基于LMDI和Tapio脱钩模型的甘肃省碳排放研究

在定量核算2005—2021年甘肃省碳排放量和强度的基础上,预测分析基准情景、高排放情景和低排放情景3种发展情景下甘肃省碳达峰时间及路径.研究表明,甘肃省整体脱钩状态较为理想,贡献主要来源于煤炭碳排放量与经济增长长期处于弱脱钩;经济增长具有增排效应,能源强度、能源结构和人口规模具有节能减排效应,尤其是能源强度.从情景预测分析看,基准情景下,甘肃省将在2035年碳排放达到峰值,2035年之后经济与碳排放处于强脱钩状态,很难在2060年之前实现碳中和;高排放情景下,将在2045达到峰值,经济与碳排放一直处于弱脱钩状态,后续实现碳达峰的难度较大;低排放情景下,2030年后经济与碳排放一直处于强脱钩状态,碳排放量下降幅度较大,在2060年之前实现碳中和较为容易.

腾格里沙漠风光热基地对区域生态环境的效应分析

沙漠地区风光热资源丰富,已建设的风光热基地对区域生态环境的影响机制尚不明确。开展区域风光热基地建设的生态环境效应研究对指导区域清洁能源开发与促进社会经济发展具有重要意义。本研究以腾格里沙漠为研究区,基于谷歌地球引擎云平台(Google Earth Engine,GEE)并结合2000年、2022年研究区Landsat 8遥感影像,采用土地利用动态度、土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、景观格局指数、地理加权回归模型等方法对沙区风光热基地建设前后生态环境的效应进行分析。结果表明:(1)沙区土地利用空间分布时空异质性显著,主要土地利用类型为沙地、低覆盖草地及戈壁。沙地面积占研究区总面积的69.10%~72.72%。2000-2022年,风光热基地建设前后沙区土地利用类型变化剧烈区主要分布在沙区东南及西南边缘等。(2)近22年,土地利用动态度最高的是工矿建设用地,达到0.11%。沙地转移为工矿建设用地,而工矿建设用地中80%为风光热基地面积,沙地成为风光热基地的重要转移源。(3)区域生态环境质量指数(Ecological Environment Quality Index,EEQI)高值区主要集中在石羊河中下游区域及沙漠西南、东南边缘区。风光热基地集中区域EEQI由水平值提高到0.25~0.87。(4)风光热基地建设后区域内景观要素分散程度降低、破碎度提高,景观空间结构更复杂,区域景观的多样性与异质性增强。此外,风光热基地建设后沙区回归系数总体高于2.5,一定程度上提高了区域生态环境质量指数,加强了土地利用与生态环境质量的相关性。因此,风光热基地的建设带来的土地利用的良性变化有利于促进沙区生态环境质量与景观格局的改善。

祁连山北坡稳定同位素生态水文学研究的初步进展与成果应用

2012年以来祁连山北坡稳定同位素生态水文学研究的初步进展包括:(1)云下蒸发和水汽再循环是降水稳定同位素演化的重要因子;(2)各水体稳定同位素年内变化指示了地表水和地下水的不同转化模态;(3)海拔2000 m以上山区水汽再循环贡献了约24%的降水;(4)冰雪冻土带贡献了出山径流的80%左右。上述结果为祁连山国家公园范围区划和生态保护提供了科技支撑。

祁连山中段高寒草甸土壤水热特征及其对气象要素的响应

【目的】对祁连山中段高寒草甸土壤水热进行研究,深入探讨该区域内气象要素对土壤水热的影响过程,进而为植被保护和恢复提供理论依据。【方法】以分布在祁连山中段的高寒草甸为研究对象,利用土壤温湿度自动监测系统,结合降水量、气温、风速、空气湿度等气候因素,采用回归分析法探究土壤水热特征与气象要素的耦合关系。【结果】1)降水量与气温具有明显的季节变化,夏、秋季波动明显,空气湿度与风速无明显季节变化;2)各层土壤的温湿度变化在观测时间段内趋势较为一致,浅层土壤温度随季节变化波动明显,浅层土壤变化幅度大于深层土壤;3)各层土壤温湿度耦合关系良好,深层土壤温湿度耦合关系优于浅层土壤;4)土壤温度与气温和降水量的相关性显著,与空气湿度的相关性不显著,与风速不存在显著相关关系;土壤湿度与气象要素的相关性与土壤温度类似;5)10~30 cm土层土壤温度与气温均显著相关,相关系数分别为0.824、0.789、0.744;10~30 cm土层土壤湿度与降水量显著相关,相关系数分别为0.296、0.325、0.329,土壤温度与气温的相关性优于土壤湿度与降水的相关性。【结论】1)研究区域内土壤温度、湿度的年内变化均存在明显的季节特征,两者的耦合关系良好;2)土壤温湿度均与气温及降水量有显著的相关性,与其他气象要素相关性不大;3)研究区内浅层土壤对气温的响应优于深层土壤,而深层土壤对降水量的响应优于浅层土壤。

祁连山黑河径流变化特征及影响因素研究

基于黑河流域径流、气象和土地利用类型等资料,采用弹性系数等方法研究了黑河径流变化特征及影响因素。结果表明:(1)1990年后黑河流域径流量增加趋势明显加速,并且在黑河干流表现最为明显,1957—1990年莺落峡站径流量增加速率为0.75×10^(8) m^(3)·(10a)^(-1),而1991—2020年其增加速率为2.60×10^(8) m^(3)·(10a)^(-1),后者是前者的3.47倍,并且黑河全流域1990年后径流量增加主要发生在夏季和秋季,较1990年前分别增加了7.07%和26.58%。(2)径流对气候变化的响应在夏季最为敏感,并且降水是导致径流增多的主要气候因素,夏季降水量增多1.000%,同期径流量平均增多0.741%(P<0.01)。(3)2020年较1980年黑河流域耕地和建设用地面积相对增幅分别为24.20%和71.43%;草地和未利用土地面积相对降幅分别为1.30%和5.28%。径流量与林地面积、建设用地面积呈正相关,而径流量与草地面积呈负相关。研究结果可以为黑河流域水资源的科学管理、优化配置和后续生态工程的实施提供参考。

祁连山自然保护区旅游景点整改前后的生态变化

基于MODIS数据和像元二分模型,对祁连山自然保护区内旅游景点不同时期的增强型植被指数EVI和植被覆盖度进行对比分析。结果表明:1)在2010—2015年,仅有1/3的旅游景点植被EVI值增加,其他大部分旅游景点EVI均有所降低。2015—2019年,84%的整改旅游景点植被EVI值均有增加,但增幅各异。2)2019年相较2010年,旅游景点的高、中、低植被覆盖度面积的转化量分别为8%、4%和-12%。3)相比2010—2015年,2015—2019年植被退化类型和稳定类型面积分别减少了28%和36%,植被改善类型增加了64%,反映出在系统修复治理下祁连山自然保护区旅游景点的植被恢复成效明显,未来亟待构建可持续发展模式以促进生态屏障功能的持续提升。

长江源区土壤水稳定同位素特征研究

本文通过采集长江源区土壤样品,对不同深度土壤水分稳定同位素变化特征及其空间分布特征进行分析,使用端元混合径流分割模型对土壤水的来源进行计算,结果表明:土壤温度在0~100 cm范围内呈下降趋势,土壤含水率在0~80 cm范围内呈下降趋势,80~100 cm范围内呈上升趋势;土壤水的δ^(2)H和δ^(18)O值在0~100 cm深度范围内波动变化,且变化趋势相似,土壤水的δ^(18)O及δ^(2)H值变化范围分别为-151.273‰~-63.605‰和-21.052‰~-8.676‰。土壤水的δ^(2)H和δ^(18)O在空间上总体呈西部富集,而东南部贫化的特点;蒸发线(EL)为δ^(2)H=7.23δ^(18)O-5.27(R^(2)=0.88);土壤水稳定同位素受到海拔梯度和土壤含水率的影响;降水对土壤水的贡献高于地下冰融水,且随着海拔梯度的增加,降水对土壤水分的贡献率呈现增加趋势,在4150~4777 m范围内降水对土壤水的贡献率为70%~94%;地下冰融水在海拔4150~4555 m范围内对土壤水的贡献率为8%~30%,在海拔4613~4777 m范围内贡献率下降,为6%~8%。本研究为深入了解长江源区土壤水分运动及稳定同位素研究提供了理论依据。

祁连山肃南县大野口至小孤山公路边坡生态防护措施探索

随着社会环境的发展,人们逐渐意识到环境保护对于人类活动产生的重要影响,而公路作为国家基础设施建设,公路边坡的生物治理也逐渐成为政府关注的问题,对于公路边坡的防护,不但影响着公路设施安全,对生态环境的恢复与重建也起着重要作用。文章结合工程项目实践,在现有边坡防护技术相关理论的整理和分析之上,结合祁连山肃南县大野口至小孤山公路生态环境的实际情况,对该项目公路边坡各类植物进行了分析。研究表明,该项目自投入实施以来,沿线水土稳定,未发生过土壤侵蚀的现象,且作为高海拔地区,路段沿线景观优美。通过对工程实践项目生态环境的研究,为今后公路边坡的维护提供参考。

1980—2017年祁连山水源涵养量时空变化特征

祁连山是中国西北地区十分重要的生态安全屏障,也是当地极为关键的水源涵养区。基于InVEST模型中的产水量模块,对祁连山水源涵养量和时空变化进行了分析并探讨其影响因素。结果表明:祁连山多年平均产水总量和水源涵养总量约为93.03×10^(8)m^(3)和57.83×10^(8)m^(3)。从时间变化来看,水源涵养量呈上升趋势,上升速率约为0.196 mm·a^(-1);在空间上呈“东多西少”的分布格局,与年降水量的空间分布大致相同。不同土地利用类型下的水源涵养总量依次为:草地(31.87×10^(8)m^(3))>林地(16.71×10^(8)m^(3))>耕地(4.92×10^(8)m^(3))>其他用地(2.29×10^(8)m^(3))>建设用地(0.63×10^(8)m^(3))。降水量与水源涵养量在所有研究时段内均存在显著正相关性。不同时期土地利用类型的变化也会对水源涵养量产生重要影响,研究区草地面积变化对水源涵养量影响较大。根据建立的经验公式并参考已有研究成果,估算得出研究区多年冻土地下冰储量在550 km^(3)以上,在全球气候变暖的背景下,消融趋势明显。研究可为祁连山水资源合理配置和生态系统保护提供参考。

基于水化学特征的长江源区生态水文学研究进展

气候变暖背景下,冰雪、冻土剧烈消融引起的寒区径流成分改变对流域径流演变规律及水循环机制产生了深刻影响。对长江源区各水体水化学特征及其生态水文学研究进行归纳总结,主要进展包括:长江源区的大气降水的水汽来源主要受西风环流和季风环流的控制。冰雪融水的水化学特征受到消融强度、消融持续时间和新雪融水的影响,同时在冰雪融水、积雪以及冰川融水之间可能存在化学离子的交换。冻土层上水受到降水、冰雪融水、地下冰融水等的混合补给,造成水化学特征变化的随机波动。海拔在4500 m的地区是冻土层上水水化学特征对研究区离子控制源较为敏感的区域。随着海拔高度的增加,降雨直接补给对河水中化学离子的稀释作用逐渐减弱,同时,海拔从4500 m到5000 m的降水对河水中离子浓度的稀释效果最大,而在海拔5000 m以上河水主要受冰雪融水的补给,降水和消融期的变化对河水水化学的影响很小。研究结果为更系统地认知寒区下垫面变化所引起的水文效应提供科学依据,为流域水资源的合理开发利用提供决策依据。

基于TRMM数据的祁连山大气降水时空分布特征

根据TRMM3B43卫星检测的大气降水数据信息,同时结合祁连山地区气象站点实测数据信息,分析两者相关系数和误差等指标进行TRMM降水数据的精度检验,并结合Mann-Kendall突变检验分析祁连山大气降水的变化特征。最后检验结果表明:(1)TRMM3B43数据在该地区整体上精度较高,适用性良好,其中TRMM降水数据同该地区气象站点的测量数据在年尺度下相关系数为0.79,在月尺度下的相关系数为0.74,季尺度下的整体精度略低,在冬季的相关系数仅为0.44,有明显的低值高估现象;(2)祁连山地区降水的空间分布大致上呈自东向西递减的趋势且年内季节分配不均;(3)通过Mann-Kendall突变检验,发现近21年内研究区的年均降水量和季均降水量均变化复杂,并在近几年呈现上升的趋势。

1965—2018年祁连山北麓及其附近地区气温与降水变化的时空格局

基于祁连山北麓及其附近地区12个气象站点54年(1965-2018年)的气温和降水的监测数据,采用线性回归、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波变换法等分析方法,对其气温和降水的时间动态与空间格局进行了分析。研究表明:(1)多年平均气温、最高气温与最低气温的变化趋势均为上升趋势,增幅分别为0.33℃·(10a)^(-1)、0.44℃·(10a)^(-1)和0.21℃·(10a)^(-1),气温在1998年发生显著突变;多年平均降水量、最大值呈波动上升的趋势,最小值呈下降趋势,变幅分别为4.28 mm·(10a)^(-1)、16.98 mm·(10a)^(-1)和-4.30 mm·(10a)^(-1),1971年和1994年降水量发生了由少到多的突变;气温和降水的季节性变化趋势相一致,均为持续上升,且以冬季显著上升为显著特征,二者的年代际演化在20世纪90年代呈现出持续上升的趋势。(2)气温和降水整体上表现出由东南向西北递减的趋势,形成了以张掖、高台为分界线,以东增温增湿速度较快,以西增温增湿速度较缓的空间格局,气候整体呈变暖变湿的趋势。(3)年平均气温在54年尺度内存在13年的强显著周期和6年、27年尺度变化周期;年均降水存在8年和20年的强显著周期和2年、27年的小尺度变化周期。

祁连山排露沟流域青海云杉径向生长对气象因子的响应

【目的】以祁连山排露沟流域分布的青海云杉林为研究对象,分析青海云杉径向生长量日变化、月变化、累积生长量以及气象因子对径向生长量的影响,为进一步研究青海云杉生长对气象因子的响应和可持续经营提供理论依据。【方法】利用带状DRL26树木径向生长监测仪记录数据,结合所在样地的气象监测数据,通过日平均值法和Pearson相关分析法进行气象因子对径向生长量影响的主成分分析。【结果】青海云杉径向生长量日变化呈抛物线型变化规律,将其划分为收缩(10∶00~21∶00)、膨胀(21∶00至翌日5∶00)和生长(翌日5∶00~11∶00)3个阶段;径向生长量月变化呈先快后慢的生长趋势,将其划分为启动生长阶段(5月)、快速生长阶段(6~7月)和缓慢生长阶段(8~10月);青海云杉累积月均径向生长量表现为:中树(836.6μm)>大树(443.3μm)>小树(220.7μm);青海云杉径向生长量与空气湿度、大气压强、40 cm深土壤含水量呈极显著正相关(P<0.01),与饱和水气压差、风速、光合有效辐射呈极显著负相关(P<0.01)。【结论】40 cm深度的土壤湿度、空气相对湿度、空气温度和大气压强对青海云杉径向生长影响最大。

2000—2020年河西地区生态系统服务功能时空变化与影响因素分析

河西地区是我国“三区四带”和甘肃省“四屏一廊”生态安全格局的重要组成部分,在全国生态安全战略格局中具有重要地位。利用InVEST模型、USLE方程与修正风蚀方程等评价方法,结合河西地区的气象、水文、地形、土地利用类型与土壤质地等数据,对2000—2020年河西地区的生态系统服务功能进行量化,并分析各项功能的时空变化及影响因素,识别河西地区生态系统服务功能的高、中、低值区。结果表明:2000—2020年河西地区生态系统服务功能整体向好,但波动较大,稳定性有待增强。受气候条件与土地利用格局的影响,生态系统服务功能在空间上呈现“南高北低”的分布格局。通过分析生态系统服务功能的影响因素,发现林地与草地对生态系统服务功能的提升具有关键作用,海拔在2 500~3 500 m和缓坡地区的生态系统服务功能较优。2000—2020年河西地区的生态系统服务功能综合指数呈波动上升趋势,生态系统服务功能的最优年份为2020年。生态系统服务功能的低值区主要位于河西地区西北部的平原地带,占比41%。生态修复时要减少人类活动带来的负面影响,增强区域的土壤保持与防风固沙能力。生态系统服务功能的中值区主要分布在河西地区的浅山区以及走廊绿洲,占比35%。其巩固提升对策要重点关注农牧业与环境保护协同发展的问题,对区域水资源进行优化配置,减少人地矛盾。生态系统服务功能的高值区集中在祁连山区,占比24%,是为整个河西地区提供生态资源与产品的关键区与重点区。今后要继续加强生态环境的监测与保护,维持生态系统的原真性。

基于土地利用变化的祁连山地区生态系统服务价值演化分析

祁连山生态环境保护是建设我国西部生态安全屏障的关键环节,而核算祁连山生态系统服务价值是制定合理有效的生态环境保护措施的有力依据。然而受气候变化和人类活动的共同影响,祁连山地区生态环境问题依旧突出,亟需对该地区生态系统服务价值开展研究以服务后期生态环境建设。基于此目的,使用1990—2020年祁连山地区土地利用数据,运用土地利用动态度、土地利用转移矩阵揭示该地区土地利用变化规律。并使用生态系统服务价值评估模型测算了祁连山地区生态系统服务价值,探究了其动态变化过程,并明确了各土地利用类型与生态系统服务价值变化之间的内在联系。结果表明:(1)1990—2020年,草地和荒漠是祁连山地区最主要的土地利用类型,单一土地利用动态度分别为水域>湿地>耕地>荒漠>草地>林地。草地和耕地以及草地和荒漠相互转化成为该地区最主要的土地利用变化特征;(2)祁连山地区生态系统服务价值呈持续增加趋势,由1990年的7231.36亿元增加至2020年的7836.07亿元,在空间上呈现出东高西低的变化趋势。生态系统服务价值构成主体主要为水域、草地和林地,单项生态系统服务价值以水文调节和气候调节为主,反映了调节服务是祁连山地区生态系统的主要功能;(3)水域、草地和湿地这3种土地利用类型是近30年祁连山地区生态系统服务价值变化的主要贡献因子。1990—2020年,祁连山地区生态系统服务价值对土地利用的敏感性总体呈增加态势(1.48%—7.91%),土地利用变化对该地区生态系统服务价值的影响逐步增强。系统揭示了过去30年祁连山地区生态系统服务价值的演变及其与土地利用变化的内在联系,重点阐释了水域、草地、林地和湿地对该地区生态系统服务价值和生态环境保护的重要性,可为祁连山地区生态产品价值实现及生态保护管理等提供基础科技支撑。

闽江流域生态安全格局构建与优化对策

以闽江流域为研究区域,基于1980—2020年土地利用等多源遥感监测数据、社会经济统计数据及再分析产品数据,采用土地利用动态度、土地利用转移矩阵及MCR模型,对研究区域1980—2020年土地利用/覆被变化进行探测,识别区域生态源地、生态廊道,构建流域生态安全格局,提出优化策略。结果表明,①1980—2020年,闽江流域单一土地利用动态度由高到低依次为工矿建设用地、园地及水库坑塘。自2000年以后,有林地、园地及工矿建设用地面积变化最大。②1980—2020年,流域主要土地利用类型为有林地、水田、疏林地及高覆盖草地,其中,有林地占比最高。③划定流域重点发展区、适度开发区、生态缓冲区以及生态保护区等4个生态安全分区,形成流域以“一江一带一屏二区”的生态安全格局,通过确定流域保护与治理优先区、创新保护修复技术和工程、建立生态防护体系及细化生物多样性保护与修复等举措,提升区域生态安全及社会经济发展水平。

气候变化和土地利用覆盖变化对河西地区植被净初级生产力的影响

河西地区不仅是我国重要的生态安全保护优先区,而且是丝绸之路经济带核心地段,开展该地区植被净初级生产力(NPP)评估及驱动力定量分析对于陆地生态系统与大气碳交换、气候变化与人类活动对植被综合作用等研究具有重要的理论价值和现实意义。基于MOD17A3产品数据、土地利用覆盖数据和气象数据,采用R-贡献率和偏相关分析方法,分析了2000—2020年河西地区植被NPP变化特征及土地利用覆被和气候变化对NPP的影响,结果表明:(1)河西地区耕地、水域和居民建筑用地面积整体呈增加趋势,而草地和未利用土地面积有所减少,且2010年后的土地利用覆盖变化(LUCC)整体动态度显著提高,其中,草地、耕地、建设用地和未利用地主导了土地利用类型的相互转换。(2)河西地区整体植被NPP呈增长趋势,2000—2010年和2010—2020年的变化斜率分别为0.86和1.29,且植被NPP具有明显的区域异质性,由东南向西北递减。(3)2000—2020年河西地区LUCC对植被NPP的影响逐渐增大,且气候变化对植被NPP的贡献率普遍高于LUCC,但二者对不同土地利用覆盖类型所起的作用不同,表现为耕地、林地和草地的植被NPP影响因子以气候变化为主导,未利用土地和居民建筑用地的植被NPP影响因子逐步以LUCC为主导。

甘肃省河西地区水源涵养功能与人类活动强度演变

深入分析干旱半干旱区域的水源涵养功能和人类活动的时空格局及相关关系,是科学实现区域生态修复和水资源管理的必要前提。采用人类足迹指数与InVEST模型,对河西地区人类活动强度与水源涵养功能进行了定量评估,采用双变量Moran’s I指数分析了河西地区人类活动与水源涵养的空间相关关系。结果表明:2010—2020年人类活动水平呈增长趋势,整体表现为东南高、西北低的分布特征。2010—2020年单位面积水源涵养量平均值为8.64 mm,在2010—2015年呈上升趋势,在2015—2020年有所下降,整体空间分布表现为南高北低。2010、2015、2020年双变量Moran’s I指数分别为0.292、0.277、0.348,人类活动与水源涵养服务功能呈现出较为显著的空间正相关性。

我国生态产品价值实现的研究进展与典型案例剖析

生态产品价值实现既是对“两山”理念的践行路径,也是促进我国社会经济发展与生态环境保护并行实践的重要渠道,对全面推动我国经济绿色转型具有重要意义。通过系统梳理已有研究关于生态产品价值实现的成果发现:(1)生态产品相关的研究显著增加,研究内容不断深入,有效促进了学科交叉融合发展;(2)研究内容涉及生态产品概念辨析及内涵外延、生态产品价值的核算方法、生态产品价值实现的路径和模式、生态产品价值实现的实践探索以及典型案例分析和价值实现的制度保障建设等多个方面。基于此,指出了生态产品价值实现过程中可能存在的困难以及如何确保生态产品价值高效转化等研究难点。通过理论研究的梳理和典型实践探索案例的归纳分析,以期为实现“绿水青山”向“金山银山”转化提供一定借鉴和参考。

基于MODIS和Landsat数据的湟水河流域土壤侵蚀时空变化研究

[目的]明确湟水河流域土壤侵蚀时空分布与变化特征,为黄河上游地区的水土保持与防治工作提供数据基础与决策依据。[方法]基于湟水河流域2000年和2018年的MODIS,Landsat,降雨、人口密度、经济等数据,利用低空无人机遥感、RUSLE模型和地统计等方法,开展湟水河流域土壤侵蚀模型计算、验证与时空变化分析。[结果](1)2000年湟水河流域土壤侵蚀模数均值为477.81 t/(km^(2)·a),微度侵蚀面积比例为72.06%,中度、强烈和剧烈侵蚀面积比例合计为3.46%,轻度、中度侵蚀主要分布在北部祁连山、中部达坂山及南部拉脊山海拔较高、植被覆盖少的山地、荒地;(2)2018年湟水河流域土壤侵蚀模数均值为1 625.30 t/(km^(2)·a),微度侵蚀面积比例为55.38%,中度、强烈和剧烈侵蚀面积比例合计为21.26%。中度侵蚀主要分布在研究区东南部城镇居民聚集地带与河流滩地;强烈侵蚀和极强烈侵蚀零散分布于祁连山、达坂山等高山、秃岭裸地区域;(3)2000—2018年,微度侵蚀面积比例减少16.68%,中度侵蚀面积比例增加8.15%,强烈侵蚀面积比例增加5.60%,剧烈侵蚀面积比例增加4.05%,而侵蚀面积增加的区域主要分布在高山裸地和城镇地区。[结论]低空无人机遥感技术能够有效地验证区域土壤侵蚀模型计算结果,湟水河流域土壤侵蚀整体趋于严重且存在空间差异性。在祁连山、达坂山、沿湟水河干流等地区,土壤侵蚀强度存在从微度、轻度向中度侵蚀演变的趋势,而这种演变过程与气候暖湿化、人类活动强度增加存在一定的关系。