“双碳”目标下的中国可再生能源发展:机遇与挑战

在回顾国内外有关可再生能源碳排放效应及其对碳中和作用研究进展的基础上,分析了可再生能源发展面临的机遇和挑战,最后提出了发展路径和对策。研究认为,为保持可再生能源的健康持续发展,承担起实现“碳中和”的历史使命,应当加强顶层设计,在发展规模、发展时序、空间布局和政策协调方面精心谋划;智慧电网、多元化储能、产业融合等协同发展,多种措施并举系统性解决可再生能源发电消纳问题;统筹协调可再生能源设施的用地、用海指标与布局,消除与基本农田保护和生态红线管控方面的矛盾;重视新能源发展中的气候与生态环境效应,通过科技进步、合理规划与管理实现可再生能源发展与生态保护的“双赢”。

毛竹扩张对杉木林土壤及杉木叶片氮磷化学计量特征影响

为探讨毛竹(Phyllostachys edulis)扩张影响杉木(Cunninghamia lanceolata)生长的内在生态化学计量机制,采用空间代替时间的方法,在井冈山国家级自然保护区选取典型的毛竹-杉木林界面,沿扩张方向依次设置毛竹林、竹杉混交林和杉木林样地,分析样地内土壤、毛竹叶片、杉木新叶、成熟叶和落叶的氮(N)、磷(P)含量、N:P及叶片N、P回收度等指标。结果表明:(1)毛竹扩张提高土壤P含量,由0.32 mg·g^(-1)上升到0.43 mg·g^(-1),增幅达32.6%;(2)毛竹扩张不改变杉木成熟叶的N:P,维持在13.74,但使新叶的P含量上升,从而导致新叶N:P下降21.3%,且使落叶的N:P由21.64下降到18.69,降幅为13.6%;扩张过程中毛竹自身叶片N、P含量及N:P变化无差异;(3)毛竹扩张对杉木叶片N、P回收度不影响。以上说明,在毛竹向杉木林扩张过程中,毛竹自身具有较强的内稳态能力,并通过改变土壤P含量,促使杉木体内P含量及N:P计量失衡,这可能是杉木生长减缓或死亡的重要原因。

基于RRM模型和不确定性分析的喀斯特地区生态风险管理——贵阳市案例研究

喀斯特地区因自然条件和人类活动的双重作用,成为生态灾害频发的区域。区域生态风险评价应结合区域生态特征,从多角度衡量生态风险组分,进而识别生态风险的空间差异,为风险管理提供依据。以喀斯特典型生态脆弱区贵阳市为研究区,运用相对风险评价模型对区域生态风险特征进行识别,并采用蒙特卡洛模拟进行不确定性分析,进而提出生态风险管理措施。结果表明:1)贵阳市生态风险具有显著的空间差异,呈现出以市区为生态风险高值区向周围区域辐射递减的空间格局;2)人类活动强度是影响贵阳市生态风险最主要的因素,景观格局稳定性影响生态系统的稳定性和恢复力,地形、石漠化在一定程度上加剧生态风险的发生;3)不确定性分析进一步验证了模型的有效性,并表明不确定性对风险评价的干扰是局部的,主要体现在低风险区。研究结果对贵阳市生态系统空间管理具有重要的指导意义。

中国台湾岛东岸贴岸北行台风特征分析

借助中国气象局上海台风研究所的西北太平洋台风最佳路径数据集识别了1949—2014年间所有台湾岛东岸贴岸北行的台风,并利用1987年以来台湾地面自动气象观测站的日降水数据,分析贴岸北行台风影响期间台湾岛日均降水量及日极端降水分布,比较贴岸北行台风与非贴岸北行台风影响下台湾岛的降水特征差异。此外,综合分析台风最佳路径数据及NCEP/NCAR的2.5°×2.5°再分析数据,确定所有台风开始侵袭台湾时期的位置、移动特征、大气环流状况,建立四个可能与台风出现贴岸北行路径相关的影响因子。结果表明,贴岸北行台风虽然出现频率不高,66年间仅出现6例,但这些贴岸北行台风出现的时间恰与副高的季节性移动有关系。在贴岸北行台风影响下,台湾山脉东侧及西北麓的日降水均值和极值都较大。当某个台风的位置因子、移向因子、副高因子及涡度因子四项影响因子的限定条件都满足时,则该台风很可能会在台湾岛东岸贴岸北行。

农业多功能性评价研究进展

农业多功能性指农业在满足人类基本食物生产功能基础上同时具备经济、生态、文化等多项功能的特性。随着城镇化发展和新农村建设的不断深入,功能多元化已经成为现代农业系统的主要特征之一。基于农业多功能性理论和分析方法,统筹协调农业多种功能效用,已成为实现农业整体效益最大化和均衡可持续发展的重要途径。目前,国内外对农业多功能性基本概念及其理论体系等基础研究较为完善,但在农业多功能性评价相关的功能分类、指标构建、定量化方法等方面的研究有待加强。该文在系统梳理农业多功能性概念内涵及农业功能分类体系的基础上,从农业单功能、综合功能及多功能性的定量评价三方面综合探讨了国内外农业多功能性评价的近今进展,并提出农业多功能性评价的重点研究方向,即农业多功能性定量表征及其空间化、农业多功能相互作用机理解析、农业多功能性动态演变及趋势预测、农业多功能性多层次关联。

东北地区农村生活能源结构变迁及其对区域污染物排放的影响

东北地区是中国取暖需求最强烈的地区之一,区域生活能源消耗量大且生物质占比高。基于实地入户调查获取居民生活能源消耗情况的第一手数据,分析2002—2017年东北地区的农村生活能源消费量和结构的变迁情况,估算生活源主要空气污染物的产生量,并对比分析区域内居民生活用能和品质差异。研究发现,2017年区域户均生活能耗为58.6(50.5—69.7)GJ。2002—2017年,东北农村地区生活能源消耗量呈现下降趋势,户均能耗降幅约33%。能源消耗量下降主要源于生物质能源消耗量的减少,且主要发生在炊事活动中。能源结构的变迁主要表现在生物质能源的减少和商品能源的增加。2017年煤炭和生物质能源占比分别为52.2%和33.6%,电和气占比14.2%。能源结构的改变使生活源污染物排放量显著下降,一次PM_(2.5)的户均排放量下降了45%。污染物来源由以生物质为主转变为以煤炭为主,2017年民用煤炭贡献了70%的SO2和65%的PM_(2.5)。2017年,户均生活能耗量呈现黑龙江>辽宁>吉林的趋势,取暖能耗差异是造成三省能耗量不同的主要原因。在家庭户层面上,能源消耗量与家庭规模相关性不强,可能更多受到家庭收入和区域能源禀赋的影响。家庭商品能源占比和秸秆能源占比分别与人均收入水平(r=0.431,P=0.009)和人均粮食产量(r=0.516,P=0.001)呈正相关关系。充分而高效地利用当地丰富的生物质资源,优化取暖能源结构对区域能源可持续发展具有重要意义。

兰州盆地新石器时期遗址分布与地形的关系研究

研究遗址和地形等环境要素的关系有助于理解人地关系的作用机制。基于GIS空间分析和二元逻辑斯蒂模型分析了兰州盆地新石器时期马家窑和齐家文化遗址空间分布的特征、变化规律及影响因素,定量研究了地形等环境要素与遗址分布的关系。结果表明:新石器时期的马家窑文化、半山文化、马厂文化和齐家文化遗址均沿黄河分布,主要集中于河流阶地上坡度较小的区域。距河流的水平最近距离为318.6~17721.7 m。新石器遗址特别是马厂遗址的空间集聚性明显。从马家窑类型、半山类型,发展到马厂类型,单一型遗址的占比逐渐由53.3%增多至92.6%。马厂类型的分布中心距离黄河最近。地形等环境要素显著影响遗址的空间分布,遗址出现概率主要受坡度、坡向和距黄河最近距离的影响,模型的解释程度可达65.0%。引入历史时期和现代聚落进行比较,历史时期聚落分布受到高程和坡度的影响,而现代聚落的分布主要受到高程、坡度和距河流距离的影响。聚落分布和影响因素的演变可能受到社会生产力发展的影响。

基于LVQ的煤矿城市生态风险评价指标时间尺度特征

生态风险评价指标在时间尺度上的表征效果是不一致的,因而有必要基于生态风险评价指标的时间尺度特征分析,探索生态风险动态评价方法.本文以辽宁省5个典型煤矿城市为研究对象,采用学习向量量化神经网络(learning vector quantization,LVQ)定量分析生态风险评价指标的重要性,进而明晰其时间尺度特征,并提出煤矿城市风险"长期-短期"时间二维动态表征方法.结果表明:单位产值工业SO2去除量、单位产值工业粉尘去除量、城市园林绿地面积覆盖率、降水量、子系统协调度、矿业从业人数百分比、污染治理项目本年度完成投资等为长时间尺度指标,其余指标偏向反映生态风险的短期特征;长、短时间尺度指标相结合,能够反映煤矿城市两个时间维度上的生态风险动态水平.其中,阜新市现状风险值最大,抚顺市短期风险上升幅度最高,朝阳市长期风险上升幅度最高.基于LVQ的评价指标时间尺度特征分析,对于煤矿城市生态风险的动态防范与综合管理具有重要指示意义.

美丽中国建设的综合自然地理学透视

美丽中国是新时代社会主义现代化强国目标,也是实现生态文明和中华民族永续发展的必由之路。美丽中国建设涉及人口、资源、经济、生态、环境等诸多学科领域,需要借力于自然与人文学科的跨学科整合来提供理论与方法支持。综合自然地理学兼具人文和自然学科分析特长,在美丽中国建设中发挥着不可替代的作用。文章系统剖析了美丽中国的科学内涵以及综合自然地理学学科特质,进而探讨了格局—过程互馈机理、人地耦合系统理论、综合区划等综合自然地理学主要研究内容在美丽中国建设中的应用方向,并在综合自然地理学框架下凝练美丽中国建设的重点研究领域,包括国土空间开发格局优化、绿色转型发展、国土空间生态修复等,以期促进地理学与美丽中国建设的深度融合,为推动美丽中国建设提供学科支撑。

基于高分遥感影像的滇西北村域景观格局演变——以大理市低丘缓坡山地开发区为例

人类的开发活动是造成土地覆盖和景观格局变化的主要原因.村域尺度上高强度的人类开发活动对土地覆盖及景观格局演变的影响规律研究尚不多见.本研究采用2009年的GeoEye-1数据和2014年的WorldView-3数据,利用ArcGIS和ENVI,基于面向对象和人机交互的方法解译影像应用土地利用转移矩阵和景观指数定量研究大理市海东镇低丘缓坡山区改造过程中的土地覆盖变化和景观格局演变.结果表明:2009年主要土地覆盖类型是林地、水田和旱地,占总面积的82.8%,2014年林地、推平未建地和水田占总面积的70.9%;研究期间土地利用变化主要由林地、水田和旱地向推平未建地、建设用地转移,尤其是2014年推平未建地面积达531.57 hm^2,其中来自林地、旱地和水田的面积分别占42.8%、21.7%和14.2%.景观空间格局演变表现为斑块数量和密度增加,平均斑块面积变小;边缘指数和形状指数增加,斑块形状更加复杂;斑块破碎化,整体构成更加多样化.

鄂尔多斯土地利用生态安全格局优化及方案评价

根据不同情景选择符合区域生态环境与社会经济特点的模型方法,已经成为区域土地利用生态安全格局构建的关键。本文以位于中国北方农牧交错带的鄂尔多斯市为研究区,基于自然地理数据、社会经济统计数据、土地利用/覆被数据,将最小累积阻力模型(MCR)引入土地利用生态安全格局的构建过程,并通过景观格局指数分析了基于MCR模型构建的安全格局与基于土地生态适宜性和多目标优化的安全格局的适用条件。结果显示:前者适宜于维持生态安全的情景,有利于降低土地系统中人类活动的生态风险;后者则适宜于维持生态适宜性的情景,有利于降低土地系统中自然因素的生态风险。研究结果对鄂尔多斯市土地资源的可持续利用具有重要的指导意义。

基于自组织特征映射(SOFM)网络的农牧交错带景观分区——以内蒙古自治区为例

以我国北方景观分异最突出的内蒙古自治区农牧交错带为研究区域,运用自组织特征映射(SOFM)网络,基于归一化植被指数(NDVI)、土地利用程度综合指数和干燥度构建景观空间分异指数,定量识别研究区景观空间分异特征.结果表明:研究区可划分为森林景观区、林草过渡景观区、耕地-草地混合景观区、典型草原景观区、草原-荒漠过渡景观区和荒漠景观区6大景观区;与传统自然地理区划方案相比,该方法能够快速地对较大尺度景观空间分异进行定量划分,分区结果基本符合研究区自然景观特征及其空间分异规律.

基于生态敏感性和生态系统服务的黑河中游生态功能区划与生态系统管理

生态功能区划是协调生态保护与经济发展的矛盾、实施区域生态系统管理的重要途径。以黑河中游为研究区,基于基础地理信息数据、自然地理数据和土地覆被数据(1986、1995、2000、2010、2011年),在生态敏感性和生态系统服务重要性分析的基础上,以最小子流域为基本单元,运用二阶聚类法进行生态功能区划;并依据主导生态系统服务对研究区进行分区管理与生态调控。得出结论:(1)黑河中游生态系统类型以荒漠、草地和农田为主,占总面积的90%;森林、水域、城镇与农村居民点零星分布,所占面积不到10%;1986—2010年,农田经历了减少-扩张-再减少的变化,但城镇与农村居民点一直呈现扩张趋势;(2)西北部生态敏感性明显高于东南部,其中极敏感区(约占24%)主要位于张掖-临泽-高台平原北侧、合黎山、祁连山山前戈壁与荒漠、肃南明花区;高度敏感区(约占58%)分布于走廊中部冲洪积平原;(3)各生态系统服务重要性空间分布格局具有一定的相似性,非常重要和极重要综合服务功能区约占3.2%,位于走廊中部的黑河干流缓冲区内;中等和一般重要地区约占20%,分布在山丹和民乐境内祁连山、焉支山、龙首山附近;(4)黑河中游可分为祁连山森林草地生态区、走廊冲洪积平原农田生态区和走廊北部平原灌丛荒漠生态区3个生态区8个生态功能区,依其主导生态系统服务分为生态保育区、生态协调区和生态控制区3类,进而提出了对应的生态系统管理措施。

基于SOFM网络的巴丹吉林沙漠湖泊聚类及其地下水补给来源推断

引入湖泊经纬度、海拔、湖水温度、湖水pH值以及湖水Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO2-4、CO2-3、HCO-3浓度等13个基本变量作为聚类指标,构建了自组织特征映射(SOFM)网络,对巴丹吉林沙漠南部共计105个常年积水湖泊进行了非线性聚类,并与基于类平均法的线性聚类分析结果作对比,得到两种聚类分析方法的结果大体一致,即以雅布赖山北东—南西走向断裂带为界,湖泊呈较明显的二聚类分布,断裂带北部的湖泊聚集一类,接近断裂带以及断裂带南部的湖泊聚为一类,这与实地考察结果相互印证。对聚类结果进行判别后发现,SOFM网络的聚类结果更为准确可靠,其在识别地理现象微小差异方面更具优势。而根据断裂带两侧不同类型湖泊的分布,可以推断巴丹吉林沙漠南部湖泊群地下水源补给空间上的非同源性,以及地下岩层组分和结构上的空间差异性。

湿地面积时空变化特征及其生态效应

内陆湿地在全球水文循环、生物地球化学循环和生物多样性保护等方面发挥着重要作用。然而,由于气候变化和人类活动的影响,近几十年全球范围的内陆湿地发生了明显退化。探究历史和未来湿地面积时空变化特征及其生态效应,对未来的气候变化政策制定和生物多样性保护具有重要意义。本文分析了湿地面积时空变化特征及其生态效应的研究现状和面临的挑战,探讨了未来的发展趋势和关键科学问题。在此基础上,本文建议未来应重点关注湿地时空变化特征与驱动机制、湿地水文过程与生物地球化学循环机制、湿地与气候变化、湿地生物多样性保护和湿地生态系统修复等研究方向,相关建议可为未来湿地面积时空变化特征及其生态效应的研究提供参考。