长江三角洲地区1644—1949年重大台风灾害年辨识与重建

为从较长时间上探讨长江三角洲地区台风灾害的发生情况,基于灾害影响县次,对1644—1949年长江三角洲地区重大台风灾害年进行排序.结果表明:1696年台风灾害影响范围为38县次,在300a中仅此一年;1724年和1781年的台风灾害属100～300a一遇;50～100a一遇的台风灾害分别发生在1732年、1747年和1877年.1696年和1732年的受灾区域大都分布在长江口附近,1724年、1747年和1781年分布在长江口和杭州湾附近,而1877年主要集中在长江南部和杭州湾北部地区.1696年的两次台风均是由上海附近登陆,第1次的暴雨和风暴潮及第2次的风暴潮都造成洪涝灾害;1724年台风登陆地点位于上海奉贤附近,暴雨和风暴潮同时成灾;1781年台风登陆地点为嘉善县附近,主要为风暴潮致灾;1732年台风登陆地点为长江口南上海地区,台风暴雨和风暴潮同时造成洪涝灾害;1747年台风登陆地点为宝山、崇明附近,主要是台风带来的风暴潮致灾;1877年台风登陆地点为太仓、宝山、嘉定县附近,主要是大风及暴雨致灾.

农业土地利用与碳排放研究综述

农业开发是人类对地球环境改造的重要活动之一,通过改变土地利用和土地覆盖进而改变陆地生态系统的地球物理化学循环,对全球气候变化具有重要影响。在全球变化研究背景下,解答全球碳循环以及人类活动对其影响,需要对农业土地利用的碳排放进行精确评估。本文对农业生态系统碳储量、土地利用导致的碳排放量研究进行分析,总结了定量评估碳排放的主要模型。农业生态系统碳库研究主要集中在对农业土壤碳库及其变化的研究上,研究表明近三十年中国土壤有机碳储量总体呈上升趋势,但是不同区域和不同类型土壤有机碳储量变化存在差异。农业土地利用如开垦、采伐、放牧会导致陆地生态系统向大气的碳排放。目前主要的农业土地利用碳排放评估方法主要包括收支清单方法、环境参数模型和计数模型,各类模型具有自己的适用特点,为了进一步提高结果精度,需要对基础土地利用数据、不同土地利用类型的碳密度、农业开发的影响参数以及机理进行更深入的研究。

面向历史土地利用研究的苏皖地区耕地分布的影响因子分析及宜垦性模型构建

精确的格点化区域历史土地利用数据是进行历史土地利用/土地覆被变化环境效应模拟的基础。由于缺少充足可信的历史图件等资料,历史网格化数据无法直接获取,通常是根据现代耕地分布格局及其形成的驱动因素,对某一区域的历史耕地总和数据进行降尺度的格点化分配。本文以苏皖地区为例,基于现代遥感数据分析了耕地空间分布与气候、坡度、海拔高度、土壤、河流湖泊、人口等因子的关系,发现影响苏皖地区耕地分布最为关键的因素是河湖及坡度。河流湖泊地区为非耕地的剔除区域,坡度与垦殖率的相关系数高达?0.628,苏皖地区海拔未达到气候影响下的耕地垦殖上限。在此基础上构建了耕地空间分布模型,对现代的耕地格局进行10 km ×10 km的模型重建,并进行了模型评估检验。检验结果显示,无论是从均值还是从相关系数或标准偏差来看,宜垦性模型的空间分配结果与现代遥感数据的空间格局差异均不大,两者的相关系数R为0.798,标准偏差S为22.2,两者差值的均值为0.09。该现代宜垦性模型能够用于耕地格局重建,可为该区历史时期耕地数据网格化处理提供参考。

国内外圩田研究进展

圩田是滨湖低洼地区综合治田治水的一种土地利用形式,对区域的农业发展、防洪减灾、生态环境保护等方面具有重要的意义。中国圩田的形成与发展历史悠久,国外如荷兰等地也有大面积的圩田开发。目前,针对如何使圩田能够在当代社会继续发挥积极作用,已成为亟需解决的现实问题,因此要对圩田开展深入研究。分析了20世纪50年代以来国内外圩田的研究成果,从圩田历史与现状、圩区规划、圩田防洪、圩田生态系统等4个方面进行了综述,对研究资料、研究方法和主要结论进行了研究总结。根据研究结果,发现了研究过程中的几个转变,为此提出了当前研究关注的新方向,即结合古代智慧推动圩区规划,利用技术手段加强防洪减灾、建设生态文明促进圩田转型等。研究结果表明:圩田已从历史学和水利学发展成了多学科关注的研究对象,多学科方法的应用将会促进圩田受到更好的保护并得到更有效的利用。研究成果可以为圩田研究的发展提供一定的借鉴。

中国历史土地覆被变化重建研究进展

为对中国已有区域历史土地覆被数据集有一个综合全面的认识,并为今后的研究方向提供参考,筛选了30篇空间表达清晰的面向全球变化研究的中国历史土地覆被重建文献,从数据源选取与数字提取和订正处理、时间尺度与覆盖时段、空间范围与空间分辨率、重建的主要土地覆被类型几个方面进行总结和评述。主要结论有:历史文献是重建历史土地覆被的最主要数据源,数字提取和订正方法因数据源不同而各异;国外关于历史土地覆被研究的最长时段达过去12 000年,国内研究时段多为过去300年,时间分辨率均以几十年到百年居多;重建研究的空间范围分为中国全国、中国东部和某个行政单元或地理形态上比较完整或典型的区域3种空间尺度系列,第三系列中还存在研究空白区;在不同土地覆被类型的重建方面,现有研究集中于耕地覆被重建。充分利用不同数据源、加强研究空白区内历史土地覆被重建、改进网格化处理方法及已有数据的整合在今后研究中尤为必要。

近千年青藏高原东北部环境演变与人类活动的关系及其对人类世开端的启示

如何评估人类活动对沉积记录的影响以及明确定义全球人类世开端,是现今人类世研究中亟须解决的关键科学问题.青藏高原东北部作为人类在高原地区最早大规模永久定居的区域,各类沉积环境对人类活动的响应极为灵敏.同时,相较于高原其他地区,青藏高原东北部拥有更为丰富的气候与环境重建序列,使其成为开展人类世地层边界研究的理想区域.通过对青藏高原东北部现有古气候、古环境序列的深入分析与综合集成,我们得出以下结论:(1)近千年以来,人类活动对青藏高原东北部环境的影响程度日益显著,尤其在近200~300年以来,其影响逐渐超越了气候因素;(2)AD1950至今,青藏高原东北部多个与人类活动相关的理化指标呈现出指数型增长态势,形成近千年以来的一个明显峰值,清晰地描绘了全球“大加速”现象及其演变过程;(3)人类活动强度的增长不仅导致了高原环境的快速变化,还促使气候因素与生态环境之间耦合关系的“解耦”,从而推动高原环境从“晚全新世”向“早人类世”过渡.基于上述发现,尝试构建了一个适用于确定高原地区人类世地层边界的模型,并指出当高原生态环境进入“早人类世”后,沉积物中部分理化指标的气候意义逐渐减弱,而人类活动的信号持续增强.

全球历史LUCC数据集数据可靠性的评估方法及评估案例

土地利用/土地覆被变化(LUCC)既是全球变化的表现形式,也是全球变化的重要驱动力,准确的全球历史LUCC数据产品是正确认识LUCC对全球变化影响的基础.但国际上已有的多套全球历史土地利用/覆盖数据集存在彼此矛盾之处,且均已被许多区域尺度重建结果证明存在很大偏差,改进全球历史土地覆盖数据产品精度是国际LUCC和过去全球变化研究关注的重点领域.从时间过程和空间分布两个方面评估已有土地覆盖数据产品的可靠性,是改进数据集质量的基础和前提.理论上,判断全球土地覆盖数据产品可靠性的高低的标准是其与实际土地覆盖数据("真值")的相近程度或偏差大小,但与现代全球土地覆盖数据产品可提供实地抽样验证不同,可用于历史产品可靠性评估的历史证据是极其有限的.有鉴于此,本文构建了全球LUCC数据集数据可靠性评估框架,并针对可用于历史土地覆盖数据评估的数据和指标的类型和特点,提出4种评估方法,包括:(1)以定量重建的区域LUCC数据为基准的准确性评估;(2)基于区域发展史实的合理性评估;(3)基于自然和人文特征及专家知识的合理性评估;(4)基于多套数据一致性的可能性评估,并给出了5个历史耕地可靠性的具体评估案例.该方法亦适用于林地、草地等其他土地类型的评估.

2000-2015年西南地区土地利用与植被覆盖的时空变化

西南地区是我国重要的生态资源区和生态脆弱区,在国家"绿水青山"战略发展中具有重要地位。本研究基于1 km空间分辨率的土地利用数据集,结合土地利用转移矩阵,定量分析2000-2015年间西南地区土地利用变化特征及其驱动力。并基于MODIS遥感植被指数,利用像元二分模型计算西南地区植被覆盖度,分析归一化植被指数(NDVI)和植被覆盖度的变化规律。结果表明:研究期间,西南地区的主要地类是林地、农田和草地。建设用地面积增加5874 km^(2),增长率为55.8%;农田面积减少最多,下降6211 km^(2),其次是草地,减少2099 km^(2)。2000-2015年间,西南地区建设用地的转入面积最多,主要由农田(贡献率68.2%)、林地(贡献率19.2%)和草地(贡献率13.1%)转化而来,转化的区域多靠近城区。农田的转出面积和转出率分别为7079 km^(2)和2.2%,占所有转出类型面积的46.0%。林地多由草地(贡献率61.8%)转化而来,转化区域多分布在贵州中南部和云南西部等地。全区NDVI和植被覆盖度均呈显著增加趋势,说明研究区整体呈变绿趋势。其中,自然植被和农田的NDVI均显著增长,建设用地扩张地区的NDVI下降,说明自然植被和农田主导了该地区植被变化。通过残差分析发现,气候变化和人类活动对研究区变绿趋势的贡献显著。

过去300 a大清河上游南部流域耕地变化重建

过去300 a耕地变化重建是环境变化研究的基础。华北地区河湖演变对历史土地开垦的影响需要在历史耕地重建时予以考虑。论文基于清代地方志、民国统计资料和现代土地利用数据,通过量化坡度和历史时期潜在耕地垦殖率因子,建立宜垦性模型,重建过去300 a白洋淀与大清河上游南部流域5个时间断面上空间分辨率为1km×1 km的耕地变化,并结合大清河南支的河道变迁和白洋淀演变过程分析了县域尺度下河道变迁、湖群演变对土地开垦过程的影响。结果表明:①近300 a来研究区开垦范围向山区扩展,开垦强度不断加深,平均垦殖率由1646年的0.162增至1980年代的0.579;②白洋淀收缩为安新、容城、任丘、高阳和蠡县土地开垦提供良好的物质基础,清中后期5县垦殖率较同期周围县高约3%~40%不等,且增长速度明显快于周围县;③古河道为肃宁、河间、任丘和安国的土地开垦提供了物质基础,河流改道后肃宁、河间和任丘的垦殖率分别增长为原来的2.12、2.6和2.86倍;安国垦殖率增长了37%,为同期增长最为显著的县;④新河道虽会冲毁部分土地,但泛滥区却能为土地开垦提供物质基础,故途经地垦殖率有增有减,蠡县和高阳的垦殖率分别增加为原来的1.80倍和1.88倍,望都、清苑垦殖率分别增加3%、4%,定州垦殖率减少4%。