基于多源数据的青海东部城市群气候承载力评估与时空格局分析

为探索高原地区城市化与气候变化之间的相互作用机制。从气候承载力基本内涵出发,基于气候条件与人类活动相互作用关系,同时考虑气候资源和极端气候事件双重属性,本文识别并构建了包括气候天然容量、气候极端事件压力、城市气候压力以及城市协调发展能力四方面要素的气候承载力评估指标体系,以青海东部城市群为例,应用模型探讨了气候承载力的时空分布格局及变化规律。结果显示:从时间分布上来看,2001—2020年青海东部城市群气候承载力整体呈下降趋势,且因受到气候天然容量和极端气候事件压力的影响,波动幅度较大;从空间分布上来看,青海东部城市群低和较低气候承载力区主要集中于民和—乐都—西宁—湟中沿线大片区域,中气候承载力区零散分布于湟水谷地两岸区域,高承载力和较高承载力区则主要分布于该地区的西北部和东部北地区。研究结果提示本文建立的气候承载力评估指标体系对于青海东部城市群是合理可行的,可以描述城市群城市气候承载力在时空上的格局演变过程,可作为气候变化风险预警的依据。

广西北部湾沿海城市群气候承载力分析与评价

利用气候自然影响因子和社会经济发展因子构建城市气候承载力定量评价体系,定量评价2000—2019年广西北部湾沿海城市群——北海、防城港、钦州的气候承载力变化。结果表明,研究期内三市气候天然容量波动增大,北海和防城港增长趋势显著,反映了城市化对气候的影响;极端气候事件压力波动剧烈,总体增长不显著;各地城市气候压力和城市协调发展力在城市发展进程中均呈上升趋势,但城市协调发展力的增长仍不足以平衡自然影响因子和城市经济发展造成的负面影响。北部湾城市群气候承载力整体呈显著波动下降趋势,反映气候环境对沿海城市建设发展制约越来越明显;三市气候承载力对气候天然容量、极端气候事件压力指标的变化响应敏感,极端低温、大风、干旱(持续无降雨)和暴雨事件是沿海城市群气候系统稳定性的主要威胁因子。在今后北部湾沿海城市群发展规划中,提升气候承载力需要提高科技环保和防御自然灾害的能力,走低能耗绿色发展道路,以应对气候变化带来的压力。

近60年玉溪地区气候生产潜力变化及粮食安全气候承载力评估

利用1961—2020年玉溪9个气象站的观测数据,分析玉溪地区近60年的气候生产潜力时空分布情况,同时找出限制气候生产潜力的主要因子。利用气候承载力计算公式,估算玉溪地区在当前气候生产潜力下气候资源对人类社会的气候承载力和不同消费水平下的相对剩余率。结果表明:玉溪地区气候生产潜力分布与地势相符,地势高差较大的地区气候生产潜力较小。近60年气候生产潜力减少,但减少趋势不显著,气候生产潜力年际波动较大,其核心限制因素是年降水量。虽然气候承载力的容量能够满足该地区不同消费水平的粮食需求,但玉溪各县区呈现出明显差异性,因此需要优化玉溪地区气候承载力,提高土地出产率。

城市气候承载力定量化评价方法初探

本文从气候天然容量、城市气候压力和城市协调发展能力3个方面选取24个指标构建较完整的城市气候承载力评价指标体系。气候天然容量指数采用内梅罗指数法计算,城市气候压力指数和城市协调发展能力指数采用基于熵权的综合评价方法计算,进而构建城市气候承载力综合评价函数以量化评价结果。以上海市为例,对其气候承载力进行定量化评价。研究表明,本文建立的气候承载力评价指标体系是可行的,它可以描述某一城市时域上的变化,也可以对区域气候承载力开发利用过程中存在的问题进行甄别,并可作为气候预警响应的依据,为我国建立区域气候安全管理机制提供技术参考。分析上海市2004—2013年这10年间气候承载力的变化趋势,结果表明研究期内上海市气候承载力整体劣于基准年值,且因深受气候天然容量的影响而处于较大波动状态。

面向新型城镇化的气候承载力指标研究——以皖江城市带为例

从服务新型城镇化进程出发,本文基于气候条件与人类活动的相互作用关系,同时考虑气候的资源和灾害双重属性,识别并构建了包含气候资源供给、气候灾害限制和城镇化协调发展水平三方面要素的气候承载力评价指标体系,进而采用熵权法、耦合协调度模型和GIS技术等方法实现了指标的量化,形成了气候承载力的综合评价指标和模型。以皖江城市带为例,应用该套指标方法探讨了气候承载力的空间格局与关键影响因子,结果表明,皖江城市带城镇化发展格局与气候承载力分布较为一致,气候承载力较高的地区意味着可容纳的城市发展负荷量较高,而与之对应的这些地区城镇化集聚程度也较高;但气候承载力水平空间差异显著,区域整体气候承载力还有待进一步优化提升。根据城镇化集聚度和气候承载力特点,将皖江城市带分为4个等级和12种类型,并进一步揭示了不同类型地区存在的承载力"短板"和问题现状。

基于DPSIR模型的海口市气候承载力评估研究

基于DPSIR概念模型,结合对海口市气候资源特征、生态环境、社会经济发展状况的分析,从驱动力、压力、状态、影响、响应5个方面选取33个评价指标构建了海口市气候承载力评价指标体系,并采用主观和客观相结合的方法赋予各评价指标合理的权重,由此得到海口市气候承载力综合评估指数,并利用其对海口市2000—2017年的气候承载力进行了系统分析和定量评估.结果表明,海口市气候承载力在波动中不断上升,上升趋势和幅度与响应指数的上升趋势和幅度较为一致,但是远低于压力指数,说明一方面海口市的社会经济发展对气候资源制约作用十分明显,城市发展未实现可持续发展状态;另一方面,海口市在城市基础设施规划建设、综合环境治理、优化能源结构、科技投入等方面采取了积极的政策措施适应和应对气候变化,减缓了城市气候压力,对气候承载力产生了一定的积极作用.

基于气候承载力评估的城市气候地图方法研究——以厦门市为例

作为城市气候学与城市建设的桥梁,城市气候地图是科学引导城市设计与发展决策的重要工具。从下垫面形态与城市气候的相关性切入,以问题解决与成本控制为导向,提出基于气候承载力评估的城市气候地图研究方法,实现了由传统的优化城市气候现状向管控城市建设负面气候效应的思路进化,从而为复杂条件下的气候适应性城市设计策略获取提供框架。厦门的实证研究证明,由该方法编制的城市气候地图能够实现城市气候研究对城市设计的量化引导,有助于城市设计策略获取的精细化。

人类活动影响下的北京地区气候承载力初步评估

重点考虑北京地区的气候条件、环境特点以及社会经济发展过程中的主要人类活动,从气候资源现状、人类活动强度和生态环境状态3个基本要素层出发,构建人类活动影响下的北京地区气候承载力评估指标体系,评估人类活动影响下的北京地区气候承载力情况,分析了气候承载力构成要素的空间分布及相对水平,解析了不同区县气候承载力的相对状况及主要制约因子。结果表明,北京地区气候承载力指数(ICCC)在0.24~2.24之间变化,其中延庆县、密云县、昌平区的气候承载力较高,东城区、西城区、顺义区、石景山区、丰台区、房山区、朝阳区的气候承载力相对较差,海淀区、大兴区、怀柔区、门头沟区、平谷区、通州区居中。在各行政区县内部,东城区、西城区、丰台区、顺义区、朝阳区的气候承载力空间差异性较小;而延庆县、怀柔区、门头沟区等郊区气候承载力空间差异性较大,这主要受气候条件和生态环境的区域差异性影响。从气候承载力的构成要素看,怀柔区、延庆县及门头沟区的气候承载力主要受气候资源的限制;城六区和房山区等地的气候承载力主要受人类活动强度及生态环境要素的限制。就气候承载力具体指标而言,东城区、西城区、海淀区、朝阳区主要受人口密度、人均绿地面积以及生产生活排污量的影响;石景山区主要受空气质量较差的影响,房山区则受空气质量差和人均能耗高的影响。

2000—2017年山地城市百色气候承载力定量评价

利用2000—2017年百色市气象资料和城市社会经济发展数据,构建以气候天然容量、极端气候事件压力、城市气候压力和城市协调发展能力四个评价指数组成的城市气候承载力综合函数,客观定量评价广西西部山地城市百色2000—2017年的气候承载力变化。结果表明:21世纪以来,百色市的气候承载力整体呈现一种波动上升的状态,反映百色的城市建设与气候之间的协调力增强,城市建设发展仍有较大的气候承载空间。百色城市气候承载力对极端天气气候事件,特别是干旱事件较为敏感;人为影响因子对气候承载力具有重要影响。提升气候承载力和应对气候变化能力应从提高防御自然灾害能力和城市协调发展能力、降低城市气候压力着手,建立可持续发展的城市气候生态系统。

南昌市气候承载力评价研究

从气候承载力基本内涵出发,结合南昌市气候资源现状特征,从气候资源条件、气候压力状况和气候可持续发展能力等3个要素层面,选取具有代表性的17个指标,构建了与南昌市气候现状相符合的气候承载力评价指标体系结果表明:南昌市2006-2015年气候承载力指数呈现出较大波动,气候承载力指数(CC)数值均是<1。

变暖背景下南宁市气候承载力定量评价

利用2000—2019年南宁市气象数据及社会统计资料,构建包含4个准则层和27个指标的南宁市气候承载力定量评价体系,开展南宁市气候承载力评价研究。结果表明,近20a南宁市气候承载力呈波动下降的趋势,气候承载空间不容乐观;天然气候容量和极端气候事件压力指数年际波动明显,城市气候压力和城市协调发展能力指数均呈显著上升趋势,但前者上升幅度显著大于后者。南宁市气候系统脆弱性较大,极易受到大风和极端暴雨的影响,城市气候协调发展能力的增长无法抵消城市经济发展及气候不稳定性对气候系统造成的负面压力。南宁市的气候承载力提升需要降低城市气候系统压力,提升防御自然灾害能力,大力发展绿色经济,减少气候变暖背景下气候异常波动的负面影响。

南充市城市气候承载力及障碍因子分析

通过构建以气候资源供给、城市气候压力、城市可持续发展能力为准则层的城市气候承载力评价体系,对2008—2017年南充市主城区和6个县级城市气候承载力进行了评估,并利用障碍度模型对各地区城市气候压力中的9项指标进行障碍因子分析.结果显示:2008—2017年南充市各区县城市气候资源供给具有不稳定性,城市气候压力总体呈减小趋势,城市可持续发展能力显著提高,城市气候承载力与经济发展水平不匹配;10年间各地区的障碍因子总体上由人类排放强度类指标逐渐转变成经济与城市规模类指标.建议南充市不断推进节能减排措施,增加城市绿地面积,提高可持续发展能力,增强城市气候承载力.

武夷山市气候承载力的定量评估

【目的】城市气候问题日益显著,开展城市气候风险管理研究,旨在更好地应对气候变化。【方法】以武夷山市为例,利用2001—2020年武夷山市气象观测数据和社会统计资料,根据气候承载力评价体系,开展武夷山市气候承载力的评估研究。【结果】21世纪以来,武夷山市气候承载力呈波动下降的趋势,社会经济发展与气候之间的协调力有所减弱;气候天然容量近几年有增大的趋势,气候状态较为稳定;极端气候事件压力(ECI)受极端天气事件,尤其是暴雨事件和高温事件的影响,波动较大;城市气候压力(CCP)和城市协调发展能力(CDA)呈现逐年增大的趋势,但CDA仍不足以完全抵消ECI和CCP造成的影响。【结论】未来应尽量减少武夷山市人为因素对气候的负面影响,提升城市对极端天气事件的防御能力,以此来提高气候承载力。

近50年安徽省气候生产潜力演变及粮食安全气候承载力评估

安徽省是重要的粮食产区,在保障我国粮食安全中发挥着重要作用,研究该省气候生产潜力的演变特征,面向粮食安全分析其气候承载力具有显著的现实意义。本文从粮食生产与光温水等气候因子的关系出发,采用逐级订正的方法计算了安徽省的气候生产潜力及其变化特征,并根据不同生活水平下的粮食需求指标,分析了安徽省的气候承载力和剩余空间。结果表明,安徽省气候生产潜力的地理分异特征显著,其中北部高于南部、平原高于山区,高值区主要集中在沿淮及淮北地区,与耕种条件配合较好,有利于生产潜力的发挥。1961~2013年全省气候生产潜力基本呈一致下降趋势,近50年平均减少了约10%。安徽省目前粮食消费水平和结构属温饱型向小康型过渡阶段,在充分发挥气候生产潜力的前提下,全省气候资源所能承载的粮食产量均显著超过不同生活水平下的总需求量。小康水平下,气候承载力的相对剩余率总体呈东北向西南递减的趋势,除部分城市地区和山区外,全省大部地区气候承载力的剩余空间仍较富裕,能够较好的保障粮食需求。总的来看,由于安徽省光温水以及耕地等条件配合较好,气候承载力较高;虽然受太阳辐射影响,近年来气候生产潜力下降,但在保障未来小康社会的粮食安全方面,安徽省仍具有较好的气候承载力,粮食生产还有较大的提升空间。

未来气候变化情景下河南省粮食安全气候承载力评估

为探究未来气候变化对河南省粮食生产的影响,基于夏玉米和冬小麦两种主粮作物的生产潜力和气候资源承载力,结合1961-2017年河南省111个气象站的观测数据以及区域气候模式输出的2041-2080年RCP4.5和RCP8.5两种排放情景下的气象资料,采用农业生态区域法(AEZ模型)计算了河南省气候生产潜力及其变化特征,并根据不同生活水平下的粮食需求指标,分析了河南省的气候承载力和剩余空间。结果表明:1961-2017年,河南省夏玉米气候生产潜力平均为18408.87 kg·hm^-2,表现为中东部高、西部低;与基准时段(1981-2010年)相比,RCP4.5和RCP8.5情景下分别下降13.0%和8.0%,高值中心由豫东地区向豫西南地区转移。1961-2017年,冬小麦气候生产潜力平均值为10889.79 kg·hm^-2,呈中部高、北部低;与基准时段相比,RCP4.5和RCP8.5情景下分别减少18.6%、21.7%。当前,在温饱水平和小康水平粮食需求条件下,最大气候资源承载力分别平均养活人口2.52亿和1.83亿。2070s(2071-2080年)最大气候资源承载力平均养活人口有所减少,与基准时段相比,RCP4.5情景下小康水平和温饱水平分别下降9.7%和18.4%,RCP8.5情景下小康水平和温饱水平分别下降7.7%和16.6%。当前气候条件下,河南省气候资源相对剩余率在-93.0%~356.9%,与基准时段相比,未来气候资源相对剩余率减少近40%。

城市气候承载力定量化评价--以上海市为例(英文)

为了开展气候风险管理,近期学者们提出了气候承载力的概念。本文在分析气候承载力的概念内涵及其影响因子的基础上,从当前气候天然容量,城市气候压力和城市协调发展潜力3个方面构建城市气候承载力综合评价指标体系。以上海市为例,采用构建的城市气候承载力评价方法分析上海市2004-2013年气候承载力变化特点,并利用主成分因子分析法确定气候承载力的主要影响因子。分析结果如下:(1)当前气候天然容量指数表明上海市的气候条件劣于基准年,在研究期间呈波动状态;(2)城市气候压力和城市协调发展能力呈稳步增长状态,但协调发展能力的增长速度低于城市气候压力的增长速度;(3)总体来说,研究期间上海市气候承载力远低于基准年,且气候承载力值因受气候条件变化影响较大而处于较大波动状态;(4)基于主成分因子分析方法确定城市人口密度、人均GDP、单位生产总值能耗、工业总产值、环境保护投资、科技经费支出以及人均绿地面积为主要影响因子。结果表明,该气候承载力评价方法是可行的,它可以描述某一城市气候承载力在时域上的变化,也可以对区域气候承载力开发利用过程中存在的问题进行甄别,并可作为气候预警响应的依据,为我国建立气候安全管理机制提供技术参考。

宁夏干旱区气候承载力分布特征分析

文中着重从影响宁夏区域范围内农业及牧草产量的主要环境因子-热量及水分条件入手,利用近40年宁夏全区范围内气温、降水量资料,分析气温、降水生产潜力,在综合气候生产潜力分析的基础上,分析了气候变化对宁夏干旱区热量、水分条件及气候生产潜力的可能影响,从气候及气候变化的角度出发,评估未来人口的最大可能承载量。结果表明:宁夏大部分地区的光温条件对农业生产是很有利的,限制农业生产的主要因素是水分;在不考虑引黄灌溉的情况下,引黄灌区单位面积的气候承载力相对较低;中部干旱带高于北部引黄灌区,南部山区的东北部地区单位面积气候承载力位于全区之首,六盘山地区相对较低;考虑到未来气候变化的可能情景,虽然大部分地区无论是光温生产潜力还是气候生产潜力均呈增加的趋势,但由于降水增加有限,与光温生产潜力相比,气候生产力增加的速度减慢,甚至在某些地区由于水分胁迫还可能出现减小的情形。

生态水文系统支撑城市韧性安全建设的若干思考

近40年城市生态水文学应用研究的重要进展,特别是区域水循环要素的优化调控,有效地支撑了韧性安全城市建设。在城市生态水文系统理念的指导下,北美、欧洲和中国相继出现了低影响开发、水框架指令、海绵城市与气候适应型城市建设。全球变化和人为活动相互作用产生了复杂的城市生态水文过程,自然水循环模式已转变为“自然-社会”相互作用的二元水循环模式。面对全球变化,韧性安全城市的建设更加关注对气候变化的减缓和适应,特别是对极端天气气候事件的适应能力。我国长期持续大规模的城市开发建设,强烈影响和改变着区域水循环关键要素,城市地下空间开发利用和地面沉降面临着极端天气气候情境下的灾害风险。因此,地学基础条件及其韧性构成了城市韧性安全底座的基础。基于二元水循环关键要素调控设计的减缓和适应对策,在新一轮气候适应型城市建设中发挥了重要作用。“气候变化—区域二元水循环—水平衡调控—灾害风险”“遥感大数据—台站网小数据—传递函数—云孪生”,可作为一种地球大数据支撑韧性城市建设与可持续发展的技术框架和方法组合。上海作为长江流域的龙头和海陆交互敏感区域,城市韧性安全还面临着海平面上升的考验。在气候变化情景下区域二元水循环关键要素调控,可作为地学服务上海地下空间安全及城市韧性安全的一个策略。

基于气候生产潜力的云南人粮关系及其未来变化

基于云南117个气象站1961-2015年观测实况及全球气候模式模拟的2016-2055年年平均气温、降水量数据,使用ThornthwaiteMemorial模型计算并分析云南各地气候生产潜力(T_(spv))的时空变化特征,构建并计算T_(spv)的人口承载力(T_(spv)-人口承载力)和气候承载力指数。结果表明:(1)云南T_(spv)呈现明显的纬向分布及垂直分布特征,总体表现为南部高于北部,低海拔地区高于高海拔地区,降水是云南T_(spv)主要限制因子;(2)1961-2015年全省T_(spv)仅滇西的部分地区显著增加,滇中局部等地显著减少,其余地区变化不显著,全省平均T_(spv)年际波动大,在2009年前后发生突变;(3)2006-2015年云南人均粮食供应稳定增长,接近或超过小康型粮食需求,耕地的人口承载力(耕地-人口承载力)逐年增加,但远低于T_(spv)-人口承载力,即使在极端减产年,T_(spv)-人口承载力水平仍能满足当前人口、耕地规模下富裕型粮食需求,人粮关系状态为盈余;(4)如果保持现有稳定的人口、耕地及生产力水平增幅,未来不同的排放情景下,云南T_(spv)及T_(spv)-人口承载力都将稳定增加,人粮关系状态以粮食盈余为主,且高排放情景下承载力和人粮关系状态水平均优于低排放情景。

新时期绿色低碳城市测评研究

在全球气候变化的大背景和新型城镇化的大趋势下,结合中国特色社会主义新时代"以人民为中心"的发展思想,从低碳生产、绿色发展、绿色生活、气候承载力和公众应对气候变化的执行度五个维度构建绿色低碳城市测评指标体系,把客观的"测"与主观的"评"结合起来。对我国四大地区19个城市进行绿色低碳城市综合指数测评,测评总指数前三位的杭州、厦门、南京属于"高绿色、高公众认知度"城市。把握公众在城市化进程中对绿色低碳理念的感受和认知水平,有助于提高公众在经济社会发展中的参与感、获得感、幸福感和安全感。通过聚类分析,将测评城市分为领先型、奋进型、后发型和探索型四类。我国应主动总结领先型城市的建设经验,向国际社会展示中国发展的阶段性成果,分享中国方案,推进人类命运共同体建设。