中国县域碳汇时空格局及影响因素

以全国1300个县级行政单位作为研究对象,利用全国县域尺度土地利用数据和社会经济数据,核算了1990—2015年间中国县域碳汇总量,并结合标准差椭圆、空间自相关、冷热点分析和地理加权回归分析方法,探析中国县域碳汇的时空分异特征及影响因素,旨在为优化国土空间开发格局,实施差异化减排路径及推动生态文明建设提供参考。研究表明:(1)时空变化上,1990—2015年中国碳汇总量呈波动下降趋势,由13307.79×10⁴t下降至13198.27×10⁴t;林地为主要碳汇类型,其余碳汇类型比例结构基本不变;在空间分布上,中国县域碳汇呈现"西部>东北>南部>中部"的"西高东低"格局。(2)在空间分异和聚集上,碳汇空间分布中心向西南移动,分布范围呈收缩态势,西南地区对整体碳汇空间格局影响作用加强;1990—2015年中国县域碳汇总量的冷热点集聚程度呈现波动稳定特征,空间集聚程度呈现高值与低值聚集,高-低区域零星分布的特征。(3)从影响因素分析来看,2015年经济发展、产业结构、土地利用程度对碳汇产生影响并存在空间异质性。建议通过合理规划县域...     

林业活动对区域森林生物量碳源汇格局的影响——以南平市为例

林业活动在一定程度上影响着区域森林的时空分布格局和碳汇/源功能。明确并量化林业活动对区域森林碳汇功能的影响与空间分布,对于区域森林碳汇提升和实现区域"碳中和"具有重要意义。以国家级生态示范区福建省南平市为例,以多期森林资源规划调查数据为基础,采用IPCC材积源-生物量法,基于土地利用类型的时空变化和林业活动类型划分,分类分析了南平市森林碳源和碳汇的空间分布特征,并量化了不同林业活动（一直保持为森林、人工造林、自然恢复、毁林和森林退化）对森林碳汇和碳源的影响。研究结果表明,2013年南平市森林碳储量总量为80.84Tg C,2020年森林碳储量总量增加至89.87Tg C,年均变化量为1.29Tg C/a （或4.73Tg CO₂/a）。平均胸径、公顷蓄积等林分因子是当前主要影响森林碳储量的因素。在其他影响因素中,暗红壤分布区的森林生物质碳密度较高而在水稻土分布区则较低;此外,高海拔、中等立地质量土地上的森林碳密度较高。对于不同林业活动,2013-2020年南平市一直保持为森林（森林经营）、自然恢复增加的天然林和人工造林分别使森林生物质碳储量增加了0.34Tg C/a、0.85Tg C/a和1.05Tg C/a,同期因毁林和森林退化导致森林生物质碳储量分别减少0.75Tg C/a和0.42Tg C/a,森林生物质碳储量净增加1.09Tg C/a （或3.98Tg CO₂/a）,明显低于2013-2020森林碳储量净增量。对于土地利用变化较剧烈的区域,本文基于土地利用变化且区分林业活动路径的方法,能更准确地反映森林的碳汇和碳源及时空格局。2013-2020年间南平市一直保持为森林的生物质碳密度仅增长0.22Mg C hm^-2 a^-1,成熟林、过熟林面积占比增加使森林平均生长速率下降可能是主要原因。而同期通过自然恢复和人工造林使森林生物质碳密度分别增长4.00Mg C hm^-2 a^-1和4.10Mg C hm^-2 a^-1。优化龄组结构提升森林生长量、减少毁林和防止森林退化可以作为该区域未来森林增汇减排的有效举措。     

基于生态供需视角的生态安全格局构建与优化——以长三角地区为例

生态安全格局构建是保障区域生态安全与提升人类福祉的基本途径之一。以长三角地区为案例区,通过生境质量评估、生态系统服务重要性评价和景观连通性分析识别区域生态源地,在利用生态系统服务价值化方法辨别高生态需求区的基础上,运用最小累积阻力模型提取源地与高需求地之间的生态廊道,以构建并优化区域生态安全格局。研究结果表明:长三角地区生态源地总面积64911km~2,占全区的32.51%,主要分布于皖南和浙中;区域中高与较高生态需求斑块总面积占全区46.60%,主要位于上海市和江苏省;区域生态廊道总长度11188.85km,源间廊道主要分布于长江沿岸和区域南部,需求廊道主要位于区域东中北部。研究首次将生态需求评价纳入生态廊道建设框架,为生态安全格局构建提供新思路,结果可为生态空间保护规划提供参考。     

2000—2015年青海高原植被碳源/汇时空格局及变化

陆地生态系统碳循环能够综合反映全球气候变化及区域响应,是全球及区域气候变化及人类活动影响研究的重要内容。青海高原作为青藏高原的重要组成部分,在全球及区域气候与环境变化中具有极其重要的作用。因此,研究青海高原植被碳源/汇时空变化及气候因子的影响具有重要意义。采用土壤呼吸模型和改进的CASA模型,结合MODIS、气象数据估算了青海高原2000-2015年植被净生态系统生产力（NEP）,分析了植被NEP、碳汇的年际时空分布、年际动态变化、多年累积空间分布与植被NEP变异系数,定量分析了降水量、气温对植被NEP的影响。结果表明：1）2000-2015年,青海高原植被年NEP空间分布特点呈东高西低、南高北低,由西北向东南逐步增加趋势,年NEP多年平均值为128.40 gC m^-2a^-1;2）青海高原不同生态区植被NEP与碳汇量空间分异显著,碳汇区约占植被分布区面积的73.11%,其中,祁连山生态区和三江源生态区为主要的碳汇区;3）2000-2015年,青海高原植被碳汇功能逐步增强,年固碳量为-3.2-64.42 TgC,年际变化呈平稳上升;4）受自然与人为因素的协同影响,青海高原年NEP呈现逐步好转的趋势,平均趋势系数为1.52,NEP增加的区域占植被总面积的25.72%;5）青海高原植被NEP变异系数空间分布以较低、中等波动为主,稳定性颇高;6）降水量对植被NEP以促进作用为主,气温以抑制作用为主,气温对青海高原植被NEP的影响占主导地位。     

1990—2015年武汉市土地利用碳排放格局研究

土地利用变化引起的碳排放增加,是全球碳排放量增加的重要原因,土地利用不合理会影响区域碳平衡。利用1990—2015年遥感影像数据和能耗数据,通过碳排放模型构建、碳排放效应测算、土地利用碳排放动态度和碳排放贡献率等方法,剖析了武汉市土地利用碳排放时空变化。结果表明:(1)武汉市碳排放量逐年增加,研究期内增加了91.02%,年均增长率为3.64%。建设用地是最大碳源,水域和林地是主要碳汇,建设用地的碳排放量是决定土地利用净碳排放量的主导因素。(2)单位国内生产总值的碳排放强度波动下降,人均碳排放强度稳定上升。(3)碳排放强度较大的地区主要集中在城市中心的建城区,远郊区林地集中的地区碳排放强度较小。武汉市“碳源”增强区以市中心呈现典型的圆形分布,而“碳汇”增强区零星分布在公园建设、退耕还林和退建还林区。(4)建设用地对区域碳排放量变化的碳排放贡献率高达99.75%,是区域碳排放的主要贡献因子。     

甘肃白龙江流域净生态系统生产力时空变化

净生态系统生产力(NEP)是估算区域植被碳源、碳汇的重要指标。以甘肃白龙江流域为研究区,结合MODIS与气象数据对2000—2013年的流域净生态系统生产力时空变化进行了研究,并探讨了典型地形因子对NEP的影响。结果表明:(1)2000—2013年甘肃白龙江流域单位面积NEP平均为226.65 g C m~(-2)a~(-1),碳汇区主要分布在白龙江上游两岸、岷江西岸、白水江南岸、大团鱼河两岸的山地林区,碳源区主要分布在武都区、迭部县北缘的高寒草甸区等。(2)从不同植被类型上看,常绿阔叶林、常绿/落叶阔叶混交林单位面积NEP最高,高寒草地单位面积NEP最小,且耕地单位面积NEP增加最明显,常绿/落叶阔叶混交林单位面积NEP降低最明显。(3)2000—2013年研究区单位面积NEP总体上呈增加的趋势,增加明显的地区分布在流域的中部和西北部,4—9月为流域碳汇季节。(4)地形因子对甘肃白龙江流域NEP有明显影响,海拔4200 m以下多为碳汇区;陡坡区的碳汇能力的增长趋势低于缓坡区;阴坡的碳汇能力高于阳坡区。     

区域一体化视角下长三角地区生态用地时空演变影响因素

区域一体化在推动要素流动、整合地区资源、提高区域竞争力的同时,也为生态用地带来一定风险与压力,造成生态用地规模缩减、景观格局破碎、生态功能降低等问题。探讨区域一体化背景下生态用地的时空演变特征与影响因素对于平衡区域发展与生态保护的关系、制定合理生态用地保护策略、实现区域协调可持续发展等具有重要意义。以长三角地区为例,在分析生态用地时空演变的基础上分别构建两个地理加权回归（GWR）模型,一个模型为考虑区域一体化因素的实验组,一个模型则是不考虑区域一体化因素的对照组,通过结果对比分析区域一体化对长三角地区生态用地演变的影响,结果表明：（1）2000-2020年间,长三角地区生态用地规模缩减显著,减少166.56×10⁴ hm²,生态用地急剧减少时间集中在2015-2020年间;（2）长三角地区生态用地减少面积的时空演变具有以上海、江苏南部和浙江北部为中心向周边地区扩散的趋势,扩散方向覆盖长三角全部地区,生态用地集聚性快速减少区域则以安徽中北部、江苏北部地区为主;（3） GWR回归对照试验分析结果表明区域一体化对生态用地演变具有显著促进作用,其作用强度和作用范围伴随时间增加;（4）根据生态用地演变影响机制,长三角生态用地演变类型可分为内生驱动型、外生驱动型以及发展监测型,可为平衡国土空间开发与生态用地保护提供决策支持。     

长三角地区1995-2007年生态资产时空变化

结合遥感定量反演与经济评价法,利用1995年1 km的AVHRR-NDVI、2000年和2007年250m MODIS-NDVI等遥感数据,模拟与评估长三角1995-2007年生态资产时空变化.结果表明:长三角1995-2007年生态资产总量呈持续下降趋势,由1995年891.39亿元减少到2007年845.54亿元,减少5.14％;各地市生态资产总量总体呈下降趋势,但区域变化差异极其显著;长三角1995-2007年生态资产空间分布呈南高北低格局,空间变化呈南部和北部以轻度增长为主、中部以中度和严重退化为主的变化特征;土地利用变化是导致长三角生态资产减少及空间差异的主导因素,自上而下生态修复工程明显有助于增加区域生态资产.     

东亚地区陆地生态系统净第一性生产力时空格局

利用植被分类数据、NDVI数据、气象数据以及观测数据,基于CASA生态系统模型,估算了东亚地区(10～70°N,70～170°E)陆地生态系统植被净第一性生产力.结果表明:1982～1999年研究区总NPP呈现波动增加趋势,平均每年增加0.08833PgC.18a间NPP平均值为14.24 PgC,约占全球总NPP的22.6%～23.9%.研究区NPP年变化呈单峰曲线,最大值出现在7月份,达2.98PgC,全年中NPP积累主要发生在4～10月份,该时段内NPP总量占全年总量的86.81%.春、夏、秋、冬四季NPP平均总量分别为:2.31、8.16、2.79、1.10 PgC,分别占全年NPP平均总量的16.20%、57.27%、19.58%、7.73%.将NPP年平均值分成3个范围:低值区(7.82～300gC · m-2)、中值区(301～700 gC · m-2)、高值区(>700 gC · m-2),分别研究了其空间分布特征.     

汉江流域植被净初级生产力时空格局及成因

运用MOD17A3-NPP等数据,分析汉江流域植被NPP的时空格局及其形成演变机理,为区域生态环境管治提供科学理论依据。运用GIS空间分析法、线性拟合法研究流域NPP的时空格局,结合相关系数法、土地利用程度指数等方法探析成因。结果显示:(1)汉江流域植被NPP多年平均值为439 g C m~(-2)a~(-1),整体呈微小的波动上升趋势,年增长幅度为3.11 g C m~(-2)a~(-1)。植被NPP集中分布在300—600 g C m~(-2)a~(-1),占全域面积的83.65%。(2)从流域空间上看,多年平均NPP呈上游中游下游,各子流域内部差异呈上游中游下游。高值区集中分布在汉中,十堰、襄樊和荆门平均NPP呈下降趋势的所占面积最大。(3)垂直景观上植被NPP的空间分布往往受水热综合作用的影响,汉江流域降水是植被NPP累积的主要制约因素。(4)垂直方向上NPP呈规律性变化:高程上表现为"陡升-下降-缓升-陡降,坡向上为阳坡半阳坡半阴坡阴坡。(5)浅山丘陵区NPP变化主要受土地利用方式的影响,高山区NPP变化受气候变化的影响。汉江流域植被NPP稳定,中下游平原区植被NPP略有下降;气候和地形特征决定了植被NPP的空间分布特征,气候变化和人类活动对植被NPP的变化有重要影响。     

长三角城市群城市空间形态与碳收支时空耦合关系

区域碳收支动态监测与评估是推动城市群低碳发展和碳达峰的关键基础问题。设计和分析了长三角城市群区域碳收支与城市空间形态的时空耦合关系。基于2001、2005和2010年碳排放、净初级生产力、土地利用和土壤等数据构建了长三角城市群区域碳收支的时空分布估算模型,接着利用地理加权回归模型分析了城市空间形态景观格局指数与碳收支的相关性,最后结合地理探测器定量分析了景观格局指数因子对碳收支的影响及其交互作用。研究结果表明：(1)长三角城市群碳收支存在明显的空间异质性,总体呈现南部高,北部次之,东部低的特征;(2)同时,长三角城市群碳收支具有明显时间异质性,2001、2005和2010年呈现减少的趋势,其中2001—2005年下降幅度较大;(3)斑块类型面积、城市斑块数量、最大斑块指数、景观形状指数与碳收支具有负相关性;边缘密度、城市建成区斑块密度与碳收支具有显著正相关性;(4)2001年、2005年和2010年的建成区总面积是碳收支空间异质性的主要驱动因素;斑块类型面积与其他因子的交互作用对碳收支空间异质性影响贡献程度比其他因子间交互作用较强。一定程度揭示了城市空间形态景观格局与碳收支时空分布的相...     

中国陆地生态系统碳源/汇整合分析

国家尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程的研究对于提升地球系统科学与全球变化科学的科技创新能力、提高我国参与应对全球气候变化国际行动和维护国家利益的话语权、保障国家生态安全和改进生态系统管理都具有重要意义。近年来,我国已经在气候变化与陆地生态系统碳循环领域开展了大量的研究工作,主要包括国家清查、生态系统模型模拟、大气反演等手段。然而,由于大尺度陆地生态系统碳源/汇的估算存在很大的不确定性,目前尚未形成国家尺度的陆地生态系统碳源/汇的整合分析。通过搜集已发表的关于中国陆地生态系统及其组分碳源/汇的59篇文献,整合国家清查、生态系统模型模拟、大气反演3种研究手段,分析中国陆地生态系统碳源/汇大小以及时间尺度上的动态变化。结果表明,在1960s-2010s期间中国陆地生态系统碳汇整体呈上升趋势,平均为（0.213±0.030）Pg C/a,其中森林、草地、农田和灌木生态系统碳汇分别为（0.101±0.023）Pg C/a、（0.032±0.007）Pg C/a、（0.043±0.010）Pg C/a和（0.028±0.010）Pg C/a。森林生态系统中的植被碳汇远大于土壤碳汇,然而这种格局在草地和农田生态系统却相反,而且1960s-2010s期间中国主要植被类型的生态系统碳汇总体上随时间呈增加趋势。融合多源数据（地面观测、激光雷达、卫星遥感等）、多尺度数据（样地尺度、站点尺度、区域尺度）以及多手段数据（联网观测、森林清查、模型模拟）,有助于全面准确地评估中国陆地生态系统碳源/汇及其对气候变化的响应。     

长三角典型区占补耕地土壤肥力的时段特征

基于1984、2000和2016年卫星遥感影像,分析了江苏省常熟市耕地占补时空变化特征;基于ArcGIS和土壤采样数据,利用隶属度函数综合法评价了1984和2000年耕地土壤肥力;采用叠加分析,揭示了1984-2000、2000-2016年间该地区占补耕地土壤肥力特征.结果表明: 1984-2016年间,常熟市耕地面积减少了1/3,1984-2000年被水域和居民点工矿用地分别占用了51.7%和41.4%,2000-2016年只居民点工矿用地就占用了80.8%.1984-2000年间,常熟市耕地土壤肥力上升的面积占65.5%,仅3.9%下降;南部地区土壤肥力均高于其他地区.研究期间耕地数量和质量占补不平衡,前时段“占多补少、占优补劣”形势严峻,后时段“占多补少、占劣补劣”特征明显.耕地减少的趋势并未扭转,异地补充明显,耕地占补平衡应当关注异地补充耕地质量和土壤肥力时段性特点.     

长三角旅游业碳排放强度空间格局及影响因素分析

利用"自下而上"法,对长三角25个城市2010—2016年旅游业碳排放进行测算的基础上,采用探索性空间数据分析方法(ESDA)分析旅游业碳排放强度的空间结构,并利用SDM模型对其影响因素展开研究.结果表明:(1)研究期内旅游业碳排放量除上海和南京呈下降趋势外,其余城市整体呈增长趋势,碳排放强度呈逐年下降态势;(2)旅游...     

城市化对长三角地区主要城市植被物候的影响

基于长三角地区1998—2005年NDVI时间序列影像,利用移动平均法计算了上海、杭州、南京、常州、无锡和苏州6个城市的城区与各缓冲带的平均植被物候,并分析了城区与各缓冲带平均物候的差异及其与距城区距离间的关系.结果表明,1998—2005年间,研究区的城市化导致城区内植被始绿期提前、终绿期推后、生长期变长、NDVI的年内极差减小,离城区越近的缓冲带这些变化越明显.总体看来,城市化导致城区周围4 km范围内的植被始绿期明显提前,而终绿期推后、生长期变长、NDVI年内极差减小的趋势在离城区约10 km范围内的变化显著;城区与缓冲带植被的生长期差值和NDVI年内极差差值均与离城区距离存在显著的对数关系.     

长三角城市群生态系统服务权衡强度时空演变及影响因素

人类活动扰动加剧了长三角城市群生态系统结构演变,从而导致不同生态系统服务之间冲突加剧。明晰城市生态系统服务权衡强度及其影响因素对经济社会发展与生态保护的双赢具有重要意义。基于InVEST模型分析长三角城市群2005年、2019年碳储存、粮食生产、生境质量、产水量和氮输出量生态系统服务时空格局演变,并利用相关性分析、均方根误差指数和冗余分析方法,测度权衡强度并揭示权衡强度演变的关键影响因素。结果表明：粮食生产分别与碳储存、生境质量和产水量之间,以及氮输出量与生境质量和碳储存之间,碳储存与产水量之间呈现出显著的权衡关系;权衡强度空间异质性显著的粮食生产与碳储存,粮食生产与产水量的权衡强度高值主要集中在北部粮食主产区和南部山区。氮输出与碳储存、碳储存与产水量之间的高强度权衡关系主要位于南部地区。粮食生产与生境质量以及氮输出与生境质量的高强度权衡区域多集中在社会经济快速发展地区。长三角城市群生态系统服务权衡强度受多个因素共同作用,其主要影响因素包括坡度、林地覆盖率、农田覆盖率、降雨、气温、建设用地率等。     

长江源区土地覆盖变化与草地退化格局的时空分异

基于野外调查、遥感影像和统计资料,分析了1987-2007年长江源头地区土地覆盖变化和草地退化格局的时空分异特点,并从海拔、坡度和坡向3方面探讨了导致长江源区草地生态环境变化的主要自然因素.结果表明： 研究期间,长江源头地区土地类型破碎化整体呈增加趋势,自然地理条件和气候变化是导致土地格局变化的主要驱动因素;不同海拔草地退化面积差异显著,研究区草地退化主要发生在海拔4800～5100 m范围内,且退化面积随海拔的升高呈增加趋势,退化面积比重在不同坡度和坡向的差异较大.1987-2007年,长江源头地区气候呈暖干化趋势,区域土地覆盖类型空间结构变化明显;不同坡向、坡度和海拔的草地退化分布格局与高寒环境和人为干扰的格局基本一致,高寒环境和气候演化对草地生态系统格局起决定作用.     

Urban Household Carbon Emission and Contributing Factors in the Yangtze River Delta,China

Carbon reduction at the household level is an integral part of carbon mitigation. This study analyses the characteristics, effects, contributing factors and policies for urban household carbon emissions in the Yangtze River Delta of China. Primary data was collected through structured questionnaire surveys in three cities in the region – Nanjing, Ningbo, and Changzhou in 2011. The survey data was first used to estimate the magnitude of household carbon emissions in different urban contexts. It then examined how, and to what extent, each set of demographic, economic, behavioral/cognitive and spatial factors influence carbon emissions at the household level. The average of urban household carbon emissions in the region was estimated to be 5.96 tonnes CO₂ in 2010. Energy consumption, daily commuting, garbage disposal and long-distance travel accounted for 51.2%, 21.3%, 16.0% and 11.5% of the total emission, respectively. Regulating rapidly growing car-holdings of urban households, stabilizing population growth, and transiting residents’ low-carbon awareness to household behavior in energy saving and other spheres of consumption in the context of rapid population aging and the growing middle income class are suggested as critical measures for carbon mitigation among urban households in the Yangtze River Delta.     

中国植被碳源/汇时空演变特征及其驱动因素

植被生态系统对植被碳汇至关重要,是实现中国“碳中和”目标的重要路径之一。选择1981—2019年全球逐日NEP模拟数据产品,对1981—2019年中国植被碳源/汇时空演变进行分析,确定气候变化和人类活动对植被碳源/汇的影响区域,并量化生态修复治理工程对植被碳汇的成效。(1)通过使用BFAST模型监测NEP年际突变范围,确定2001年为时间断点,对比分析1981—2001年与2001—2019年NEP时空变化特征及驱动因素。(2)1981—2001年段植被碳汇大范围呈现递减趋势。2001—2019年,中国整体植被碳汇增加,尤其是北部地区NEP增长趋势显著。(3)1981—2001年中国北部地区植被固碳能力下降,受降水、辐射影响为主。2001—2019年,大部分地区NEP变化与降水相关性显著。(4)1981—2001年人类活动导致植被碳源/汇变化占总面积的4%,主要分布于东北地区和西南地区。2001—2019年中国植被碳源/汇变化由人类活动影响占比提高至26.23%,其中植被固碳能力提升占比25.22%。气候变化负向影响植被固碳能力较于1981—2001年减少约30%。说明人类活动在一定程...