天山北坡城市群国土空间格局识别与时空变化分析

气候变化和人类活动大环境下,探索国土空间格局演化特征及其规律对进一步缓和绿洲地区人地矛盾有着重要的意义。以天山北坡城市群为例,选取2000、2010年和2020年3期土地利用数据及DEM数据,基于“三生”空间理论对天山北坡城市群国土空间结构数量与空间分布进行分析。结果表明:(1)20 a间天山北坡城市群“三生”空间类型面积呈不同程度的增减,其中水域和林地生态空间的转出量最多,牧草和其他生态空间两者间相互的转换数量最大;(2)研究区除阜康市、木垒哈萨克自治县、奇台县、石河子市及乌鲁木齐市的国土空间利用程度综合指数呈小幅度增加和递减外,其他县域呈逐年提高趋势;(3)生产空间的核密度高值区呈东南-西北条带状,连片分布于研究区的中部,而生态空间的核密度高值区则分布于研究区外围;生活空间的核密度高值区以乌鲁木齐市为中心呈点状分布,周围衍生出许多零碎的中值点,总体分布较为破碎,空间连接性较低。

天山北坡城市群生态承载力演变与生态敏感性分析

经济的快速发展及人类活动的不断加剧,造成了各种生态环境问题,对可持续发展构成了严重威胁。探讨城市群土地利用变化、生态承载力演变特征及生态敏感性分析,是推动城市群生态环境优化,提升城市群土地利用管理方式的重要理论依据。以天山北坡城市群为研究区,基于土地利用数据对天山北坡城市群2000—2020年土地利用变化进行分析,采用生态足迹模型对研究区的生态足迹及生态承载力进行推算,并结合植被覆盖度、坡度、人口密度、土地利用类型、高程5个生态敏感性因子,对天山北坡城市群进行多因子综合生态敏感性评价。结果表明:2000—2020年天山北坡城市群内建设用地和耕地转入量较大,分别增长107.79%和46.45%,林地和水域面积逐步减少,反映了天山北坡城市群在研究期内处于快速城镇化阶段,城市建成区的不断扩大对部分生态生产用地构成一定的威胁。在快速城镇化的背景下,天山北坡城市群人均生态足迹总体呈现上升的趋势,生物资源生态赤字问题仍然存在,能源为主的其他资源的生态盈余呈现缩小趋势。生态敏感性高值区域主要分布在天山北坡城市群各城市的周边地区,中度敏感地区环绕在敏感高值区周围,分别占研究区面积的11.21%和35.18%。在未来发展中天山北坡城市群需要进行区域生态敏感性的评价,针对不同的生态敏感性分区提出不同的保护和利用策略,同时需要发挥区域内各个城市的生产优势,扬长避短,实现天山北坡城市群土地资源合理利用及生态与社会及经济的高质量发展。

天山北坡城市群碳储量时空变化及预测研究

为了有效评估城市群碳储量变化,以天山北坡城市群为研究对象,运用PLUS模型和InVEST模型,动态评估2000~2020年及2030年不同情景下土地利用变化及碳储量变化特征.结果表明,2000~2020年天山北坡城市群碳储量呈现持续增加趋势,且碳储量变化与土地利用变化密切相关,主要表现为2000~2010年林地面积的减少导致其碳储量减少约266×10^(6)t,2010~2020年草地面积的增加使其碳储量增加约69.14×10^(6)t.2030年自然发展情景、生态保护情景和经济快速发展情景下碳储量预测值分别为8875.88×10^(6)t、8895.58×10^(6)t和8841.58×10^(6)t;经济快速发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.土地利用是影响碳储量空间变化分布的第一主导因素,贡献率接近于90%,土地利用强度与碳储量协调性分析与两者双变量空间自相关分析进一步验证了这一结论.土地利用变化在一定程度上能够对碳储量产生积极影响,对于本研究区而言,生态保护发展情景可能更符合未来城市发展模式,研究结果能够为土地利用规划提供参考.

基于地表温度降尺度的植被物候与地表热环境的关系分析

植被物候是植被受外界环境影响后,出现周期性变化的现象,是气候变化影响生态系统的关键指示器。在干旱气候影响下,干旱区地表下垫面升温迅速且蓄热能力强,持续升高的地表温度(LST)对植被物候的影响不容忽视。本文以天山北坡城市群为研究区,利用MODIS的MOD11A1和MOD13Q1遥感影像探究2002-2021年植被物候和LST的空间分布格局,选择随机森林回归将LST进行降尺度,并采用Mann-Kendall非参数检验和Theil-Sen斜率分析植被物候19a来变化趋势,基于空间杜宾模型(SDM)分析空气温度、高程、蒸散发、地表温度、降水、土壤水分和大气气溶胶对植被物候的影响,最后探究LST与植被物候的局部相关性。结果表明,LST降尺度结果精度较高,白天和夜间LST的R2分别为0.982和0.985,能够更多反映地物细节。LST白天和夜间差异较大,分别呈“冷岛”和“热岛”现象。植被生长季开始期(SOS)提前、生长季结束期(EOS)推迟、生长季长度(LOS)延长。植被物候变化较为显著的地区主要集中在绿洲,非绿洲地区的变化则较不显著。温度、蒸散发和降水对植被物候各指标均具有较大影响。其中,LST对植被物候的影响更具典型性。该研究结果对于理解干旱区绿洲植被物候变化的复杂机制以及维护绿洲资源可持续发展具有重要意义。