北京市近40年来降雨侵蚀力时空变异特征

[目的]降雨侵蚀力可以反映降雨对土壤侵蚀的潜在作用,是评价区域土壤侵蚀风险的重要指标。分析北京市1981—2020年降雨侵蚀力时空变异特征,对科学评估和防治区域水土流失风险具有重要意义。[方法]基于1981—2020年北京市及周边地区119个雨量站点逐日降水数据,采用Kriging插值、Mann-Kendall非参数检验、小波分析等方法对北京市年降雨侵蚀力和中雨(10~25 mm)、大雨(25~50 mm)、暴雨(≥50 mm)降雨侵蚀力的空间分布、趋势变化以及周期变化特征进行分析。[结果]北京市1991—2020年年降雨侵蚀力范围为1691.51~3914.89(MJ·mm)/(hm^(2)·h·a),年降雨侵蚀力与大雨和暴雨的降雨侵蚀力的空间分布特征相似,与中雨的降雨侵蚀力的空间分布特征有所差异。空间整体上表现为从东北向周围递减的趋势。近40年来,北京中雨侵蚀力呈显著增加趋势,年降雨侵蚀力、大雨、暴雨以及夏季7,8月的降雨侵蚀力变化趋势均不显著,且均没有发生显著的突变。局部区域如密云、平谷一带的年降雨侵蚀力下降趋势相对较大。年降雨侵蚀力以及中、大、暴雨的降雨侵蚀力变化的主周期约为25年,且存在2~3次“低-高”交替变化。[结论]研究结果可为北京开展水土保持工作、农业和生态保护等工作提供科学依据。

国家重点实验室的开放与评估机制对部门实验室建设的推动作用

比较系统地介绍了国家重点实验室的开放制度和评估制度,以20多年的统计数据为基础,客观回顾和评价了国家重点实验室的开放制度和评估制度对于部门实验室建设发挥的重要推动作用。

加强宏观管理,完善国家重点实验室布局

国家重点实验室计划作为我国最成功的科学基地建设计划之一,经过20多年的发展,先后建设了241个国家重点实验室,分布于10个部门以及地方相关科技厅和科研院所,学科分布已经涵盖了37个国家一级自然科学学科中的36个,总体体现了国家重点实验室建设紧密结合国家需求的宗旨。为保证国家重点实验室在科技研究前沿的引领作用,强化服务于国家需求的职能,今后的国家重点实验室建设应加强前瞻性、强化国家重点实验室的战略性布局和宏观管理部门的调控能力,加强领域分布的针对性和吐故纳新,避免部分研究方向上实验室建设过于集中、实验室水平参差不齐以及相互之间恶性竞争等问题。

北京市平谷区农村居民点用地生态服务功能分析

该文使用同期土地利用现状图以及采用了不同土地利用分类方法的北京市集体土地地籍调查图,分析了现行土地分类下北京市平谷区农村居民点内部的农用土地存在及其结构,测算了其所具有的生态服务价值。研究结果发现农村居民点作为一种混合地类存在,具有一定的生态服务功能。这些生态服务类型的存在对农村居民点内部生态环境的维持起着重要作用;不同区域农村居民点的生态服务功能组成发生着规律性变化。研究结果对于当前"农村居民点用地减少与城镇用地增加的挂钩"工作的开展、建立区域环境—经济综合核算体系以及农村的可持续发展具有参考意义。

基于遥感和GIS的北京湿地生态服务功能评价与分区

湿地(特别是大城市湿地)的分布、生态服务功能及其管理与城市的生态环境和居民生活质量关系密切。以北京市湿地为例,综合运用遥感、基础地理、野外实测和社会统计等多源数据,借鉴千年生态系统评估(millennium eco-system assessment,MA)概念框架,利用价值量评价方法,构建基于遥感与GIS的城市湿地生态服务功能评价指标体系;以行政区(县)为评价单元,应用层次分析(analytic hierarchy process,AHP)和综合指数等方法对湿地生态服务功能的构成要素进行综合建模分析;分别对北京湿地的"调节"、"供给"、"文化"和"支持"功能类别及其功能综合进行评价分析,得到北京湿地4个功能类别及其综合的湿地功能重要程度分级格局。研究结果表明:①在北京湿地生态服务功能类型中,"调节"和"供给"功能最重要,"文化"功能次之,"支持"功能最弱;②就北京市各区县湿地综合功能的重要性等级而论,密云湿地为"最重要湿地",房山、东城、西城、朝阳、延庆和怀柔的湿地为"重要湿地",平谷、通州、海淀和门头沟的湿地为"比较重要湿地",而大兴、昌平、顺义、石景山和丰台的湿地为"一般重要湿地"。

基于遥感和GIS的城市湿地资源综合分析—以北京市为例

湿地监测和管理是城市规划、生态建设和人居环境现代化的重要组成部分.为了更好地认识城市湿地资源,实现科学、合理的开发利用和保护,以北京市为例,在遥感和GIS支持下,对城市湿地资源的分布和结构进行系统分析,在分析城市湿地赋存的地理条件的基础上,进一步开展湿地类型及多尺度分布的特征研究,揭示城市湿地的组成结构及格局特征.基于对湿地分布、格局等的综合评价结果,从工程和管理角度提出了加强北京湿地保护的若干建议.

北京市粮食作物种植结构调整对水资源节约利用的贡献研究

研究作物种植结构调整对水资源节约利用的影响,可以为缺水地区农业产业结构调整和水资源优化配置提供参考。采用联合国粮农组织推荐的作物需水量和灌溉需水量计算方法,分析了北京市主要粮食作物近年来的种植结构调整情况,定量评估了粮食作物种植结构调整对全市水资源节约利用的贡献率。结果表明:11990—2012年,北京市由于粮食作物种植结构调整节约的灌溉需水量为7.50×108 m3,占同期农业用水减少量的60.29%;21990—2012年,冬小麦种植结构调整对北京市水资源节约利用的贡献率最大,相对于水资源总量和农业用水量的贡献率分别为13.07%和55.51%。结合目前的种植结构和不同作物的灌溉需水特征,北京市未来粮食作物种植结构调整的对象首先是冬小麦。

北京市土地覆盖变化对地表温度的影响

为研究北京市土地覆盖变化对地表温度的影响,选取1991年和2011年的Landsat-5专题制图仪影像,采用单窗算法和基于专家知识的决策树分类方法,提取期间地表温度和土地覆盖变化信息,分析了研究区20年来的土地覆盖变化对地表温度影响的空间分布格局和变化规律。研究结果表明:1991年到2011年间北京市土地覆盖类型的变化改变了地表温度的空间分布特征。在土地覆盖类型未发生变化的区域,6种土地利用类型的地表温度都升高,在土地覆盖类型发生变化的区域,地表温度有升有降,但总体上城市地表温度的空间分布与土地覆盖类型的空间变化格局存在明显的一致性。

决策树模型辅助下灾害性天气的服务过程及决策分析——以北京“7·21”特大暴雨为个例

从预报员的审视角度分析及回顾2012年北京“7·21”极端暴雨天气过程中的气象服务,探讨这种天气形势下,是否应该以及如何应用最优决策模型辅助决策服务,以更好地做出决策判断、降低灾害风险。通过情景模拟的方式,对此次典型暴雨灾害过程中的气象服务决策进行诊断性分析,揭示在现有技术条件下,面对不确定性决策问题时,能否借助决策模型方法,在依据现有数据资料(中尺度数值预报结果、观测资料等),得出最优决策判断。模拟用“7·21”前一天的数值预报结果,进行事前暴雨洪涝灾害及暴雨泥石流灾害风险评估,结果显示“7·21”当天此两种灾害的风险均较大。结合历史灾情及“7·21”的预报雨量,也可判定“7·21”存在较大的暴雨灾害风险。选用贝叶斯方程算出的“7·21”当天有灾的后验概率仅为23.1%。但进一步分析有灾或无灾可导致的期望损失,发现无灾预报可导致的期望损失较大。分析判定“7·21”当天确实应该做出有灾的决策判断,并采取对应的“保守型气象服务方案”,可达到最优决策效果。决策模型分析得到的启示是,为减少重大气象服务过程中受不确定性天气预报的影响,在天气服务过程中,除了需要有一定的误报容忍度及应急准备外,还应提供天气预报及预警的不确定性信息,以供公众及行业用户做各自的决策判断选择,变确定性预报及预警模式为不确定性模式。

基于能值的生态系统服务与减贫关系分析——以雅江县食用菌产业园为例

以雅江县食用菌产业园区的贫困群体为研究对象,基于能值分析方法构建生态减贫综合评价指标体系,评估产业园区建设对区域生态系统服务和贫困户减贫的效果,综合评估产业减贫模式的可持续性.研究结果表明:产业园区的食用菌产业系统比传统农田系统更具长期发展的可持续性,具有更高的供给功能和文化功能能值服务量,其减贫效果也有不同程度的提高;在提供同等生态系统服务的情况下,食用菌产业系统提供的生态减贫能力强于农田系统,一定程度上体现“绿水青山就是金山银山”的理念.

中国内陆沿海地区1986—2015年极端气候指数对生态系统脆弱性的影响

基于1986-2015年气象数据、净初级生产力(NPP)数据集,计算了典型极端气候指数和生态系统脆弱性,从时间和空间2个维度分析NPP以及极端气候的时空变化特征,揭示中国内陆沿海地区陆地生态系统脆弱性空间分布特征,进一步探讨不同生态系统脆弱性对极端气候指数的响应特征.结果表明:1)1986-2015年,中国内陆沿海地区呈现偏暖的趋势,平均温度上升1.2℃,具体表现为暖昼时间(Tx90p)、暖夜时间(Tn90p)呈增加趋势,冷昼时间(Tx10p)、冷夜时间(Tn10p)则呈减少趋势,每日气温极值(TXx、TNx、TXn、TNn)呈增加趋势,气温日较差(DTR)呈降低趋势,夜间气温上升幅度大于日间;极端降水呈现南增北减的空间分布特征. 2)陆地生态系统脆弱性呈现出显著的地理空间差异性,脆弱性最高的地区位于北部,东北地区中部以及华北地区存在明显的高脆弱性区域,具体表现为该区域恢复力较低. 3)极端气候指数与陆地生态系统脆弱性之间具有显著的关联性,均表现为显著的负相关,日夜温差(DTR)与陆地生态系统的脆弱性呈显著正相关.

北京市城市热岛与土地利用/覆盖变化的关系研究

本文以北京市为例,在遥感和GIS技术的支持下,以TM热红外遥感影像定量反演的城市地表温度为基础,分析了城市热岛效应与城市土地利用/覆盖变化的关系,以期为缓解城市热岛效应提供科学依据。

北京“7·21”暴雨引发的城市内涝灾害防御思考

利用北京市1951-2011年6-8月逐日降雨量数据、1951-2012年7月总降雨量和日最大降水量以及2012年6-7月份降水量资料,分析了北京市不同暴雨等级的频次分布和重现期,利用波动和趋势双变量分析了1951-2012年7月总降雨量和日最大降雨量的稳定性水平。结果表明:与1951-2011年的6-7月平均降雨量和降雨天数相比,2012年6-7月平均降水量属于异常多的状态,降雨天数属于正常现象;"7·21"暴雨事件中,2012年7月21日和22日总降雨量属于百年一遇的水平;1951-2012年北京市7月总降水量和日最大降水量的波动随时间有逐渐稳定的趋势,即降水的稳定性逐渐增强。虽然目前北京市排水系统设计的是1～3 a一遇水平,很难抵御"7·21"暴雨事件,基于对近60 a降水数据的分析,是否需要提高排水系统能力还需要对暴雨内涝灾害风险和提高排水系统能力所需成本进行进一步分析。

支持向量机的北京城市热岛模拟:热岛强度空间格局曲面模拟及其应用

将支持向量机（SVM）曲面拟合算法引入城市热岛强度曲面模拟研究,以MODIS的地表温度产品（LST）数据为例,对2006~2008年北京地区城市热岛强度进行支持向量机（SVM）曲面拟合。敏感性分析和精度评价表明该算法精度较高,能够用来表征城市热岛的空间格局特征。应用结果表明,凭借该算法可对地表城市热岛制图。在年内和年际序列上,白天和夜间城市热岛容量均大致服从正弦周期性变化规律,但夜间热岛容量的年较差远小于白天。

北京高校校园道路灰尘重金属污染特征及健康风险评价

为了解高校校园道路灰尘重金属污染特征及其可能带来的健康风险,在北京10所高校共采集了50个道路灰尘样品,测定了灰尘中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的浓度,采用美国环境保护署(USEPA)推荐的健康风险评价模型对高校道路灰尘重金属做了初步的健康风险评价。结果表明,北京10所高校校园道路灰尘中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的平均质量浓度分别为0.77、85.07、82.41、34.03、54.30、308.31mg/kg,均高于北京土壤重金属背景值。10所高校的重金属平均地累积指数(Igeo)排序为Zn>Cd>Cu>Cr>Pb>Ni,其中Zn、Cd和Cu处于中度污染水平,Cr和Pb处于轻度污染水平,Ni处于无污染水平。对于非致癌风险,呈现摄食>皮肤接触>呼吸吸入的特征,摄食是主要的暴露途径,Cr和Pb是主要的风险元素。对于致癌风险,Cr、Ni、Cd的致癌风险均低于风险阈值。高校校园道路灰尘重金属引起的健康风险处于较低水平。

北京市夏季电力负荷逐日变率与气象因子关系

利用2006年1月—2010年9月北京市逐日整点电力负荷和逐日气象资料,采用数理统计方法定量分析了北京市夏季电力负荷逐日变率与主要气象因子的关系。结果表明：与最大电力负荷显著相关的气象因子为温度、风速和空气湿度,其中与日最低气温相关性最高（相关系数为0.65,显著性水平为0.001）,当日最低气温高于18℃（或日最高气温高于26℃）时,其对日最大电力负荷的1℃效应量约为39.7×10~7W。相对于温度单个因子,同时反映温度和相对湿度综合作用的闷热指数与最大电力负荷的关系更为密切。

北京“7·21”特大暴雨洪涝特征与成因及对策建议

全球气候变化背景下超大城市防洪减灾形势越发严峻。基于北京市2012年7月21日的特大暴雨洪涝,采用多重调研方式,首先,全面分析了此次灾害的雨情、水情和灾情特征。其次,结合地理环境和人类活动因素,从地理学角度分析了此次灾害的致灾成因。再次,结合北京"7·21"特大暴雨洪涝灾害的应对过程,重点分析了此次灾害应对中的成功经验和不足之处。最后,通过对北京"7·21"特大暴雨洪涝灾害的反思,对超大城市的防灾减灾、人类活动等人地关系矛盾突出的方面给出了政策建议,以期对超大城市的防洪减灾和建设安全城市提供借鉴作用。

基于水资源约束的张家口坝上生态经济发展研究

以统计年鉴及各项规划提供的水资源量数据为依据,运用SD模型和情景分析法,分析、探讨了可以促进张家口坝上生态维持和生产持续增长的合理发展模式.研究表明:1)从水资源量可供给水平出发,该区应该合理规划工业规模,适当控制工业增长速度;2)农畜加工业产品的单位用水量及带来的社会、经济效益较重工业更为显著,故主导产业应适度向农畜产品加工业倾斜;3)应该酌情压缩蔬菜种植面积,该区不适宜继续作为蔬菜基地进行建设;4)变种植蔬菜为种植牧草,这样做不仅会减少水资源压力,而且可以以有限的水资源发展农、畜产品加工业,增进经济收益;5)2004年用水量已经处于超支状态,考虑到保护生态与环境,仍应该适当减少放牧数量.

北京市小汽车通勤可达性变化及驱动因素分析

城市空间结构演化与交通发展之间存在动态互馈关系,可达性是连接二者的关键纽带.基于潜能模型,在1 km×1 km网格尺度上,计算了2000年和2010年北京市小汽车的通勤可达性,并利用敏感性分析的思路研究通勤可达性变化的驱动因素.结果表明,小汽车通勤可达性的时间变化体现为10年间大幅提高,增长54%;空间上由中心区向外围可达性递减的分布格局保持不变,但2010年的可达性沿环路及高速公路蔓延的现象更加明显,而且不同区域可达性变化的绝对值及变化率具有显著差异.城市空间结构变化对小汽车通勤可达性具有主要提升作用,但部分提升作用被路网运行速度的降低效果所抵消.促进交通基础设施建设与城市空间布局的协调,仍是未来研究的重要课题.

文化冲突与融合——实验室管理的必由之路

通过分析中西文化的特质，阐述了文化差异在实验室管理中呈现出的既相通又相悖的情形。中国文化背景下表现出的人与人之间家族式的关系和西方文化背景下人与人之间的契约关系，对于实验室的管理都是有效的手段，相互交融是科技全球化的必要途径。文化影响有其特定的历史和社会渊源，所以建立有效的管理模式不能摒弃其所生长的文化土壤。去除一种国家文化对社会行为的影响是一厢情愿的事情，行之有效的办法是在接受本族文化的基础上，开展人员交流和多民族文化的学习，加强不同文化优势的融合。