基于Google Earth Engine平台的官厅水库流域开放水体动态研究

利用二阶段城市水体指数(two steps urban water index)结合地形坡度掩膜方法,基于Google Earth Engine(GEE)平台调用了5196幅Landsat影像,提取并分析了官厅水库流域1987-2018年长时间序列的开放水体动态.水体提取总体精度达到93.5%,Kappa系数达到0.871,提取的开放水体可用于动态分析.在此基础上,基于分段线性回归,将1987-2018年官厅水库流域开放水体面积划分为缓慢上升、快速下降和迅速回升3阶段的变化.相应地,1987-1996、1997-2010和2011-2018年水体面积年均变化量分别为5.50、-7.45和15.19 km^(2).年均降水量的变化是官厅水库流域开放水体面积变化的重要影响因素,一元线性回归决定系数为0.29(P<0.01).1997年后,流域水体面积变化受人类用水增加及土地利用变化的影响增强.研究结果可为城市化背景下区域水资源保护,促进区域可持续发展提供借鉴.

结合生态系统服务供需和人类福祉的区域规划

生态系统服务与人类福祉的和谐关系是区域规划的基石。现有的区域规划较少同时考虑生态系统服务的供需和流域居民的福祉差异。以城市化流域——官厅水库流域为例,应用改进后的CASA模型、IPCC清单法、SolVES模型和问卷调查量化食物供给、碳固持和文化服务以及人类福祉,再结合服务的供需关系及人类福祉水平开展聚类分区,并针对各区情况提出规划建议。结果显示,官厅水库流域内食物供给和文化服务供大于求,而碳固持服务供不应求。流域福祉位于中等水平,分值为3.44(满分5分)。其中,居民的基本物质需求分值最高(3.64),收入分值(3.00)明显低于流域整体水平。除此之外,居民认为供水、医疗条件和收入这些福祉要素仍有待改善。流域可分为城市发展区、城郊休闲区、生态涵养区和文化建设区。在各区需采用因地制宜的方式,通过增大植被覆盖面、开展文旅产业和推动冰雪项目等形式,提高居民生活质量和维持区域可持续性。

黄河口湿地生态需水量估算

黄河口拥有中国暖温带面积最广阔、自然属性最显著、结构最完整的滨海湿地生态系统,因处在河-海-陆交汇的复杂界面,湿地生态系统十分脆弱。满足生态需水是维持湿地生态系统健康的基础和关键,但以往估算缺乏系统综合性视角且存在时间尺度较粗的问题。从维持湿地面积、保护生物多样性及稳定生态系统功能和过程3个目标出发,构建了包含5项指标的湿地生态需水指标体系,对湿地3个等级、3个时段生态需水进行了估算,并据此判断了2000年至2019年黄河口湿地在极端丰水年及枯水年生态需水的满足状况,结果表明:黄河口湿地全年的最小、适宜、最大生态需水量分别为13.33×10^(8) m^(3)、22.33×10^(8) m^(3)、35.31×10^(8) m^(3);4—6月、7—10月、11—3月的适宜生态需水量分别为6.76×10^(8) m^(3)、10.10×10^(8) m^(3)、5.47×10^(8) m^(3);2002年黄河口湿地在3个时段需要的适宜生态需水量分别是径流量的4.17、1.09、2.39倍,表现为极度缺水;2019年相应时期的适宜生态基流占比分别为25.67%、15.77%及37.01%,其中4—6月及11—3月的生态水情较为紧张。研究结果为保障黄河口湿地生态系统健康及湿地用水科学管理提供了定量支撑。

基于分形的海南岛东寨港红树林景观空间结构变化研究

红树林湿地在维护近岸海域的生态环境,抵御海潮、台风自然灾害等方面具有重要作用。利用海南岛红树林遥感专题信息产品,基于分形理论中的豪斯道夫维数、景观稳定性指数和聚集维数,分析了1987—2017年海南岛东寨港自然保护区红树林景观空间结构的变化特征:(1)1987—2017年间,红树林景观面积整体增加,2017年总面积达到18.05 km^(2),且扩展方式主要为边缘扩展和内部联通。(2)红树林景观分布复杂度和稳定性在1987—2003年间整体下降,波动性较强,景观结构不稳定;在2003—2013年间稳步上升,斑块持续扩展,景观结构稳定发展;2013年后略有下降。(3)红树林景观增长有聚集中心,聚集维数为1.47,对周围红树林的增长有辐射性。东寨港红树林聚集分布区已达景观稳定状态,在保持抚育的基础上可适度开发其审美、生态功能,针对尚处于扩张等状态的红树林斑块,可持续进行扩种、抚育。