湖荡区大型底栖无脊椎动物评价方法适用性探讨--以长三角一体化示范区为例

开展了青浦区西部地区大型底栖无脊椎动物调查,基于底栖生物完整性指数(benthic index of biotic integrity,B-IBI)评价体系,评价了区域水生态健康状况,分析了B-IBI指数与水质指标及相关指数的关系,探讨了B-IBI指数在湖荡地区的适用性.结果表明:研究区域水生态健康状况总体良好,健康及亚健康样点占比67.7%,湖泊及湖荡区域的B-IBI指数多优于河流;B-IBI指数对水体有机污染、富营养化有较好的指示作用;各评价指数之间具有显著相关性,但B-IBI指数与丰富度指数、多样性指数评价结果有所差异;B-IBI指数在湖荡区水生态评价中具有很好的适用性.

基于增强回归树与区域增温敏感性指数的城市升温效应空间分异

热岛效应已成为城市化进程中备受关注的城市生态环境问题。有关城市热岛效应的研究对区域在地表升温过程中的空间分异关注尚不足。通过设计区域增温敏感性指数,借助增强回归树(boosted regression tree,BRT)机器学习算法,量化城市不同区域在地表升温过程中的敏感性差异。结果表明:(1)上海市各辖区增温敏感性从高至低依次是:黄浦区、杨浦区、虹口区、静安区、普陀区、徐汇区、长宁区、宝山区、闵行区、浦东新区、嘉定区、奉贤区、松江区、青浦区、金山区、崇明区;(2)区域增温敏感性在不同的温度梯度下具有明显差异,在高温梯度下区域间指数值的差异最大;(3)地表覆被的增温敏感性存在明显的区域分异特性;(4)基于BRT的增温敏感性指数具有较好的指示意义和较高的灵敏度。在城市热环境持续恶化背景下,探讨城市异质空间中地表温度变化的敏感性可为城市热环境调控提供科学依据。

基于PSR模型的上海地区河网脆弱性探讨

将脆弱性概念与河网系统结合,选取典型河网地区上海为研究区域,基于PSR模型构建了包含人为活动和河网环境13项指标的河网脆弱性评价方法,尝试探讨区域河网脆弱性特征及其驱动机制.研究结果显示:①城市化造成了上海不同区域间水系特征差别明显,浦东和青浦地区河网密布,中心城区河网稀疏;②上海河网总体脆弱性程度一般,极度和重度脆弱性区域集中在中心城区和郊区的主城区,面积共占全市面积的24.64%,中度和轻度脆弱区域面积分别占22.71%和31.93%;③河网脆弱性存在空间聚集现象,空间异质性明显,分布模式仅有"高高"和"低低"聚集;④4种土地利用方式与河网脆弱性变化都具有较显著的相关性,建设用地是导致河网脆弱性变化的主要驱动因素.

基于GEE和BRT的1984—2019年长三角生态绿色一体化发展示范区植被覆盖度变化

长三角生态绿色一体化发展示范区是国家重大战略的区域,生态环境保护是该区域发展的优先本底。探究植被覆盖度(FVC)时空变化有利于更准确地认识生态环境质量状况,对区域绿色可持续发展具有重要意义。本研究基于Google Earth Engine(GEE)云平台,分析了一体化示范区1984—2019年植被覆盖的时空变化特征和变化趋势,并基于增强回归树(BRT)量化不同生态因子对FVC的影响。结果表明:1984—2019年间,研究区域植被覆盖整体呈先减少后增加的趋势。研究区域植被覆盖空间分布具有阶段性和区域性的特征。植被覆盖以退化为主,相较于1984年,2019年覆被退化和改善的区域面积占比分别为49.8%和12.8%。其中,覆被退化主要发生于吴江北部、嘉善南部和青浦东北部。人类活动完全削弱了自然因素对FVC的影响。基于研究结果,提出GEE平台是实现植被覆盖常态化监测的有效工具。

基于Google Earth Engine平台的1984—2018年太湖水域变化特征

湖泊是重要的淡水资源,准确了解湖泊水体动态变化有利于水资源可持续利用和社会经济发展。本研究基于Google Earth Engine(GEE)平台,以Joint Research Centre(JRC)全球地表水数据集和Landsat遥感影像为数据源,分析了1984—2018年大型湖泊——太湖水体的动态变化,并利用改进的归一化差异水体指数(MNDWI)研究了太湖面积变化趋势。结果表明:1984—2018年,太湖湖泊面积呈增加趋势,共增加45.31 km^2,湖泊面积呈夏季低、春冬季高的特点,东太湖是太湖面积发生变化的主要区域。与1984年相比,2018年太湖88.9%的水体未发生任何变化,0.3%的水体永久性消失。湖泊面积变化受自然和人为因素的共同影响,农业灌溉、渔业养殖、围湖垦殖、水利工程设施和土地利用类型转移等导致湖泊面积减少;年降水量增加和环境保护政策的实施是湖泊面积增加的主要原因。本研究结果可为实施水资源可持续管理提供参考,亦验证了基于GEE平台开展水体长期变化监测的可行性。

基于河段尺度的太湖流域城市河流生境评价

快速城市化背景下,太湖流域城市河流水环境与生态功能退化问题日益突出,系统开展城市河流生境评价尤为重要。本研究参考和修正了英国城市河流调查评价体系,基于太湖流域城市河流特点,构建了太湖流域城市河段生境质量指数(SHQI)评价体系,分析太湖流域城市河流生境现状及空间差异。结果表明:50个河段的SHQI值介于8~21,3个河段的SHQI值为好,6个为较好,27个为一般,9个为较差,5个为差。太湖流域城市河流生境中植被指数情况较好,物理生境、材质指数情况较差。生境总体状况在空间上表现为镇江>湖州>杭州>嘉兴>苏州>无锡>常州,各城市的物理生境、材质指数与污染指数存在显著差异。干流河段与支流河段的SHQI值无显著差异,但干流河段与支流河段的材质指数和污染指数差异显著。本研究构建的评价体系较好地反映了太湖流域城市河流生境现状,可为城市河流生态修复工作提供参考。

基于改进熵权物元模型的河网尺度物理生境评价——以太湖流域为例

平原河网地区社会经济快速发展过程中,河网水系受人类活动干扰强烈,生境退化现象突出。以太湖流域为研究区域,选取盒维数(D)、区域河流坡降(P)、河网复杂度(CR)、河网实际结合度(γ)、区域河网加权曲度(S_R)、骨干河网密度(R)等6个物理生境指标,基于改进熵权物元模型,构建了河网尺度的物理生境评价体系。研究结果显示,太湖流域物理生境质量多处于"较好"~"差"等级;生境因子的质量:盒维数(D)>河网复杂度(CR)>区域河网加权曲度(S_R)>河网实际结合度(γ)=骨干河网密度(R)>区域河流坡降(P);太湖流域物理生境空间分异现象明显,西部丘陵地区物理生境质量优于城镇化程度高的东部平原地区。河网尺度的物理生境评价体系较为直观的反映了流域物理生境现状,有效的完善了平原河网地区生境评价结果。

城市三维景观格局特征与社会环境因子的交互影响:基于增强回归树

城市的垂向扩展加深了城市构成与格局的复杂性,传统的二维景观格局研究较难完整体现当前城市景观的生态结构与功能特性。本研究以上海市中心城区为研究区域,选取三维景观格局指数量化研究区域三维景观格局,并运用增强回归树机器学习算法综合分析社会、环境因子与城市景观格局的交互影响。结果表明:高建筑率、平均建筑高度和建筑高度标准偏差在上海市内环周边区域的数值较高,建筑数量、景观形状指数在外环周边的数值较高,建筑覆盖率、容积率和Shannon多样性指数在城市中心的数值较高,且浦西总体高于浦东。人口密度和归一化植被指数(NDVI)对三维景观格局的交互影响最显著,生产总值的影响程度最低。三维景观格局指数在一定范围内随社会因子中的人口密度增大而增大,随环境因子中的NDVI和水面率增大而减小。增强回归树可作为量化景观格局与社会环境因子之间交互影响关系的有效工具。研究结果有利于加深对上海市中心城区生态环境与人类福祉之间关系的理解,同时可为城市三维扩展规划提供科学依据。