中国生态过渡带分布的空间识别及情景模拟

在全球变化及其生态环境效应研究中,如何对生态过渡带的空间分布格局及变化情景进行空间定量识别和模拟分析,对揭示气候变化和人类活动对全球变化的响应及反馈具有指示性意义.在对HLZ模型进行修正和拓展的基础上,建立了生态过渡带类型的空间识别方法.并基于1981-2010年的全国782个气候观测站点数据,在实现全国生态过渡带类型...     

气候变化影响下北海公园冰上运动季的特征与情景模拟

北海公园冰上运动是北京传统体育文化遗产的重要组成内容以及冬季休闲旅游的代表性符号,强化其气候变化影响与适应研究,对于应对全球变化的挑战、践行“大力发展冰雪经济”的指示具有重要意义。本文从多源文献中提取分析了其冰场多年启闭日期（间接指示冰层厚15 cm）的变化特征,并结合气温器测数据以及4种气候情景数据（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5）,利用留一交叉验证法探讨了不同温度指标和拟合方程的预测效果差异,进而对未来冰上运动季的变化、潜在影响与适应对策进行分析。结果表明：① 1989—2018年冰上运动季始日、末日和持续长度的均值分别为1月1日、2月5日和36 d,对应的趋势表现为不显著的推迟（1.00 d/10a）、提前（-0.77 d/10a）和延长（1.11 d/10a）,时序变化可区分为1989—2000年、2001—2013年和2014—2018年3个阶段。② 冰上运动季始、末日分别对其日期前59 d的日最低温和前94 d的日最高温有较好响应,利用这两个指标和玻尔兹曼函数可更好预测冰上运动季变化。③ 2021—2099年冰上运动季始日、末日和持续长度的均值分别较1989—2018年晚1 d、早1 d和缩短2 d,3个指标变幅一致缩小,对应的0.14 d/10a、-0.21 d/10a和-0.34 d/10a的趋势均达到0.01的显著性水平。④ 未来79 a内冬季两大节庆中元旦冰上运动的适宜性要大于春节,其中春节的适宜性在4种气候情景下相差不大,而元旦的适宜性则在4种情景下有一定差别。⑤ 在相关预估结果上,BCC-CSM2-MR、CanESM-5和UKESM这3种区域气候模式并没有太大差异,而热岛效应影响尚待深入研究。⑥ 为了在气候变暖背景下促进体旅融合消费、保障冰上运动产业高质量发展,运营企业应采取强化游客安全保障、扩展旅游产品谱系、购买冰量保险等全方位主动适应措施,研究者应加强研究气候变化影响的复杂性、改进旅游流的预测效果,而管理部门应大力推动产业风险管理报告的编制,充分重视气候变化风险的动态评估。     

Intensified risk to ecosystem productivity under climate change in the arid/humid transition zone in northern China

Assessing the climate change risk faced by the ecosystems in the arid/humid transition zone(AHTZ) in northern China holds scientific significance to climate change adaptation. We simulated the net primary productivity(NPP) for four representative concentration pathways(RCPs) using an improved Lund-Potsdam-Jena model. Then a method was established based on the NPP to identify the climate change risk level. From the midterm period(2041–2070) to the long-term period(2071–2099), the risks indicated by the negative anomaly and the downward trend of the NPP gradually extended and increased. The higher the scenario emissions, the more serious the risk. In particular, under the RCP8.5 scenario, during 2071–2099, the total risk area would be 81.85%, that of the high-risk area would reach 54.71%. In this high-risk area, the NPP anomaly would reach –96.00±46.95 gC·m~(-2)·a~(-1), and the rate of change of the NPP would reach –3.56±3.40 gC·m~(-2)·a~(-1). The eastern plain of the AHTZ and the eastern grasslands of Inner Mongolia are expected to become the main risk concentration areas. Our results indicated that the management of future climate change risks requires the consideration of the synergistic effects of warming and intensified drying on the ecosystem.     

中国生态文明建设效率空间均衡性及格局演变特征

研究中国生态文明建设效率的空间分布状态及格局演变特征,有利于厘清生态文明建设效率的空间差异机理,对于缩小区域差异及其驱动因素的探索具有重要的指导意义和参考价值。因此,基于“自然—经济—社会”（Nature-Economy-Society, N-E-S）复合生态系统理论和生态文明建设内涵目标构建生态文明建设效率的投入产出指标体系,并运用考虑非期望产出的SBM模型对中国2003-2015年的生态文明建设效率进行了测算,在此基础上,综合运用核密度估计、Theil指数、重心—标准差椭圆等方法,对中国生态文明建设效率的空间均衡性及其空间分布格局进行了探究。结果表明：① 中国生态文明建设效率存在明显的空间非均衡性,在研究期内（2003-2015年）空间非均衡性表现为先逐渐缩小后又逐渐扩大的动态演变特征;由三大区域的Theil指数均值可知,西部地区空间非均衡程度最大（0.1174）,东部次之（0.0365）,中部最小（0.0223）。② 从重心移动轨迹来看,中国生态文明建设效率的重心位于河南境内,历经了先向东南再向东北移动的过程,重心移动的方向表明位于该方向上的地区生态文明建设效率有所提升。③ 从标准差椭圆来看,中国生态文明建设效率空间分布呈现出偏东北—偏西南格局,并且这种格局有向正北—正南方向转变的趋势。     

Northward-shift of temperature zones in China’s eco-geographical study under future climate scenario

Despite the well-documented effects of global climate change on terrestrial species’ ranges, eco-geographical regions as the regional scale of ecosystems have been poorly studied especially in China with diverse climate and ecosystems. Here we analyse the shift of temperature zones in eco-geographical study over China using projected future climate scenario. Projected climate data with high resolution during 1961–2080 were simulated using regional climate model of PRECIS. The number of days with mean daily temperature above 10℃ and the mean temperature of January are usually regarded as the principal criteria to indicate temperature zones, which are sensitive to climate change. Shifts due to future climate change were calculated by comparing the latitude of grid cells for the future borderline of one temperature zone with that for baseline period (1961–1990). Results indicated that the ranges of Tropical, Subtropical, Warm Temperate and Plateau Temperate Zones would be enlarged and the ranges of Cold Temperate, Temperate and Plateau Sub-cold Zones would be reduced. Cold Temperate Zone would probably disappear at late this century. North borderlines of temperature zones would shift northward under projected future climate change, especially in East China. Farthest shifts of the north boundaries of Plateau Temperate, Subtropical and Warm Temperate Zones would be 3.1°, 5.3° and 6.6° latitude respectively. Moreover, northward shift would be more notably in northern China as future temperature increased.     

北京市土地利用空间格局演化模拟及预测

土地利用空间格局的演化模拟可定量地从空间尺度揭示区域土地利用变化的驱动因素,是厘清未来时期内土地变化的重要途径。基于CLUE-S模型,以北京市为研究案例,结合1985、2000和2010年三期土地利用数据,运用Logistic逐步回归方法识别了北京市各种土地利用类型演化的驱动因素,对北京市土地利用空间格局进行模拟。在此基础上,基于北京市社会经济发展、土地利用规划、资源禀赋及生态保护等不同情景,对北京市2020年土地利用空间分布格局进行模拟及预测。结果表明：①不同的时期内,驱动因子对不同土地利用类型的影响呈现差异性,其中交通因素及社会经济因素对土地利用类型的转化率影响较显著,坡度对各个土地利用类型的影响较大。②通过对2010年北京市土地利用变化的模拟结果来看,Kappa指数为87.03%,说明预测结果与实际土地利用情况有较好的一致性。③预测结果显示,北京市的城市发展均表现为继续向外扩展,且以东南、东北为主要扩展方向,但扩张的程度存在差异。     

中国城市建设用地转型阶段及其空间格局

1978年改革开放以来,社会经济快速发展不断改变着中国城市建设用地形态,并在不同区域表现出非均衡的空间差异。基于中国1981—2015年城市建设用地面积和人口数据,综合运用滑动T检验、K密度估计（KDE）和基尼系数等方法,识别中国城市建设用地转型的关键节点,并揭示其时空特征。结果表明：① 中国城市建设用地形态经历了“面积低速扩张—人均用地收缩”（1981—1990年）、“面积中速扩张—人均用地低速上升”（1990—2000年）、“面积快速扩张—人均用地快速上升”（2000—2015年）3个转型阶段。② 1990—2000年和2000—2015年两个转型阶段,面积转型的空间格局演变缓慢,表现出以东部长三角、珠三角为核心的大聚集和中西部以省会城市为中心的小分散格局,而人均用地转型空间格局呈由东部聚集向全国蔓延的演变趋势。③ 1990—2015年,城市建设用地面积的空间非均衡性表现为先逐渐缩小后逐渐扩大的动态演变特征,人均用地的空间非均衡性表现为先逐渐缩小后趋于稳定的演变特征。④ 中国城市建设用地转型符合区域土地利用转型的理论模式,与社会经济发展阶段转变相对应,空间格局演变揭示了国家发展战略由东部优先向区域协调发展转变的现实情况。研究在内容上弥补了土地利用转型阶段定量识别的不足,可为新时代社会经济转型背景下城市建设用地管控工作提供理论和数据依据。     

气候变化情景下青海湟水流域径流变化的HIMS模拟分析

基于国产HIMS(Hydro-Informatic Modeling System)模型,以青海湟水流域为研究区域,利用1986-2000年33个雨量站和8个气象站的逐日降水和气温数据,对其径流变化进行模拟;选取流域内6个水文站同期的实测径流数据,进行参数率定及验证。结果表明:HIMS模型日、月率定及验证结果良好,在湟水流域具有良好的适用性。在此基础之上,分析了湟水流域1961-2010年降水及气温的变化趋势,并对不同气候变化情景下的水文响应(径流量)进行模拟分析。结果显示气候变化对湟水流域径流量变化趋势影响显著,随气温升高和降水量的减少,径流量呈明显的减少趋势,反之,呈增加趋势。     

Sensitivity of arid/humid patterns in China to future climate change under a high-emissions scenario

Journal of Geographical Sciences - Changes in regional moisture patterns under the impact of climate change are an important focus for science. Based on the five global climate models (GCMs)...     

中国干湿格局对未来高排放情景下气候变化响应的敏感性

气候变化影响下干湿状况的区域分异格局如何变化是一个重要科学问题。基于参与耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的5个全球气候模式(GCM),预估了RCP 8.5情景下未来百年中国干湿区面积的变化趋势,分析了干湿格局变化的敏感地区以及对气候变化响应的敏感性。结果表明:未来干湿格局变化以湿润区显著减少、干湿过渡区显著扩张为主要特征,特别是半湿润区面积在远期(2070-2099年)相对基准期(1981-2010年)增加了28.69%。升温2℃～4℃条件下,全国发生干湿类型转变的面积从10.17%增加至13.72%,尤其在淮河流域南部,这里主要受未来潜在蒸散增加的影响,湿润区向南明显退缩从而转变为半湿润区。总体上,随着未来升温加剧,中国干湿格局对气候变化响应的敏感性将可能增强。     

中国县域尺度生态保护的地域分异及其适宜性

鉴于中国对生态保护的投入与奖惩皆以县域为基本单元,需要开展县域尺度生态保护效果的监测评估,以期为县域生态环境质量考核提供科学依据。本文定量分析了近15年县域尺度优良生态系统面积及植被覆盖度变化,及其与生态保护项目数量的关系,进而评估生态保护措施在县域生态变化中的效果,并评价工程措施的地域适宜性。结果表明：① 中国东北地区、南方亚热带区、青藏高原东南部的县域优良生态系统面积占比多高于50%,西北地区、西南喀斯特区、华北平原等县域优良生态系统占比多低于20%。② 近几十年,生态保护重点是生态脆弱区,青海三江源、藏东南、川西、祁连山、新疆南部等西部地区的县域生态保护项目数量多大于5个,东部沿海地区则少于或等于1个。③ 2000-2015年,中国53%县域的优良生态系统面积占比提高,黄土高原、黄淮海平原、京津冀、川黔渝、两广等地区的县域植被覆盖度明显上升,而新疆北部、西藏中部、内蒙古中东部等干旱半干旱区、长三角等区域植被覆盖度下降。④ 生态保护项目数量与优良生态系统、植被覆盖度变化等反映生态状况改善的指标并未呈现正相关关系,生态保护应遵循优良生态系统分布格局,气候变化背景下造林等工程措施应遵循自然规律与地带性差异。     

气候变化背景下中国玉米生产潜力变化特征

玉米作为中国第一大粮食作物,探究其生产潜力在气候变化背景下的时空变化特征对中国有效应对气候变化具有重要意义。论文结合全球农业生态区模型、极点对称模态分解方法和集对分析方法,探讨了中国玉米生产潜力的周期性波动特征及长期变化趋势,进而分析了其空间格局演变过程。结果表明：1960—2010年间,中国玉米生产潜力呈增加趋势,由1960年代的9.10亿t增至2000年代的9.45亿t左右。在年际尺度上,中国玉米生产潜力主要以准3 a和准5 a的周期进行波动;在年代际尺度上,存在准10 a和准20 a的波动周期。其中,准3 a的周期波动是中国玉米生产潜力长时间变化的最主要特征,这主要是受年降水量变化的影响。从空间格局来看,中国玉米生长适宜区主要集中在加格达奇—锡林浩特—临河—西宁—天水—中甸沿线以东;1960—2000年间,玉米生产潜力界线在中国东北部和临河—西宁沿线发生了较为明显的移动。华北平原、辽河平原、四川盆地等地区的玉米单产潜力变化趋势具有较强的一致性,松嫩平原、三江平原、关中盆地、长江中下游平原等地区的玉米单产潜力变化过程与上述地区恰好相反。在这2类地区,玉米单产潜力的变化均较显著,但变化方向在年代际尺度上具有交替性。     

中国旅游业发展生态负荷空间差异综合评价

旅游生态负荷是指特定地域空间旅游业发展对自然生态系统施加的压力,是旅游人地关系的具体体现。基于对旅游生态负荷现象诱发因素的分析,从旅游者压力、旅游交通负荷和旅游建筑性侵害3个方面寻找人口密度、旅游密度、千人客车拥有量、公路网密度、旅游饭店床位密度、旅游森林负荷6个相关指标,通过模型的构建,对中国旅游生态负荷的省际差异进行综合评价。研究结果表明:中国旅游生态负荷在空间分布上具有沿海大于内陆、东南部大于西北部的总趋势,其中旅游生态负荷最高的地区位于中东部沿海。针对中国旅游生态负荷的空间差异,采取相应的策略与措施,是保证中国旅游业可持续发展的关键。     

Homeownership and housing consumption change in Urban China: Guangzhou under market transition

ABSTRACT

Homeownership attainment is often seen as the first step in climbing the housing ladder and the building of wealth through acquisition of housing equity. While a number of authors have examined the issue of homeownership switch in China under market transition, the present paper is probably the first study on the extent of housing improvement in conjunction with and after the attainment of homeownership. Based on a household survey conducted in 2010, the study shows that ownership attainment in Guangzhou is generally accompanied by marked housing improvements, and subsequent moves bring further but percentage-wise much smaller improvements. While institution-related factors such as nature of work unit and occupational status might continue to be important, their effects on housing improvements are likely to be felt mainly through the income variable. But hukou status remains significant. More specifically, former peasants on the urban–rural fringe with claim to landownership rights have benefited most from the market-oriented land and housing reform.     

基于模式优选的21世纪中国气候变化情景集合预估

未来气候变化情景预估是制定气候变化应对和适应策略的科学基础。本文利用参与耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）的30个气候模式的模拟数据,通过评估各模式对历史气候变化的模拟能力,筛选出模拟区域气候变化的最优模式组合,进而建立偏最小二乘回归（PLS）集合预估模型,据此利用最优模式模拟结果预估区域温度和降水变化情景。通过与历史数据的对比,研究发现本文基于最优模式建立的PLS集合预估模型不仅优于传统的多模式集合平均,而且也优于利用全部模式建立的PLS集合预估模型,体现了模式优选过程的重要性。本文基于优选模式的PLS集合预估模型预估结果表明：① 21世纪各区域温度将持续上升,且冬半年升温速率总体大于夏半年,北方地区升温速率总体高于南方地区;RCP 4.5排放情景下温度上升先快后慢,转折点出现在21世纪中期,RCP 8.5排放情景下,呈持续增加趋势,至21世纪末的升温幅度约为RCP 4.5情景的2倍。② 21世纪各区降水变化均呈显著增加趋势,并表现出高排放情景大于低排放情景,少雨区大于多雨区的特征,但是降水增加过程伴有明显的年代际波动。对比发现,传统的等权重集合平均全部模式（EMC）方法预估的中国夏季变暖速率高于冬季,且降水基本呈线性增加,有悖于全球变暖的基本特征及中国降水具有鲜明的年代际变化特征的基本认识。因而,本文预估的温度和降水变化特征均更符合中国气候变化的基本规律。     

基于REOF-EEMD的西南地区气候变化区域分异特征

西南地区是全球变化区域响应的特殊地区,探究其气候变化区域分异特征具有重要的科学意义。文中选用REOF方法开展研究区气温和降水变化特征的空间分区,借助EEMD与BG分割算法等方法细致辨析了不同气候分区的气候演变特征。结果显示：① 西南地区年均温和年均降水变化均可划分为3个亚区,各自的空间界限高度相似,但降水Ⅱ、Ⅲ区的界限更偏南。② 20世纪50年代以来各气温亚区的年均温显著升高,川渝气温变化与全球变暖同步,黔西、黔中、滇北散布若干点状冷区。各降水亚区的时空差异明显,相较Ⅲ区,Ⅰ、Ⅱ区年均降水的波动性及年代际变化的差异更显著。③ ENSO事件对研究区气候变化的影响深远,不同气温、降水亚区对其的响应不尽相同。④ 不同气温亚区年均温序列突变点的收敛性较强,大致发生在1997年前后。不同降水亚区年均降水序列突变点的收敛性较弱。⑤ 各气温亚区年均温增加的持续性较强,Ⅱ、Ⅲ区尤甚。降水Ⅰ、Ⅱ区降水变化趋势不甚明显且具有一定的随机性,Ⅰ区的可能呈减速趋缓的减湿趋势,Ⅱ区的可能出现弱度减湿趋势,Ⅲ区降水趋于弱增。     

上海市常住人口增长趋势研究院基于劳动年龄人口的情景模拟

国内外大城市的快速发展很大程度上依赖于劳动力的充分供给,制定合适的人口发展战略及政策至关重要。本文基于队列要素法,以劳动年龄人口规模作为重要变量对上海市人口规模进行情景模拟,依据结果对上海市未来常住人口发展趋势进行判断。结果显示,外来劳动年龄人口对上海市未来发展有重要支撑作用,上海应该给予外来迁入人口更多的关注和肯定,而不是盲目地限制;同时,判定上海市2040年常住人口规模将增长到3000万～3870万之间。本方法可以广泛应用于与上海具有相似人口年龄结构和人口规模变化趋势的大型城市和特大型城市,对中小型城市的人口规模模拟和政策制定也具有一定的参考意义。     

Spatial distribution of maize in response to climate change in northeast China during 1980–2010

Based on county-level crop statistics and other ancillary information, spatial distribution of maize in the major maize-growing areas (latitudes 39°–48°N) was modelled for the period 1980–2010 by using a cross-entropy-based spatial allocation model. Maize extended as far north as the northern part of the Lesser Khingan Mountains during the period, and the area sown to maize increased by about 5 million ha. More than half of the increase occurred before 2000, and more than 80% of it in the climate transitional zone, where the annual accumulated temperature (AAT) was 2800–3400 °C·d. Regions with AAT of 3800–4000 °C·d became more important, accounting for more than 25% of the increase after 2000. The expansion of maize was thus closely related to warming, although some variation in the distribution was noticed across zones in relation to the warming, indicating that maize in northeast China may have adapted successfully to the warming by adjusting its spatial distribution to match the changed climate.     

城乡过渡带社会经济空间演化特征与机理

城市空间具有市场、规划双向驱动的特点,但中国学界对两者空间影响尺度的研究却相对较少。本文以1980—2010年浙江10个城市的城乡过渡带为案例,以其兼有市场、规划驱动的院落组级、街坊级、小区级、居住区级约60 m至约800 m的空间尺度为研究对象,利用5年期数据对这一微中观空间进行了广义空间多重分形分析。整体分析显示,规律化、趋势化和无序化土地斑块演变组分的耦合,在城乡过渡带形成了3个基本尺度区间：市场驱动为主的院落组级空间,规划驱动为主的居住区级空间,两者过渡的街坊级、小区级空间。空间拓展的主导性分析表明,因市场、规划在各尺度上引领作用的不同,院落组级、小区级、居住区级空间演变的趋势化与规律化相复合的特征明显,街坊级则偏于趋势化与无序化复合下的空间演变。主体性分析进一步显示,各尺度区间在相应驱动力的作用下,院落组级空间以趋势化的集聚、小区级、居住区级空间以趋势化的扩散为主;街坊级则突出表现为无序化的空间拓展。本文的贡献在于通过f(a)-a(q)曲线上规律化、趋势化、无序化区间的组合及时序变化,量化地认识了城乡过渡带常为趋势化与规律化相复合的空间拓展所主导、但却以趋势化的空间拓展为主体的客观现象,为国土空间规划中市场、规划的空间影响尺度划分、“多层级特征的系统辨识”提供具体的科学依据。     

Impacts of climate change and LULC change on runoff in the Jinsha River Basin

The climate change and Land Use/Land Cover(LULC) change both have an important impact on the rainfall-runoff processes. How to quantitatively distinguish and predict the impacts of the above two factors has been a hot spot and frontier issue in the field of hydrology and water resources. In this research, the SWAT(Soil and Water Assessment Tool) model was established for the Jinsha River Basin, and the method of scenarios simulation was used to study the runoff response to climate change and LULC change. Furthermore, the climate variables exported from 7 typical General Circulation Models(GCMs) under RCP4.5 and RCP8.5 emission scenarios were bias corrected and input into the SWAT model to predict runoff in 2017–2050. Results showed that:(1) During the past 57 years, the annual average precipitation and temperature in the Jinsha River Basin both increased significantly while the rising trend of runoff was far from obvious.(2) Compared with the significant increase of temperature in the Jinsha River Basin, the LULC change was very small.(3) During the historical period, the LULC change had little effect on the hydrological processes in the basin, and climate change was one of the main factors affecting runoff.(4) In the context of global climate change, the precipitation, temperature and runoff in the Jinsha River Basin will rise in 2017–2050 compared with the historical period. This study provides significant references to the planning and management of large-scale hydroelectric bases at the source of the Yangtze River.