喀斯特地区石漠化治理进程中土壤水分变化及小气候效应

对乌江上游毕节撒拉溪喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化治理示范区15个样地2012~2013年的小气候特征进行监测。运用空间代替时间方法分析石漠化恢复过程中环境因子的变化,结果表明:不同等级石漠化各小气候因子及土壤水热状况均有不同程度差异,小气候质量随石漠化程度下降、生态修复而提高:同一时间,大气相对湿度及土壤含水量升高且日变化、季节变化趋缓;光照强度、地面温度、表层土壤温度降低且日变化、季节变化趋缓;土壤物理性质改善;强度石漠化样地日平均光照强度为无石漠化的4.46倍,雨季气温高1.03℃,相对湿度低9.9%,表层土壤温度高1.72℃,表层含水量低37%。光照强度与地面温度、土壤温度之间正相关,三者与相对湿度负相关;年际尺度上,同期光照强度、地面温度、0~20cm土温降低,相对湿度增加,小气候效应开始凸显,生境朝着良性有序方向发展。     

东北区域农业生产对地面温度的影响

为深入研究土地利用/地表覆盖变化的气候效应,基于具有较高精度的中分辨率光谱成像仪(MODIS)土地利用及地面温度数据,在月、季、年等时间尺度上分析了我国东北区域耕地与草地的温度差异,以弥补基于常规站点观测资料的相关研究在空间分辨率、资料代表性等方面的不足。得到以下主要结论:在月尺度上,农业生产对地面温度的影响显著,耕地区域白天(13:30)温度相对草地偏低,7~9月偏差较大,偏差幅度为-3.9℃,夜间温度偏差相对较小;在季尺度上,冬季耕地与草地温度差异较小,且在不同时次的变化不大,在其他季节,白天(10:30,13:30)草地温度明显偏高,其中夏季的偏差幅度最大;在年尺度上,耕地与草地NDVI差值与二者地面温度的差值具有负相关性,二者的相关系数为-0.39。     

北方人为改造河流叶绿素a和环境因子时空分布特征及其相关性分析

以一个典型上游自然河流下游人为改造为城市景观河的水体张家口市清水河为研究对象,2017年3月～12月监测了两个区域8个点位的水质变化情况,总结了叶绿素a(Chl-a)和环境因子的时空分布特征,并分析其相关性。结果表明,水温(WT)、溶解氧(DO)、氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)和总氮(TN)空间变化较为明显;WT、DO、NH_4~+-N、TN季节变化较为明显,TP季节变化不明显;p H时空变化不显著。源头区域的Chl-a含量较低,市中心坝区Chl-a含量相对上游流域源头区域有很显著的增加;市中心区域Chl-a含量在时间尺度上总体呈现夏季最高、春秋季略低的规律;而源头区域Chl-a含量时间尺度变化特征不明显。源头区域Chl-a含量只与WT呈现极显著正相关关系;市中心坝区与Chl-a含量呈极显著性正相关关系的环境因子为DO、CODcr、TP,呈显著性正相关的为WT、pH,呈极显著性负相关的为TN,而与NH_4~+-N无显著相关。TN/TP的平均值为33.13∶1,而营养盐与Chl-a对数相关性中TN、TN/TP呈极显著负相关,与TP呈极显著正相关。说明源头区域Chl-a含量受水体温度影响较大,但浓度较低变幅不大;市中心坝区Chl-a含量主要限制因子为磷元素且浓度较高变幅较大。     

玉龙雪山南坡林线附近的地面温度场特征分析

选取玉龙雪山南坡林线附近区域为研究区,用转化糖方法测定高山地段不同景观部位的效应温度,通过Kriging插值得到研究区域的温度场格局,以此为基础探讨山地景观尺度的地面温度特征及其变化规律.结果表明:①海拔梯度的影响,仍是控制研究区地面温度特征的主导因素,但温度变化并不完全遵循山地温度的垂直递减规律;②林灌草3类植被分布区域的地面温度差异显著,林地的效应温度总体高于草甸和灌丛的温度,但草甸区域的坡面温差大于林灌分布区;③研究区域在草甸内的温度随着海拔增加而递减,但在森林分布区的温度变化规律则完全相反.因而山地地面温度的影响除了考虑海拔的作用外,还需综合考虑下垫面和坡向的差异.     

夏季不同结构绿地空气负离子浓度与环境因子关系

在2014年夏季,通过对宿迁市不同结构绿地和对照点的空气负离子浓度以及温度、湿度、风速、光照强度进行监测分析,结果表明:不同结构绿地及对照点内空气负离子浓度日变化均明显,但负离子浓度日变化的波峰和波谷出现的时间和大小有所不同;负离子浓度均值从大到小的顺序是乔灌草、小阔叶乔草、大阔叶乔草、针叶乔草、篱草、草坪、对照点,分支点低的小阔叶乔草负离子浓度显著高于分支点高的大阔叶乔草;空气负离子浓度与不同结构绿地的温度都达到了显著负相关,与相对湿度达到显著正相关.     

地表覆被与人口密度变化对城市地表温度的影响分析——以郑州市为例

以郑州市为例,基于多期Landsat遥感影像和夜间灯光数据分析了城市地表温度、不透水面、植被以及城市人口的时空变化特征,并从不透水面、植被和人口密度三个方面分析其对城市地表温度的影响.结果表明:郑州市明显存在地表温度中心城区高,郊区低的热岛效应,热岛斑块逐渐向东南部、西部和北部扩散且逐渐破碎化,热岛面积呈增长趋势;不透水面指数与地表温度呈显著的指数正相关关系,植被指数、人口密度与地表温度分别呈现出较显著的线性负相关和正相关关系.利用逐步回归的方法表明,不透水面是影响城市地表温度的主要原因,植被和人口密度也是影响城市地表温度的重要因素.     

利用探空资料对对流层-平流层热力结构的分析

利用16个探空站近6年的高分辨率探空资料,采用经验正交函数和数值积分等方法,分析了对流层、对流层顶和平流层下层的温度层结特征,主要得出以下结论:①对流层顶温度年变幅最小,对流层上层和平流层下层(包括对流层顶)与对流层中低层具有相反的温度变化趋势.②不同地区对流层顶高度表现为随纬度升高而降低的规律,平均每升高1°对流层顶高度下降44 m,同纬度高原地区对流层顶高度高于平原地区.③各站对流层平均温度总体表现为单峰型结构,与地面温度的季节变化特征相同,只是年较差小于地面.④对流层顶高度与对流层平均温度具有显著的正相关关系,对流层增温时对流层顶高度升高,对流层顶高度主要取决于对流层热力状况.     

长沙市PM2.5浓度时空分布特征及影响因子分析

为分析长沙市PM2.5浓度时间变化特征、空间分布特征及其影响因子,利用数据统计分析、克里金空间插值技术、地理探测器等方法与Arc GIS平台表达,选取长沙市中心城区10个监测点2013—2019年PM2.5日变化数据.结果显示:在PM2.5浓度时间变化特征方面,不同季节中,PM2.5浓度表现出冬季>秋季>春季>夏季的季节特征,不同时段中,各季节PM2.5浓度日均小时变化曲线均大致呈双峰形态;在PM2.5浓度空间变化特征方面,PM2.5浓度的高值区主要分布在中部芙蓉区,整体呈城区向郊区逐渐递减的变化规律.根据地理探测器研究结果发现,2017年长沙主城区PM2.5浓度主要受气温、降雨和风速因子影响,其次是道路、相对湿度、气压和人口密度,高程、植被和餐饮因子影响较小;且任意两个影响因子共同作用均会对PM2.5浓度影响增强.     

北京地区大气臭氧总量与地面气压和温度的变化

本文分析了北京地区1979-1982年大气臭氧总量和地面气压及温度的逐日变化。分析结果表明,臭氧总量的变化与地面气压存在正相关,而与地面温度存在负相关。这种相关性在无云天气条件下最为明显。春季、冬季和秋季的资料分析结果比夏季好。臭氧总量与地面气压呈正相关,这可能是受大气水平运动和垂直运动影响的结果;臭氧总量与地面温度变化呈负相关,这里臭氧对太阳紫外辐射能的净吸收,可能起着一定作用。     

不同植物群落的空气负离子浓度分布特征及其差异分析

植物群落对空气负离子浓度具有直接影响。本研究于2022年4—12月在太原理工大学植物园开展实地观测,选取8种不同类型的植物群落为研究对象,测定空气负离子浓度、空气温度、相对湿度、PM2.5、PM10等指标,分析不同植物群落空气负离子浓度变化差异及其影响因素。结果表明,(1)不同季节空气负离子浓度的日变化趋势不一致,春季呈上升趋势,其中9：00至10：00和17：00至18：00时段升幅较大,中午时段较为平稳;夏季呈上午上升、中午下降、下午再次上升的变化趋势,并且各植物群落在17：00至18：00时段达到全天最高值;秋季呈现先升高后降低的变化趋势,即早晚时段空气负离子浓度较低,上午 10：00至12：00达到全天最高值;冬季变化不明显。(2)不同植物群落夏季空气负离子浓度值高于春秋两季,且植被组成结构复杂的植物群落高于植被组成结构简单的群落,其中,S4(侧柏Platycladus orientalis+核桃Juglans regia+紫叶李Prunus Cerasifera)和S7(山楂Crataegus pinnatifida)两个植物群落的空气负离子浓度均值高于其他群落。(3)不同植物群落空气负离子浓度与气象因素的相关关系不一致,总体呈现出与空气温度正相关,与相对湿度、PM2.5和PM10负相关的规律。     

河西走廊土地利用格局及影响因子研究——以张掖绿洲为例

利用2000年Landsat 5的4、3、2(RGB)波段合成影像解译结果,采用中国科学院资源环境数据库中的全国1∶10万土地资源利用分类系统,基于GIS(arcview 3.2a)对河西走廊中段的张掖绿洲的土地利用格局进行了研究。并运用典型相关分析方法对张掖绿洲土地利用格局及其影响因子进行了统计分析,诊断出各影响因子对该区土地利用格局形成的贡献作用太小,同时运用典型相关系数和冗余度分析,检验了分析结果。     

基于地表裸露度和地表反照率影响的喀斯特地区热环境变化分析

在自然和人为因素的影响下,喀斯特地区地表覆盖受到破坏,导致大面积地表裸露,同时影响着地表反照率的变化,进而引起周围地表温度发生改变。以典型喀斯特区域安顺市为例,基于大气校正法反演2006—2017年地表温度,并结合同时期的地表裸露度和地表反照率变化情况分析喀斯特地区热环境变化特征。结果表明:地表裸露度、地表反照率与地表温度在空间上整体变化趋势相一致,是影响地表温度的因素之一;在时间上呈持续下降趋势,地表裸露度总体下降了53%,地表反照率和地表温度分别下降了37.1%和2.4%,表明热环境得到有效改善;地表裸露度,地表反照率与地表温度均呈线性正相关,地表温度随着地表裸露度和地表反照率的增加而上升,反之,地表温度则会降低。     

高度城市化地区建设用地扩展及其驱动力分析——以深圳市为例

基于年度土地利用变更调查数据,通过分析城市建设用地的时空变化、扩展强度和景观格局,探究深圳市1996―2016年城市建设用地扩展过程及其特征,揭示高度城市化地区城市建设用地扩展的空间分异,并采用回归分析模型,探讨社会经济因素对建设用地扩展的驱动机制,得到如下结果:1)深圳市建设用地扩展呈持续增长趋势,新增建设用地扩展模...     

黄河源永曲河流域地表温度与土地覆盖的时空变化特征分析

为明确黄河源地区地表温度变化特征及其影响因素,以永曲河流域为例,利用2008年、2020年landsat数据,通过辐射传输法反演地表温度,分析地表温度的时空变化特征及其与土地覆盖类型、地形因子和归一化植被指数之间的相互关系。研究结果表明：(1)2008~2020年,永曲河流域地表平均温度由24.330℃上升至24.592 ;(2)地表温度具有显著的地形分异特征,与海拔高度呈现负相关关系,高海拔地区尤为显著。地表温度随坡度增加而降低,按平缓坡、阳坡、半阳坡,半阴坡、阴坡的顺序,地表温度逐渐降低;(3)不同土地覆盖类型的地表温度差异较明显,草地的地表温度较高,小灌木丛较低,平均地表温度相差4.688 ;(4)地表温度与NDVI呈正相关关系,且自西向东相关性逐渐增强。     

城市地表热环境与景观格局的关系——以深圳市为例

利用深圳市2009年10月的TM影像和土地利用数据,通过地表温度反演、温度差异分区和叠图分析方法,研究土地利用类型和结构与地表热环境分异特征之间的关系,同时使用不同温度分区样地调查与景观格局分析方法,探讨城市景观格局与地表热环境之间的关系。结果表明:1)不同温度分区的土地利用结构差异显著,景观格局特征分异明显,中温区景观的破碎化程度最高、形状最复杂,冷岛区景观的异质性最低、形状简单聚集程度高;2)不同温度分区的景观格局特征与温度的相关关系也截然不同,热岛区的景观整体格局指数与地表温度呈负相关,在冷岛区为正相关关系;3)绿地、水域等土地利用类型的面积百分比及格局指数在冷、热岛区域与地表温度的相关关系差异显著,并且对地表的降温效应显示明显的阈值特征。研究城市景观格局与地表温度的关系,有助于深入理解土地利用格局对城市地表热环境的影响,可以为城市景观格局优化、缓解热岛效应提供基础研究支持。     

基于水资源承载力的黑河中游生态建设空间格局优化

以黑河中游为研究区, 基于系统动力学模型、灰色线性规划模型和Dyna-CLUES模型, 在揭示区域水资源承载力的基础上进行景观结构优化, 并通过耕地、林地和草地分布概率的博弈, 进行退耕还林区、退耕还草区和人工造林区的空间位置识别, 得到如下结果。到2020年, 在水资源满足生产发展、生活保障和生态优化的情景下, 黑河中游水资源可承载人口为144.16 万, 可承载工业增加值为79.73 亿元, 可承载耕地、林地和草地面积分别为3027.88, 953.535和3947.115 km²。以水资源承载能力为基本约束, 黑河中游景观最优结构为耕地2742.49 km², 林地 846.456 km², 草地2184.57 km², 水域170.671 km², 建设用地364.509 km², 未利用地13289.23 km²。生态建设空间分布格局较分散, 退耕还林区集中在高台、临泽和甘州绿洲边缘, 以期增强绿洲抵御风沙功能; 退耕还草区集中在山丹和肃南的海拔较高、坡度较大、水资源和耕作条件均较差的区域, 以期减轻区域水资源压力; 人工造林区集中在民乐和山丹两县的耕地外围, 以地势平坦、水资源条件相对较好的未利用地为主, 以期增强区域水源涵养、水土保持和防风固沙等功能。     

朱溪流域地形特征对土地利用/覆被空间格局的影响

以朱溪流域为研究区,2007年SPOT遥感影像和1∶1万地形图为数据源,采用3S技术为平台,提取土地利用/覆被类型图,生成高程、坡度和坡向三个地形因子,研究地形因子对土地利用/覆被空间格局的影响.结果表明:1)林地和耕地主要分布在海拔470 m以下,且面积比例随着海拔的增高而减小.草地主要分布在海拔270 m～370 m,其比例只有0.33%.园地、居民点及工矿用地、水域和未利用地少量分布在270 m～470 m.2)耕地在坡度0°～7°所占面积比例最大.随着坡度增大,林地的面积比例逐渐增加.草地面积比例仅在坡度0°～7°之间分布有0.65%.园地面积比例在7°～15°最大,其后随坡度增大而减小.居民点及工矿用地、水域和未利用地三者的面积比例均随坡度的增大而不断下降.3)耕地在平地上的面积比例最大,占70.46%.林地占东坡、南坡、西坡和北坡的面积比例都最大,均占60%以上.园地在东坡、南坡和西坡的面积比例较大.草地在平地、西坡和北坡的面积比例较为一致,在东坡、南坡均没有分布.     

1990—2010年间我国北方农牧交错带植被覆盖度变化归因

以我国北方传统农牧交错带为研究区,以植被归一化指数(NDVI)表征地表植被覆盖度,对土地利用数据和降水量、气温等气象数据两大类影响因子进行相关性分析.研究发现:1990—2010年该地区主要土地利用类型发生了显著的相互转化,但占优势的仍是草地、耕地和林地,土地利用和景观结构未发生重大变化.研究期间,北方农牧交错带耕地、林地和未利用土地植被覆盖度均有所增加,草地植被覆盖度有所减少.植被覆盖度与年均降水量呈极显著相关性,1990—2010年农牧交错带降水呈减少趋势,植被覆盖度上升趋势明显.植被覆盖度与同期年均气温数据也呈现一定的正相关性,1990—2010年农牧交错带气温变化属于升温趋势,植被覆盖度上升趋势明显.研究表明北方农牧交错带植被覆盖度变化是在全球气候变化和人类活动的双重影响下发生的,土地利用变化和降水、气温气象数据两种因素对植被覆盖度的影响具有明显的地域性特征,土地利用变化因子的影响由于受政策和人类活动的参与而正逐渐占据着主导地位,而气候条件中,气温升高对植被覆盖度具有一定的正相关性,降水量因子在径流量充沛地区影响作用较弱,但在水源缺乏,人类活动干预较少农牧交错带西北地区仍然有着重要的影响作用.     

我国西北地区沙漠改良可能引起的辐射强迫及其气候效应

以辐射对流模式和区域气候模式为工具，采用虚拟试验的办法，对我国西北地区3种沙漠改良方案（退沙还草，退沙还田，退沙还林）可能产生的辐射强迫及其区域气候效应进行了数值模拟。结果表明：3种方案均能促使西北地区的干旱状况有所缓解，其中退沙还林方案的缓解效应最为明显，可以使得西北地区平均地面气压上升0．25hPa，地面气温降低0．52℃，降水强度增加0．60mm/d。3种方案引起的辐射强迫皆为正值，分别为2．28、2．84、6．79W/m^2，变化趋势与地面温度变化并不一致，表明对于下垫面改变造成的气候强迫而言，辐射强迫并非反映气候变化的较好指标。     

基于Logistic 回归模型的张家口市土地利用变化驱动力及建设用地增加空间模拟研究

利用张家口市1989, 2000 和2010 年土地利用数据、数字高程模型(DEM)以及社会经济统计数据, 分析张家口市土地利用变化的时空特征, 构建基于Logistic 回归模型的土地利用变化空间驱动力模型, 定量分析各土地利用类型变化的空间驱动因素, 进行未来建设用地空间格局模拟和预测, 为土地利用系统模拟与预测研究提供一种有效途径和工具。结果表明: 1989-2010 年研究区耕地大面积减少, 主要转为林地、草地和建设用地; 林地大面积增加, 主要来自于草地和耕地; 建设用地面积快速增加, 主要来自耕地、草地和未利用地; 草地、水域、未利用地面积持续减少。400 m 邻域范围内的地类邻域丰度自相关因子、坡度、坡向、距城镇、村庄、道路和自然保护区距离是影响土地利用变化的主要驱动因素。未来建设用地增加多发生在坝下中心城周围及河流谷地, 中心城区向南和向西扩展趋势明显, 万全县、怀来县、蔚县的建设用地增加较多, 且多围绕现有城镇中心进行扩张。