1985—2015年洛川塬土地利用/覆被变化及人类活动影响——以陕西省洛川县为例

洛川塬是黄土高原第二大黄土塬面,也是黄土高原面积最大的苹果种植区。近几十年来,由于塬面高强度人类活动影响,洛川塬沟道侵蚀剧烈,塬面萎缩呈现逐年加剧的趋势,严重影响了塬区的生产、生活和生态安全。因此,清晰了解近几十年来洛川塬土地利用/覆被变化及人类活动影响,对于洛川塬的保护和水土流失治理至关重要。本文使用遥感、地理信息系统和数学方法,以洛川塬主体洛川县为例,对洛川县1985年、2000年和2015年的土地利用数据进行了解译,分别从土地利用变化速度、转移方向和土地利用程度三方面综合分析了洛川县近30 a土地利用时空变化的规律及人类活动影响。研究结果表明:(1)1985—2015年洛川县主要的土地利用类型为林地、草地和耕地,三者面积占比达91.29%;近30 a土地利用变化最大的特点为建设用地面积持续增加且增幅最大,共增加了117.16 km^(2),年均增加5.11%,其中1985—2000年建设用地面积增加了38.13 km^(2),2000—2015年增加了79.03 km^(2),建设用地面积的增加主要由耕地转入;(2)近30 a人类活动对洛川县土地利用变化的影响主要体现在林地、草地、耕地、建设用地之间的转换;前15 a(1985—2000年)林草地面积减少,耕地和建设用地面积增加;后15 a(2001—2015年)林草地和建设用地面积增加,耕地面积减少;(3)近30 a洛川县的综合土地利用动态度呈现增加趋势但增幅较小,前15 a(1985—2000年)综合土地利用动态指数小于后15 a(2001—2015年),表明后期人类活动对土地利用综合开发利用起到积极的影响。

塔什库尔干谷地古滑坡堰塞湖事件重建及其地貌响应

塔什库尔干谷地构造活动频繁,滑坡、泥石流等自然灾害频发,滑坡体堵塞河流形成堰塞湖,堰塞体溃决后引发特大洪水。开展塔什库尔干谷地古堰塞湖的形成演化研究,可以提高对堰塞湖灾害的认知,预防地质灾害发生和降低灾害损失。目前已有对塔什库尔干曲曼村古堰塞湖湖相沉积形成年代和所记录的古环境信息研究,然而针对该湖泊的形成演化及形成后的地貌响应却鲜有开展。本研究以野外调查为基础,结合室内分析,对曲曼古滑坡堰塞湖的区域地貌和残留湖相沉积物特征进行了详细的分析。研究结果表明:(1)曲曼古滑坡堰塞湖形成可能是由于古地震诱发滑坡导致的,残留滑坡坝的表面积约为4.30×10^(5) m^(2),其体积约为2.30×10^(7) m^(3),所形成的堰塞湖最大湖面积约为2.01×10^(7) m^(2),最大库容量约为1.12×109 m^(3),溃决时的洪峰流量约为49507 m^(3)/s;(2)滑坡坝上游陡峭指数大于滑坡坝下游陡峭指数,说明残留滑坡坝仍对现代河道的地貌形态有一定影响,下游方向仍在进行较为强烈的地貌调整。本研究深入研究塔什库尔干古堰塞湖,可以为区域地貌演化及地质灾害发育过程研究提供一定参考。

中国碳酸盐岩地区岩溶无机碳汇格局及影响因素

碳酸盐岩化学风化碳汇降低了大气CO_(2)浓度上升和全球变暖的速率,然而,其碳汇通量(CCSF)的估算结果仍存在不确定性,并且气候变化和生态修复对CCSF的贡献率尚不清晰.为此,本文汇编了中国不同流域离子浓度站点数据,并采用经典热力学溶蚀模型,重新评估了中国1991~2020年CCSF的潜力和时空格局,并定量分析了温度(MAT)、降水(MAP)、蒸散发(ET)、土壤水(SM)和归一化植被指数(NDVI)等因子对CCSF的贡献率.结果发现:(1)中国CCSF为22.76t CO_(2)km^(-2)a^(-1),高于全球平均水平(15.77t CO_(2)km^(-2)a^(-1));总量(CCS)为4772.67×10^(4)t CO_(2),以252.98×104km-2的碳酸盐岩面积贡献了全球14.91%的CCS.(2)中国CCSF由东南向西北逐渐减少,其中南方岩溶区、青藏岩溶区和北方岩溶区CCSF分别为33.14、12.93和7.27t CO_(2)km^(-2)a^(-1).(3)1991~2020年中国CCSF整体呈现增加趋势,增长速率为0.16t CO_(2)km^(-2)a^(-1).(4)MAP、MAT、ET、SM和NDVI对CCSF的贡献率分别为63.3%、3.02%、27.5%、3.1%和3.05%,其中降水增加是近30年CCSF上升的主要驱动因子,而蒸发作用的增强抵消了部分降水增加对CCSF的正贡献.总之,本文对中国长时间序列的碳酸盐岩化学风化碳汇量级、格局及影响因素进行系统的量化,这项工作对于国家和全球的碳中和能力诊断和差距分析具有很强的借鉴价值和参考意义.

环境地球化学研究近十年若干新进展

环境地球化学学科在中国生态文明和美丽中国建设、国际环境公约履约及过去全球变化研究中发挥着越来越大的作用。本文简要回顾了中国过去十年在环境地球化学领域的部分研究进展,介绍了汞、持久性有机污染物和其他重金属污染物长距离传输研究进展;总结了汞、镉、锑、铊等非传统稳定同位素在地表生物地球化学循环过程中的同位素分馏规律及污染来源和环境过程示踪方面的研究进展;回顾了传统稳定同位素地球化学与污染示踪及过去全球变化方面的研究进展。指出了以上研究方向还存在的问题及未来研究方向。

晚渐新世以来青藏高原北部东昆仑山构造隆升对亚洲内陆干旱化的潜在影响——基于现代地质观测证据

青藏高原的构造隆升—生长过程及其资源环境效应是地球系统科学研究中的一个重要命题。其中,新生代青藏高原构造隆升过程与亚洲内陆干旱化之间的联系是研究的一个热点和难点。本文基于青藏高原从那曲到格尔木沿109国道现代地理要素和景观变化的证据以及大量器测数据和模拟结果讨论了青藏高原具体区域对亚洲内陆干旱化形成演化的重要影响,结果指出东昆仑山对印度季风继续深入内陆具有明显的阻挡作用,是一个重要的水汽屏障。同时本文结合东昆仑山晚渐新世以来主要构造隆升事件与亚洲内陆干旱化关键时间点的高度契合,进一步指出东昆仑山晚渐新世以来的构造隆升对亚洲内陆或者至少柴达木盆地的干旱化事件具有重要的影响,但是~3.6 Ma之后,北半球冰期对内陆盆地的干旱化的影响更大。

冰雪和降水中黑碳的分布特征与来源研究进展

黑碳(black carbon,BC)影响着全球辐射平衡、大气环境和人体健康,而降水是大气中黑碳的主要去除方式.简述了降水中黑碳的分析方法,重点论述了国内外降水中黑碳的分布特征和对黑碳的去除效率,以及模型和碳同位素示踪技术在识别黑碳来源的应用.结果表明:①单颗粒黑碳光度计因其检测限低、分析速度较快等优点在分析液相介质黑碳中应用较多.②降水中黑碳含量在空间上呈现较大差异,中国降水中黑碳含量较两极地区高2~3个数量级,越靠近两极地区,降水中黑碳含量越低,且工业革命后冰芯中黑碳含量有所增加.由于不同地区工业类型和化石燃料燃烧效率的差异,中国降水中黑碳含量大于东亚其他地区及欧洲地区.长时间(>8 h)降水对黑碳的去除效果较好.③混合单粒子拉格朗日积分轨迹模型、正定矩阵因子分解模型和碳同位素示踪技术相结合能更好地分析降水中黑碳的来源.研究显示,我国降水中黑碳含量较高、污染较重,但对城市降水中黑碳污染的关注还不足,未来应加强对不同地区城市降水中黑碳的观测,充分利用分析模型和碳同位素示踪技术解析降水中黑碳的来源.

1975~2015年董志塬土地利用/覆被变化及人类活动影响

结合遥感、地理信息系统和数学方法,通过解译不同时间段(1975年、1995年和2015年)的土地利用数据,从土地利用变化速度、转移方向和土地利用程度3个方面分析了近40年来董志塬土地利用变化特征,揭示了1975年以来董志塬人类活动影响下土地利用时空变化规律。研究结果表明:1)1975~2015年期间,董志塬建设用地、林地、水域及水利设施用地的面积呈现总体上升的趋势;建设用地面积增加幅度最大,增加236.25 km2;其次是林地面积,增加158.68 km2;水域及水利设施用地面积增加幅度最小,增加2.06 km2。近40年来,耕地、草地和未利用地面积呈总体减少趋势。耕地面积与草地面积变化趋势相反,耕地面积呈现出"先增后减"的变化特点,共减少218.01 km2;草地面积则呈现"先减后增"的特点,共减少166.93 km2;未利用地面积呈现总体减少的趋势,共减少12.02 km2。2)近40年来,土地利用变迁主要集中在耕地、草地、建设用地和林地之间,草地和耕地之间变换频繁,是董志塬主要的土地利用变化类型。3)董志塬综合土地利用动态度从前20年(1975~1995年)的0.03增加到后20年(1995~2015年)的0.11,说明土地转化强度显著增强;但对于土地利用程度,董志塬前20年为正(0.051),后20年为负(-0.012),表明1995~2015年期间人类活动对土地资源起到正面保护的作用。

我国西南喀斯特生态修复的十大问题与对策

西南喀斯特地区是美丽中国建设的重点和难点区域之一,其中包括土壤侵蚀、坡耕地比例、水资源污染、岩溶干旱、生态修复、协同碳汇、城市化生态效应、石漠化治理指标、生物多样性及可持续性评估等方面的问题。文章将喀斯特地区生态修复实践过程中积累的知识综合成土壤侵蚀、坡耕地比例、水资源污染、岩溶干旱、生态修复、协同碳汇、城市化生态效应、石漠化治理指标、生物多样性及可持续性评估等10个方面的问题和解决措施。它们有助于解释在喀斯特生态修复方面实现可持续性所面临的挑战,进而文章也指出了解决办法。它们构成了一套核心原则,可以指导科学家、政策制定者和实践者应对喀斯特生态修复工程中的可持续性挑战。

城市扩张对董志塬沟道侵蚀演化的影响

溯源侵蚀作为黄土高原最为活跃的沟谷侵蚀方式,是导致塬面萎缩和破碎化的主要原因,对黄土塬区的国土安全、民生安全和生态安全构成了严重威胁。董志塬是黄土高原面积最大、最为连续的塬面,但随着人类活动的不断增强尤其是城市化的快速发展,董志塬溯源侵蚀剧烈,完整的塬面被不断切割。本文以董志塬西峰城区火巷沟(35°44'24"N,107°39'03"E)为例,采用GIS与RS技术,通过对1964~2017年的7期高精度遥感影像进行解译分析,定量研究了1964年以来火巷沟沟头前进、后退和沟岸扩张的动态特征及其与城市发展和降雨因素的关系。研究结果表明:1)1964~1969年,火巷沟沟头平均每年以3.1 m的速度前进;1970~2002年,由于城区的发展和扩张,沟头因人工回填后退了359.8 m;2003~2017年,随着城市建设用地的进一步扩大,15年间沟头因回填后退了178.3 m;2)1964~2017年,火巷沟沟岸不断向两侧扩张。1964~1966年平均每年向外扩张1.1 m,1967~1969年每年扩张1.4 m,1970~2002年每年扩张1.1 m,2003~2008年每年扩张2.9 m,2009~2014年每年扩张8.0 m,2015~2017年每年扩张2.7 m;3)1964~2017年,西峰城区面积由2.1 km2扩大至19.8 km2,城区面积的不断扩大与火巷沟沟岸的扩张呈显著正相关关系;西峰城区与火巷沟沟头在早期接触面积较小,而现今随着城市的扩张,火巷沟沟头已被城区包围,致使沟道周围汇水能力增强冲刷沟岸,导致沟岸不断向外扩张;4)因受沟岸扩张和降雨数据时间分辨率的影响,本研究没有发现降雨与沟岸扩张之间存在明显的相关关系。本研究对深入认识黄土塬区城市化影响下沟头侵蚀演变特征和固沟保塬具有重要的参考意义。