2000-2015年中国PM2.5浓度时空分布特征及其城乡差异

近40年来,中国快速经济发展引发较为严重的大气污染,PM_2.5是一种重要的空气污染物,掌握其时空分布规律是对其进行防治的重要前提。基于遥感反演出的PM_2.5浓度数据集,研究了中国2000-2015年PM_2.5浓度的时空分布特征,并基于界定的1376个城镇城区及对应乡村的边界分析了每年PM_2.5浓度值的城乡差异,用线性趋势分析法计算城镇PM_2.5浓度的年际变化速率及显著性。结果表明,研究期内,PM_2.5浓度高于35 μg/m³的面积比例由18.58%增加至32.03%,低于15 μg/m³的面积从43.92%减少到25.12%。PM_2.5污染最严重的地区分布在塔里木盆地、河北南部、河南北部和山东西部。从2000年到2015年,中国绝大多数城镇PM_2.5浓度显著增加,尤其是在东北平原、太行山以东的河北省西南部、燕山以南的北京天津及河北唐山、鲁中南山地丘陵及周围平原地区、华北平原江苏省北部。PM_2.5城乡差异在河北省、山西省两条东北-西南向S形条带区域、浙江省-福建省条带及天山北部绿洲区域较大。研究对PM_2.5高浓度区域、PM_2.5浓度增长较快区域以及城区PM_2.5浓度对乡村影响较大区域进行图示,为中国进一步控制雾霾污染提供一定科学依据。     

北京城区人工构筑物对比邻绿地土壤温度和含水量的影响

选取城市中分布最广的两类人工构筑物——沥青和混凝土为研究对象,采用构筑物-绿地梯度样带法,观测这2类典型城市构筑物对比邻绿地土壤温度和含水量的影响,分析不同构筑物的质地、面积、形态等构筑物特征对土壤水、热分布的影响强度及范围。研究显示:1)夏、秋季在构筑物-绿地梯度样带上,绿地土壤温度在比邻构筑物端(a点)处最高,并且白天中午、傍晚时段a点温度显著高于梯度上其他观测点和对照点;2)绿地土壤含水量在比邻构筑物端(a点)处最低,而且土壤含水量变化在梯度样带上从a点至远离构筑物端的对照点变化具有不确定性,可能受城区土壤蒸散、人工灌溉、土壤地下生物量等不确定因素的影响。3)梯度样带上土壤温度(T)和水分(W)与离a点距离(D)均呈现幂函数定量关系,即沥青样地T=0.7708(579.4957-0.9984D)0.5843,W=0.1970(0.0505+0.1347D)0.2262;混凝土样地T=0.7615(583.7027-1.0986D)0.5746,W=0.2224(-0.6019+0.3473D)0.0595。4)在构筑物-绿地梯度样带上,土壤温度和含水量受构筑物影响幅度大概在0—100 cm之间,而且随构筑物质地及分布格局、城市气象以及绿地构成、结构、人工管理方式等因素的影响而变化。     

北京城区夏、秋季节短期增温对月季暗呼吸及光合参数的影响

与光呼吸不同,光对植物叶片暗呼吸具有明显抑制作用。目前,植物叶片这一生理生态现象很少受到关注,但光抑制呼吸会导致叶片日间碳损失,对植物碳平衡有重要影响。利用Li-6400(Li-Cor,USA)光合仪模拟北京城区夏、秋季增温对月季(Rosa chinensis)叶片暗呼吸及光合参数的影响。结果表明:(1)短期增温处理显著提高了蒸腾速率(Tr),降低了胞间CO2浓度(Ci),夏季增温时气孔导度(Gs)降低而秋季增温明显升高。(2)夏季增温5℃,有光暗呼吸(RL)显著高于增温2℃(P0.05),而增温2℃对RL影响不显著(P0.05);秋季增温5℃,RL显著高于增温3℃(P0.05)。4个不同短期增温处理都对无光暗呼吸(RD)影响显著(P0.05)。(3)秋季增温5℃对光抑制呼吸影响显著(P0.05);其它3个短期增温影响不显著(P0.05)。(4)秋季增温5℃,月季暗呼吸对增温敏感性显著高于增温3℃的值(P0.05)。目的为分析城市白昼气温上升导致植物叶片碳损失估计提供实验案例,是提高城市植物碳汇生态服务功能可能途径的基础。     

城市不同遮阴环境下光强和光质特征

城市的发展伴随着大量高层建筑的出现,城市建筑作为人工构筑物,形成了与自然环境不同的人工遮阴环境,这种人工环境可能会对其下生长的植物产生一定的影响。为了研究人工建筑遮阴与自然遮阴环境之间的差异,北京市典型高层建筑遮阴和冠层遮阴光环境进行了测量,发现建筑和冠层显著改变其遮阴微环境的光强和光质。两种遮阴下光合有效辐射分别为天空自然辐射的9.09%和5.50%,遮阴处的光合有效辐射均小于200μmol m~(-2)s~(-1),低于多数城市植物的光饱和点。与天空自然辐射相比,建筑遮阴处蓝光在光合有效辐射中所占比例(B/P)、蓝光与红光的比例(B/R)以及蓝光与远红光的比例(B/FR)升高,且高于冠层遮阴,红光与远红光的比例(R/FR)没有显著变化,而冠层遮阴下R/FR则低于天空自然辐射。建筑遮阴下光质的改变可能会对植物的光合产生积极作用,并可能影响到植物的形态及生理反应。窄波段和宽波段两种不同积分方法对R/FR没有显著影响,采用宽波段积分得到的B/R低于窄波段,但降低幅度很小,在植物光合生理研究方面两种积分方法可以通用。     

城市居住区多功能绿地景观的景感生态学效应

作为居住区绿地景观重要的组成要素,公共活动空间是居民最为频繁使用的空间,对提高绿地生态系统文化服务,改善人居环境与提高居民健康具有重要意义。基于居民休闲娱乐文化感知,探讨居住区绿地公共活动空间的景感生态学效应,揭示多功能绿地景观对生态系统文化服务和景感营造的影响,可为居住区绿地的景观规划与设计提供重要的参考依据。以郑州市26个居住小区80个公共活动空间为研究对象,结合景感生态学理念,基于小区绿地公共活动空间的景感特征（植被覆盖、基础设施、遮荫率、管理水平、公共活动空间面积与类型）以及内部居民休闲娱乐文化活动特征的调查分析,探讨了城市居住区绿地公共活动空间的景感效应对绿地生态系统文化服务的影响。结果表明：（1）小区绿地不同类型公共活动空间提供的景感效应存在显著差异,水体的自然属性使其景感效应更丰富,文化服务价值最高。（2）小区绿地公共活动空间面积越大,居民的心理感知越强,景感体验越丰富,文化服务价值越高,增加公共活动空间面积是构建多功能绿地景观的直接通道。（3）公共活动空间的植被覆盖营造的视感与遮荫率营造的风感生态学效应较为显著,而基础设施的触感与清洁度的视感并未存在显著影响。（4）结合小区社会经济数据的多元回归分析结果表明,由公共活动空间面积营造的多样化景感对居民活动量的贡献最大,其次为公共活动空间的类型与小区户数。运用景感生态学理论和景感营造原则,在有限的空间内通过景观设计实现了景感载体化,改善和增加了绿地生态系统服务,能够缓解城市绿地的不公平性。未来城市居住区特别是高密度居住区应尽可能设置大面积的具有多功能特征的公共活动空间,而低密度居住区在绿地面积充足的前提下,可设置大面积自然水体和增设多类型的公共活动空间,以提高景感效应。     

北京城区道路系统路网空间特征及其与LST和NDVI的相关性

城市道路系统是人类活动最为频繁的场所之一,研究路网空间特征与相关环境指标的关系,可为定量分析城市建设过程对城市生态环境的影响以及为城市基础设施规划管理提供方法。对北京市五环内各级道路抽样调查及面向对象的高分辨率遥感影像识别,建立道路空间信息数据库,运用TM影像反演获得地表温度(LST)及归一化植被指数(NDVI),研究4种不同分析网格下城市路网特征与两者的空间相关性。结果表明,在较大分析网格下(4×4),路网空间指标与LST mean及NDVI mean相关性显著;中等网格下,除LST与NDVI的平均值外,路网空间指标还可与两者最小值建立相关性;在较小窗口下(32×32),除平均值与最小值,还可建立特定道路指标与LST max及NDVI max的联系;各路网指标中,单位面积道路总长与LST及NDVI相关性最强;加权道路结点数在8×8和32×32网格分析中,与NDVI的相关性高于该指标未加权值,而结点指标均不适合与LST max建立联系;在各分析网格下,4项道路指标均与NDVI mean呈极显著负相关,表明道路绿地建设规模还不足以对NDVI的强度及分布产生较大影响。     

高层住宅小区中心绿地布局对微气象影响研究

以北京聚福苑小区为原型, 基于ENVI-met 构建八种不同中心绿地布局的高层住宅小区模型, 对其在典型夏季晴天中多个时刻1.50 m 处微气象特征进行模拟分析。结果表明, 八种中心绿地布局下的高层住宅小区气温和相对湿度差异显著, 而风速却无显著差异。其中, 中心绿地为一整块绿地和绿地中间建有中心广场的布局方式, 相比于其他在中心绿地建设小路的布局, 具有明显的降温和增湿作用, 气温平均下降0.80 ℃, 相对湿度平均增加29.79%。中心绿地南北方向的小路对温度斑块具有明显的分割作用, 而东西方向的小路并没有; 小路越多越密集, 越有助于降低中心绿地高温斑块面积。下垫面类型对温度、相对湿度和风速有影响。该结果可为相同气候带中类似的城市住宅区的景观规划提供一定的理论支撑。