西低东高的格局;主城区人口与公园绿地可达性的空间分布不够协调,亟须改善高人口密度而低可达性片区。未来城市公园绿地建设中,应进一步平衡绿地的分布格局,增加小型街头绿地,完善带状绿地,提高绿地的服务质量。【结论】通过两种计算空间可达性方法的实验对比得出,i2SFCA方法更有优势,可明确城市中公园绿地资源缺乏区域,为提高城市社会服务水平提供数据基础。     

城市绿地生态系统服务功能及其价值评估——以深圳市福田区为例

根据WorldView-3遥感影像数据,对深圳市福田区城市绿地的空间分布特征进行了分析,在此基础上构建指标体系对其生态服务价值进行评价.结果表明：福田区城市绿地的生态服务价值为11 683.41万元,单位面积城市绿地的生态服务价值为8.35万元;各项生态服务价值排序为：固碳释氧＞涵养水源＞调节气候＞环境净化＞维持生物多样性＞土壤保持＞景观游憩;从单位面积生态服务价值来看,乔木最大,草地最低,具体表现为乔木＞乔灌＞乔草＞乔灌草＞灌木＞灌草＞草地;从各街道分布情况来看,莲花街道＞沙头街道＞香蜜湖街道＞梅林街道＞福田街道＞福保街道＞园岭街道＞华强北街道＞华富街道＞南园街道,其价值量大小主要取决于各街道所拥有的城市绿地面积.作为深圳市的中心城区,福田区在今后的城市绿地建设规划与管理过程中,要适当考虑不同类型城市绿地的空间异质性,优化城市绿地结构,维持绿地系统的生态平衡,充分发挥绿地系统的生态服务与功能.     

高分卫星在气候适应型试点城市绿地变化监测中的应用

绿地建设是气候适应型城市建设的重要内容之一,为客观评价建设情况,基于高分系列多光谱数据,以常德城区作为研究区域,选用包括纹理特征的26项特征变量,构建CART（Classification And Regression Tree,分类与回归树）决策树进行面向对象监督分类,使用Khat方法完成分类精度评价。精度评价数据表明,2014至2019年6年间的总体分类精度大于90%,Kappa系数大于0.8,绿地提取的用户精度与制图精度达到89%,验证了该方法在城市绿地的提取工作的上具有可行性。分析常德城区近6年的绿地变化监测结果,得出城市绿地面积从2014年的149.01km2上升至2019年的166.79km2,面积增加17.78km2,增长率11.93%,经与实际变化趋势比对一致。结果表明,基于CART决策树的面向对象高分遥感解译方法,具有一定参考价值,可为气候适应型试点城市绿地变化监测评估提供有效依据。     

北京城市公共绿地景观格局研究

本文以2000年和2008年两期遥感影像为主要数据源,在RS与GIS技术支持下提取北京规划市区公共绿地信息,应用景观生态学的原理与方法对北京规划市区公共绿地景观格局变化进行了分析。结果表明：①北京公共绿地数量与面积都不同程度的增加,公共绿地面积由2000年5542.68hm2增加到2008年的8321.98 hm2,公共绿地北部较多,南部少。②公共绿地中超大型斑块所占面积比例高达80%,③公共绿地景观破碎度较高,特别是小型斑块;公共绿地分维数偏低,斑块边界较规则,形状较简单。 关键词：公共绿地、斑块、景观格局、北京     

济南城市绿地空间格局对鸟类群落结构的影响研究

依据城市绿地空间格局的成因,借助遥感技术、GIS 技术和景观格局分析方法,从人为属性、非生物属性、生物属性方面量化城市绿地空间格局因子,分析了济南市14个城市绿地中的鸟类群落结构与城市绿地空间格局因子之间的关系,探讨了城市绿地空间格局对鸟类群落结构的影响。研究发现,城市绿地空间格局中的分维度、建筑面积百分比、绿地面积百分比、植被多样性、草本多样性、人流量、音量是影响鸟类群落的关键因子。     

城市绿地可持续发展的思路与对策研究

现阶段城市绿地可持续发展能力的不足已成为进一步提高城市绿地面积和绿化水平的瓶颈,进而影响到城市的可持续发展。文章针对城市绿地面临的这一问题,通过进一步的分析,对城市绿地的可持续发展思路和原则进行了探讨,提出了建立都市区绿地系统、开展节约型城市绿地建设以及开发绿化高新技术等方面的具体措施。     

城市绿地生态系统蒸散的研究进展

在城市化过程中,城市绿地的规划和建设在不断完善,已逐渐形成具有城市特色的绿地生态系统.该生态系统具有美化环境、净化空气和减少噪音等方面的生态功能,对城市更新和人体健康有重要的作用.城市绿地的生态和水文过程是研究绿地生态系统功能的重要因素,尤其是蒸散作为生态过程和水文过程相互作用机制的重要环节,在城市绿地生态水文研究中具有重要意义.文章从城市绿地生态系统的研究内容、研究尺度、研究方法及对国内外研究进展和未来研究方向等方面进行了综述;提出在城市绿地生态系统生态水文研究中,应该把尺度转换问题作为城市绿地生态系统蒸散研究的主要问题之一;同时提出将城市绿地生态系统的水文过程和生态过程在空间和时间上加以整合,揭示影响绿地生态系统蒸散各因子之间的相互作用机制,也是城市生态水文学迫切解决的科学问题之一;最后,对未来应加强城市绿地生态系统蒸散和暴雨内涝的相互作用机制研究、重视不同尺度的城市绿地生态系统水文过程的长期定位观测及绿地的功能布局对人类健康的影响研究进行展望.     

基于Voronoi图的洛阳城市绿地系统分析与设计

城市绿地的空间布局和设计是建设生态城市,改善人居环境的重要环节.本文根据Voronoi图的空间分割和邻近查询原理,将城市绿地系统内的每个绿地斑块视作一个发生元,运用Voronoi图分析洛阳城市绿地系统位置分布与服务范围,并依据分析结果,提出洛阳城市绿地系统的空间布局设计方案.     

喀斯特地区城镇绿地景观格局空间梯度分析

采用2010年5月航拍遥感影像和贵州湄潭县城市总体规划及绿地系统规划相关资料,利用移动窗口法,在8个方向上从城市中心向边缘取样,定量分析了湄潭县城市绿地景观空间梯度特征。结果表明:(1)类型水平上,8个方向的农业用地和山体绿地景观比例较高,是湄潭县城绿地景观的优势类型,其他各类城市绿地景观比例偏小,县城建成区绿地建设滞后。居住区绿地、单位附属绿地和道路绿地在老城区、工业区破碎化程度高,斑块形状较为复杂;公园绿地面积不足,分布不均。(2)景观水平上,不同景观指数沿8个方向样带呈现明显的梯度特征,表明城市化导致景观的破碎化程度增大,景观异质性增高。