生态地理建模中的多尺度问题

本文在分析生态地理建模内涵的基础上,讨论了生态地理建模中的尺度转换问题、跨尺度相互作用问题、空间尺度与时间尺度的关联问题和多尺度数据处理问题.由于生态地理问题的非线性、生态环境的异质性和随机事件,简单的线性尺度转换方法远不能满足生态地理建模的要求.为了从根本上解决生态地理建模中的时空尺度问题,除需要运用微分几何学和等级理论等经典方法外,还需要引入格点生成法和网格计算等现代理论和技术手段.     

内蒙古半干旱草原CO2排放通量日变化特征及环境因子的贡献

利用静态暗箱法对内蒙古半干旱羊草草原2001~2002年不同物候期原状群落与土壤呼吸通量日变化进行了野外定位试验研究, 并就水热因子(气温、表层地温、土壤表层含水量)及生态因子(地上活体现存量、地下生物量、凋落物现存量)对原状群落和土壤呼吸通量日变化规律及日呼吸量差异的贡献进行了相应的统计分析. 结果表明: 原状群落和土壤呼吸具有明显的日变化规律, 不同物候期呼吸通量的日变化模式基本相同, 环境因子的变化通常只对CO₂排放强度产生影响, 而对草地CO₂排放通量的日变化模式影响较小; 整个羊草草原在不同物候期原状群落日呼吸总量的变化范围为1.34~10.13 g·m^&#8722;2, 土壤日呼吸总量的变化范围为0.98~5.17 g·m^&#8722;2; 原状群落呼吸和土壤呼吸通量的日变化均与气温及地表温度显著相关(p<0.05)或极显著相关(p<0.01), 而与表层5 cm以及10 cm土壤温度相关性较弱; 多元回归分析表明, 不同物候期原状群落日呼吸量的差异约80%是由地上活体现存量的差异引起的, 其余各因子的变化能够共同解释原状群落日呼吸量变化的20%左右; 而不同物候期土壤日呼吸量的变异约有83%左右是由0~20 cm地下生物量的变化引起的, 此外, 表层土壤含水量也是影响羊草草原土壤日呼吸量变异的重要环境因子, 但其与土壤日呼吸量的偏相关系数未达到0.05的显著性水平.     

城市不同下垫面的能量平衡及温度差异模拟

城市能量平衡是研究城市热岛效应的物理基础。利用北京市教学植物园2010年的实测数据,设置不同类型下垫面(植被覆盖类型:林地、草地和不透水层覆盖类型:道路、房屋),利用局地尺度城市气象参数化方案模拟并分析了相同气象条件和净辐射通量输入下,不同类型下垫面的显热、潜热通量及蒸散降温效应的差异。结果显示:(1)不同类型下垫面的各能量支出项有明显差异,植被覆盖区域和不透水层覆盖区域的波文比年均值分别为0.28和4.60,且在植被生长季差异较大;(2)城市扩展过程中道路、房屋替换林地、草地的过程,也是显热增加而潜热减少的过程。植被层向不透水层转换的过程中,显热通量年均增加32.74W/m²,潜热通量减少38.87W/m²,储热通量增加7.95W/m²;(3)理论上,植被蒸散的年降温效应使单位面积植被覆盖区域的气温比不透水层区域可低2.63℃。     

中国城市扩展对气温观测的影响及其高估程度

由于中国城市扩展导致部分气象站点被动进入城市内部,从而造成对区域气温的高估.本文利用遥感多期影像对中国700多个气象站点各历史时期的下垫面进行判别,得到"进城"站点及其进城时间.通过比较"进城"站点的观测数据和背景气温,计算出70年代以来"进城"气象站点上的平均热岛效应强度,并对热岛效应强度的季节性筹异进行了分析,得出70年代以来秋冬季节的热岛强度高于春季和夏季的结沦.通过比较真实气温和背景气温的空间数据,识别出了气温高估区域,得出中国东部地区的气温高估略高于中部地区,东部地区和中部地区的气温高估均远高于西部地区的结论.通过计算真实气温和背景气温序列的年平均气温变化趋势,得出近40年来全国的增温值约为1.58℃,其中凶城市扩展带来的增温贡献约为0.01℃,在气温高估的核心区域的贡献约为0.09℃.     

自然地理学创新发展与展望

自然地理学自中国科学院地理科学与资源研究所建立以来一直是立所的核心学科,长期以服务国家重大需求为使命,在综合自然地理、气候、地貌、水文、土壤地理、生物地理、化学地理等各学科领域取得一批重要科技成果和进展,奠定了自然地理各分支学科在国内外的优势,为国家科技创新、区域经济社会可持续发展做出了重要贡献。本文回顾了中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学的创新发展历程,总结了自然地理学取得的学术成就与标志性进展,并展望了中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学未来发展,提出以陆地表层要素—过程交互作用机制,陆地表层格局动态研究,陆地表层系统过程的综合集成与模拟,陆地表层系统有序人类活动的可持续范式和调控机制为核心的发展战略。     

陕北地区退耕还林还草工程土壤保护效应的时空特征

This paper looks at the Green for Grain Project in northern Shaanxi Province.Based on remote sensing monitoring data,this study analyzes the locations of arable land in northern Shaanxi in the years 2000,2010 and 2013 as well as spatio-temporal changes over that period,and then incorporates data on the distribution of terraced fields to improve the input parameters of a RUSLE model and simulate and generate raster data on soil erosion for northern Shaanxi at different stages with a accuracy verification.Finally,combined with the dataset of farmland change,compared and analyzed the characteristics of soil erosion change in the converted farmland to forest(grassland)and the unconverted farmland in northern Shaanxi,so as to determine the project’s impact on soil erosion over time across the region.The results show that between 2000 and 2010,the soil erosion modulus of repurposed farmland in northern Shaanxi decreased 22.7 t/ha,equivalent to 47.08%of the soil erosion modulus of repurposed farmland in 2000.In the same period,the soil erosion modulus of non-repurposed farmland fell 10.99 t/ha,equivalent to 28.6%of the soil erosion modulus of non-repurposed farmland in 2000.The soil erosion modulus for all types of land in northern Shaanxi decreased by an average of 14.51 t/ha between 2000 and 2010,equivalent to 41.87%of the soil erosion modulus for the entire region in 2000.This suggests that the Green for Grain Project effectively reduced the soil erosion modulus,thus helping to protect the soil.In particular,arable land that was turned into forest and grassland reduced erosion most noticeably and contributed most to soil conservation.Nevertheless,in the period 2010 to 2013,which was a period of consolidation of the Green for Grain Project,the soil erosion modulus and change in volume of soil erosion in northern Shaanxi were significantly lower than in the previous decade.     

2008年春季中国南方冰雪冻害林木折损分析

An abrupt ice and snow storm disaster which occurred in the spring of 2008 severely destroyed forests over a surprisingly large portion of southern China. A transect crossing Jinggang Mountain-Jitai Basin-Yushan Mountain-Wuyi Mountain was selected as the study area. The authors integrated field data collected in two field surveys to analyze the impacts of the disturbance on forests. The following results were obtained. (1) The extent of damage to plantations along the transect decreased in the order of slash pine > masson pine > mixed plantation > Chinese fir. Slash pine is an introduced species from southern America which is characterized by fast growth, low wood quality and rich oleoresin, and showed a damage rate of 61.3% of samples, of which 70.4% cannot recover naturally. Masson pine is the native pioneer species of forests with harder wood, and 52.5% were damaged due to turpentine, of which 60.9% cannot recovery naturally. Chinese fir is a local tree species and samples showed a rate of 46% and a relative rate of 32.5%, lower than the mixed plantation. (2) From west to east along the transect, we can see that evergreen broad-leaved forest of the western transect on Jinggang Mountain showed the lightest damage extent, and a Cryptomeria plantation at an altitude of 700 m was severely destroyed while Chinese fir showed light damage below 700 m and relatively severe damage above 900 m. Masson pine and slash pine in the central transect in Jitai Basin were damaged severely due to turpentine activities, and closed natural secondary deciduous broad-leaved forest was damaged severely due to high ice and snow accumulation on intertwined shrubs. Masson pine aerial-seeding plantations below 400 m along the eastern transect in Xingguo and Ningdu counties were nearly undamaged for small tree sizes, and Chinese fir at 500-900 m altitude showed a lighter damage extent. However, masson pine which was distributed above 400 m and planted in the 1960s, was severely damaged due to turpentine.     

中国东南红壤丘陵区土地利用变化的 生态环境效应研究进展

近几十年来,不合理的土地利用所引起的生态环境问题日益突出,土地利用变化的生态环境效应研究开始受到人们的关注。我国东南红壤丘陵区自然条件优越,土地利用方式多样,且变化强烈,研究该区土地利用的生态环境效应不仅对该区农业的持续发展具有重要的指导意义,而且有助于认识该区在全球变化研究中的作用。本文综述了红壤丘陵区土地利用的生态环境效应研究的成果和发展,并指出研究中存在的不足和今后的研究方向。结果表明：1)由于长期对土地资源利用的不合理利用,整个地区生态与环境遭到了严重破坏,土壤退化问题极其严重;2)研究重点从土地退化及其恢复转向土地利用对碳循环及全球变化的影响,但研究尚处起步阶段,有待深化。3)选择合理的生态农业开发模式,采用持续性的土地利用管理措施,是减少土地利用负面环境效应的有效措施。4)今后应加强退化土壤环境定量遥感技术和信息系统及土地利用变化对全球变化定量评价等方面的研究。     

Research activities on land-use/cover change in the past ten years in China using space technology

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｒｅｃｅｎｔａｎｄｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｐａｃｅｂａｓｅｄｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｒｏｕｇｈｔａｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋａｓｗｅｌｌａｓｆｏｒｍｕｌａｔｉｎｇｓｕｉｔａｂｌｅｐｏｌｉｃｙｆｏｒｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ,ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ,ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈｒｅａｌｔｉｍｅａｎｄｐｅｒｉｏｄｉｃｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｏｆａｌａｒｇｅａｒ…     

应用Landsat ETM数据估算鄱阳湖湿生植被生物量

利用2000年的Landsat ETM数据,首次采用全数字化遥感定量方法对鄱阳湖湿生植被的生物量及其分布进行调查研究.首先,用该时相卫星数据制作假彩色合成图象,以该图象为主要依据之一,设计了野外生物量采样路线与样点,并在地形图和GPS的帮助下,实时地开展了湿生植被生物量的野外实地采样.然后,在室内将采样点坐标和Landsat ETM图象坐标进行几何纠正和匹配,将坐标统一转换为等积圆锥投影.再逐个坐标点比较采样数据与ETM4波段数据和NDVI、DVI和第一主成分数据之间的线性相关关系.统计分析的结果表明,采样数据与ETM 4波段数据有最好的正相关,其相关系数达到0.86.采样数据与DVI、NDVI数据的相关系数分别为0.83、0.80.采样数据与第一主成分数据之间的相关关系不显著,仅0.40.基于这一比较,建立了采样数据与ETM 4波段数据的线性相关模型.据此,用ETM 4波段计算出鄱阳湖4月份湿生植被的总生物量为3.8×109 kg,并编制了整个湖泊生物量的分布图.