广州市主城区城市地形类型与风环境评价

对城市地形组合类型及其地形对风场影响的研究,有助于城市风场机理的认识与生态环境的优化。以高层建筑密集的广州市主城区为例,在确定城市宏观地形类型的基础上,基于最小成本路径（LCP）辨识了风道,并对风环境质量进行评价。主要结论有：（1）将城市地形简要概括划分为4个一级地形、11个二级地形类型。（2）以LCP路径与盛行风交角不超过22.5°的标准,筛选确定通风路径作为风道。根据LCP格网的密度与频次,结合不同风向下风速与风频,评价分析了风环境类型与空间分布。（3）根据自然与城市地形的配置,北风风环境质量远高于西北风和东风;东风由于风频与风速最低,因此通风条件较差。（4）珠江航道在三种风向下都是尺度最宽贯穿城市最好的风道;区域性的风道与风环境较好的地段集中在与主风向平行的主干道上,但以近似南北走向的居多;由于广州城市地形高度以珠江新城峰林为中心向外递减,以低地地形为主的主城区外围通风优于中心区域,特别是珠江新城峰林与网络状台地为主的老城区,通风环境较差。基于LCP的评价结果需要同其他方法相互验证,才能使其不断完善优化。     

城市主城区立体模型的构建与风环境模拟——以广州主城区为例

以22 km×21 km的广州主城区为例,以40 m建筑间距作为风道宽度低限、用容积高度对建筑高度赋值和垂向拔高为建模特色,概括构建了城市尺度的立体模型。在此基础上,分别模拟了广州主城区中性流条件下,弱风（2 m/s）和强风（5 m/s）、近地面10、25、50 m三个高度的风环境。模拟表明：来流5 m/s下主城区存在不同风速等级、不同平面形态以及不同高度面的风道;白云山、珠江新城等面积较大的地形或建筑高地形成了减速明显的背风区条带,并相互组合形成了重要的风口和具有较高基面的强风道;在不同高度上主城区风速均由周边向城市中心降低;风道风速强烈地依赖于风道走向,风道风速与走向夹角呈三次函数递减,两者拟合优度R²为0.512。模拟结果很好地呈现了城市尺度宏观地形白云山和建筑密集区相互间的作用,反映了城市尺度模型构建与模拟的优势。     

东北迁飞场对粘虫的Pied piper效应

【目的】我国2代粘虫的回迁过程和3代粘虫的种群构成还少有研究,东北与华北3代粘虫的虫源问题也不清楚。为此,需厘清2代粘虫发生区的风场动态和迁出种群的去向,明确东北粘虫夏季迁出种群与华北3代粘虫的虫源关系。【方法】根据国家气象信息中心的高空气象记录,统计东北和华北地区夏季各方位风向的频次和平均出现频率,利用HYSPLIT平台模拟东北粘虫夏季迁出种群的迁飞轨迹和落点分布。【结果】东北和华北地区7、8月的风向均以西南、南风为主且因气旋频繁过境而风向多变,不利于东北粘虫夏季种群回迁进入华北农作区;而对其迁出种群的轨迹模拟结果也表明,东北粘虫夏季种群能够进入华北的可能性极低:它们或迁入更北的无法生存的山区,或未能成功跨海而死亡,抑或迁入朝鲜半岛成为当地的虫源(同样无法越冬),还有一部分滞留东北地区继续为害一代后因气候原因死亡,而只有在极少数风向风速条件适宜的情况下才有可能进入河北。【结论】东北地区的夏季风场不利于东北粘虫的回迁,华北3代粘虫的种群构成与东北夏季种群几无关系,东北迁飞场表现出显著的Pied piper效应。     

基于WaSSI模型的珠江流域水-碳耦合模拟

流域水循环和碳循环通过植物光合作用与蒸散发(ET)过程紧密相联,两者在流域尺度上的耦合模拟研究是实现水、碳资源综合管理的重要基础。本研究通过对WaSSI(供水压力指数)生态水文模型进行适当改进,建立并验证了珠江流域水-碳耦合模拟模型(WaSSI-PRB),将珠江流域划分为1715个子流域,选定1980—2004年为率定期、2005—2016年为验证期,并对径流、蒸散发和总初级生产力(GPP)等3个关键水-碳通量的模拟结果进行验证。结果表明: 西江、北江、东江的水文控制站,径流模拟纳什效率系数(NSE)和决定系数(R²)在率定期均达0.80以上,在验证期均达0.75以上;相较于MODIS、PML、SSEBop、VPM等大尺度遥感数据产品,WaSSI-PRB模型能更好地模拟ET和GPP的时空分布特征。总体而言,WaSSI-PRB模型在珠江流域具有较好的适用性,可作为量化分析流域水-碳平衡及其对变化环境响应关系的一种有效工具。     

东北城市露水凝结观测及其与常规气象要素的关系

露水是城市生态系统水循环组成部分,是重要的凝结水资源和湿度来源,为了揭示"全球变暖"对我国东北地区城市露水凝结的影响,于2014和2015年植物生长季对长春市绿地区、道路区及裸土区露水强度和气象因子进行监测和相关性分析。结果表明,东北城市绿地区露水强度与相对湿度、露点温度、气温、风寒温度、太阳辐射(n=254,P0.01)正相关,与PM_(2.5)、PM_(10)、空气质量指数、夜间风速、大气压(n=254,P0.01)负相关。东北城市年露日数为132—136d,占无霜期的62.5%左右。绿地区是城市生态系统水汽凝结的主要区域,绿地区占市区面积的比例是城市年露水量的决定因子,长春市年露水凝结量约为23—35mm,如城市绿地区所占比例降低至5%,年露水量基本可忽略不计。东北城市露水强度可通过I=(-5.9+0.156RH-0.86V_(night)+0.117R_n)×10~(-2)(R~2=0.857)模型进行模拟。结合研究区1965—2015年植物生长期夜间凝露段气候因子的变化趋势,判断东北城市生态系统露水量的变化率为-1.07mm/10a(P0.01)。在相对湿度、夜间风速和太阳辐射共同影响条件下,研究区气候变化对露水凝结影响不大。提供了城市不同下垫面露水监测及计算的方法,完善了不同生态系统露水监测体系,通过间接模型法构建了露水强度模拟模型,进一步明确了气候变化对近地表水循环的影响。     

基于“风感”的紧凑型城市开放空间风环境实测和CFD模拟比对研究

城市开放空间的风场不仅影响微环境的"风感"舒适度还影响宏观尺度的城市气候。从景感生态学的角度出发,首先阐述"风感"的定义,总结了街道峡谷空间风场的基本规律和特点。运用Kestrel NK4500手持气象站对城市开放空间的风环境进行实测,采用CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟软件Fluent 14.0对不含绿地的同一空间进行风环境模拟,通过两者的数据比对来研究紧凑型城市开放空间内绿地对行人高度风场的实际干扰程度。结果发现,紧凑型城市开放空间的"风感"受建筑和绿地空间布局的共同影响。当建筑高于绿地时,风场受建筑的控制;当林带高于建筑时,林带对风环境的影响程度受其疏密度影响。疏密度较高的常绿林带对风向和风速影响很大,而疏密度较低的林带会影响风速,对风向影响不大。影响风速的主要因素是空间围合所形成的空气域,相比实体、多孔介质,空气域对风的阻力要小的多。如铺装、草坪上方的通风廊道是影响行人高度层通风、导风的关键因素。紧凑型空间内的绿地在行人高度应保持通畅以保证通风,并通过建立平面和竖向上的通风、导风廊道体系,促进空气循环。     

基于生态系统服务与引力模型的珠三角生态安全与修复格局研究

随着我国城镇化的快速推进,大型城市群及周边区域的生态环境问题日益突显。为了促进区域生态保护、生态修复以及精细化生态管理,空间尺度上的区域生态安全和修复格局的识别必不可少。选取珠三角地区为研究对象。首先,基于InVEST生态模型计算区域关键生态系统服务,并根据SOFM神经网络模型识别以林地为主的36个生态源地,约占区域总面积的29.56%。其次,基于最小阻力路径模型识别141条关键生态廊道（1900 km）,10个承接生态流流动的生态节点以及2776 km²处于生态过渡地段的高优先级生态修复区。最后,依据引力模型判定的生态廊道重要性,将重要生态源地及其辐射区域整合形成东北部、西北部、东南部、西部和南部5个生态区。由此,提出以生态源地为核心、以生态廊道为主轴、以生态节点为承接点、以生态障碍点为修复区的珠三角区域生态安全和修复格局,并对各类别生态要素提出相应生态修复与管理措施,有利于解决大型城市群跨区域的共性生态环境问题。     

珠江三角洲城市森林建设问题探讨

过去10年间珠三角地区城市森林建设成效显著,但仍存在着森林网络体系不健全、森林覆盖率低、“绿积量”低以及林种树种结构不合理等问题。从建设生态化城市和建立珠江三角洲城市林业生态圈的高度来确立珠江三角洲城市森林建设的发展思路,体现创新性变革,立足区域整体,构建全区域的城市森林网络系统进行了探讨。建议规划和构建连接区域内各主要城市的贯通性森林生态廊道,重视区域植被特点和发挥地带性建群树种的作用,引进水网化、林网化的核心理念,同时要重视城市建成区的森林生态建设与改造。     

基于生态系统服务重要性和生态敏感性的广东省生态安全格局构建

生态空间结构合理有序是区域赖以生存和发展的基础和保障,构建省域生态安全格局,优化生态空间结构,有利于提高生态环境的承载力并促进社会经济与生态环境的协同互惠关系,实现可持续发展。以广东省为例,通过重要性-敏感性的生态评估方法识别广东省重要的生态源地,使用最小阻力模型识别重要生态廊道,构建生态安全格局,并对生态空间结构的调整和管控提出策略。结果表明：（1）重要的生态源地面积为54636.77 km²,占广东省国土面积的25.04%;（2）研究所识别的生态源地与广东省生态红线和自然保护地的重合程度较高,在自然保护地和生态源地的基础上共选出87处重要生态源地;（3）广东省生态廊道的总长度为7400 km,廊道周边的主要以林地为主;（4）广东省的生态空间主要以环珠三角生态屏障和外围生态屏障为主,其中环珠三角生态屏障的面积、生态重要性略高于北部生态屏障。所构建的生态安全格局可以为广东省的生态安全保护和可持续发展提供参考,也可以为完整生态保护体系的构建提供政策导向。     

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。     

螟黄赤眼蜂在棉田的扩散方向及其与风速风向的关系

1994—1995年,在山东禹城进行了螟黄赤眼蜂Trichogramma chilonis在棉田的扩散方向及其影响因素的研究,结果表明：①螟黄赤眼蜂在棉田的扩散方向主要是受当时的风向和风速影响,其次是光照;②当平均风速为1.6 m/s时,螟黄赤眼蜂非常明显地顺风扩 散;当平均风速为1.1 m/s时,顺风扩散稍高于逆风扩散;当平均风速为0.9—1.0 m/s 时,逆风扩散高于顺风扩散;当平均风速为0.6 m/s时,各方向上扩散差异不大。③第二代棉铃虫发生期(7月上旬以前),螟黄赤眼蜂主要向西南和西北方向扩散;第三代棉铃虫发生期(7月),螟黄赤眼蜂各方向均等扩散;第四代棉铃虫发生期(8月中旬以后),螟黄赤眼蜂主要朝东和东北及北扩散。④总结6次放蜂情况,西和南两个方向上扩散均较少。     

The matrix affects trackway corridor suitability for an arenicolous specialist beetle

In conserving regional insect diversity dispersal corridors are advocated to counteract fragmentation and for resilience to climate change. However, influences of corridor design and management on their function are poorly understood. Effects of contrasting matrix structure on the suitability and function of trackways as corridors for dispersal of an arenicolous carabid beetle, Harpalus rufipalpis (Sturm), was studied within a plantation landscape using mark-release-recapture. A total of 1,120 marked H. rufipalpis were released into four trackways: two “open” trackways surrounded by pine plantations aged 13–16 years and two “shaded” trackways surrounded by plantations aged 26–37 years. Dispersal was monitored by a grid of pitfall transects placed across trackways at intervals of four meters, extending 44 m north and south of the release point. Numbers of resident and marked recaptured H. rufipalpis, their average daily movement rates and numbers of recaptures in the north and south direction were compared between open and shaded trackways using 238 recaptures. The surrounding matrix affected trackway suitability with greater abundance of resident beetles found in open trackways; however H. rufipalpis was also naturally present in shaded trackways. H. rufipalpis were more active in low quality shaded corridors as inferred from the greater number of recaptures and from greater daily movement rates. Corridor edge permeability differed between trackway types, with more individuals leaving the corridor to enter the matrix in the less suitable shaded trackways. Thus matrix type affected the potential habitat suitability and conduit function of trackway corridors.     

Conservation and management implications of fine-scale genetic structure of Gulf sturgeon in the Pascagoula River, Mississippi

The anadromous Gulf sturgeon occurs along the north central coast of the Gulf of Mexico and is federally listed as threatened. We analyzed fine‐scale patterns of Gulf sturgeon population structure, focusing on the Pascagoula River drainage of Mississippi, in reference to movement patterns as determined via telemetry and capture data. We genotyped 361 Gulf sturgeon using eight microsatellite loci including samples from the Pascagoula, Pearl, Escambia, Yellow, Choctawhatchee, and Apalachicola river drainages. Pairwise F_ST estimates indicated that genetic structure occurs at least at the drainage level. The Pascagoula and Pearl rivers form a western group, demonstrating 100% bootstrap support for a division with drainages to the east. Assignment tests detected non‐natal genotypes occurring in all drainages. According to assignment tests, the Pascagoula supports an admixture of individuals, containing minimal influence from drainages to the east (2%) and substantial interaction with the Pearl River (14.1%). The occurrence of Pascagoula River fish in the Pearl was non‐reciprocal, observed at 1.1%. After accounting for non‐natal genetic diversity within the Pascagoula, there remained a disparity between a pooled Pascagoula group and the only documented spawning site within the drainage located in the Bouie River. We interpret this as an indication of a second genetic stock within the Pascagoula River drainage. Radio telemetry data suggest that spawning likely occurs in the Chickasawhay River, in areas isolated from the Bouie River spawning site by about 350 river kilometers. We emphasize the utility of integrating field and molecular approaches when delineating fine‐scale patterns of population structure in anadromous fishes.