中国遥感干旱指数时空特征及其对气候和地表覆盖变化的响应

干旱严重影响植被生长,威胁粮食安全,基于遥感计算的植被状态指数（Vegetation Condition Index,VCI）、温度状态指数（Temperature Condition Index,TCI）和植被健康指数（Vegetation Health Index,VHI）是常用的干旱指数,被广泛应用于干旱监测。为了探究近年来我国干旱特征及其对气候和地表覆盖变化的响应,分析了2003-2016年期间VCI、TCI和VHI的时空变化特征;采用最小二乘（OLS）和偏相关分析方法分析了这些指数对气候和地表覆盖变化的响应。基于上述干旱指数计算的干旱频率表明,中温带中部和南温带等地区干旱发生频率高,干旱指数变化趋势表明在2003-2016年期间中国大部分地区干旱缓解,但在中温带、南温带和高原气候区等局部地区干旱加剧;总体而言,干旱指数随着年平均温度的上升和年降水量的降低而减小,VHI与温度和降水量的相关性在不同气候区的一致性优于VCI和TCI;裸土的减少和植被的增加导致干旱指数增大,树木转变为低矮植被干旱指数降低。     

中国古人类遗址年代学的研究进展与问题

我国丰富的古人类遗存为研究东亚乃至全球古人类起源、迁徙和演化提供了重要的基础材料与数据。对已发表的2000多处旧石器时代古人类遗址年代学数据的整理和统计分析发现,绝大多数遗址目前仍缺少基本的年代学数据,不足20%的遗址开展过测年,仅10%左右具有相对可靠的年代学数据,只有极少数开展了多种测年方法的交叉定年。对于80多处出土古人类化石的遗址,亦过半存在明显的年代学争议。我们对一些古人类遗址中的常见各种复杂的同沉积和沉积后改造现象进行了详细分析,探讨了我国测年平台和测年队伍建设、考古发掘以及年代学采样与测年方法学等方面存在的问题,及其对遗址年代学研究的可能影响。基于此,笔者提出改善我国古人类年代学研究现状的可能措施,希望可以抛砖引玉,引发对该研究领域更多的关注和思考。     

流域土地利用变化对不同重现期洪水的影响——以奉化江皎口水库流域为例

土地利用变化对流域洪水过程产生显著影响,并导致设计洪水发生变化。为进一步指导流域防洪及水库洪水设计,以浙东沿海奉化江皎口水库流域为例,应用HEC-HMS水文模型模拟分析土地利用/覆被变化(LUCC)对不同重现期暴雨洪水事件的影响。结果表明,流域内1985—2003年土地利用变化引起不同重现期洪水过程与洪水量级发生改变,其中,洪量和洪峰均增加,洪量较洪峰变化明显。LUCC对小洪水过程影响更明显,5年一遇以上洪水的洪峰和洪量分别平均增加3%和7.6%,而小于2年一遇洪水的洪峰和洪量分别平均增加5.41%和11.91%。同时,LUCC使100年、50年和25年一遇洪水重现期分别提前了15、6a和2a,即其对量级最高的特大洪水的重现期影响最大。此外,不同的土地利用转变方式对洪水的影响程度不一,其中,林地向裸地转变对洪水影响最大,林地向灌草地转变次之,林地向耕地变化对洪水影响最小,且这种差异性在低重现期洪水表现更明显。     

亚洲旱区草地NDVI对气候变化的响应及滞后效应

随着全球变暖和人类活动加剧,全球干旱区进一步扩张。干旱区植被生态系统的脆弱性和敏感性增强。因此,探究干旱区植被长势对气候变化的响应机制及滞后效应成为了当前研究的热点。该研究基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)提供的归一化植被指数(NDVI)资料、英国东英格利亚大学气候研究所提供的逐月网格化CRUTS4.05气候资料和干旱指数资料、ERA5(ECMWF全球气候的第五代大气再分析资料)提供的太阳辐射资料和欧洲航天局全球基本气候变化监测项目提供的土壤水分资料,借助于窗口交叉相关法和线性回归法,探究了2001–2020年亚洲旱区草地NDVI对气候变化的响应及滞后效应。研究发现:1)草地NDVI对当月平均气温和降水总量的响应最为强烈,对太阳辐射和土壤水分则存在显著的滞后响应。具体表现为草地NDVI对太阳辐射和土壤水分的响应存在1个月的滞后;2)草地NDVI与各气候要素响应的滞后时间在空间分布上较不均匀,在亚洲旱区的东部和西部存在明显差异;3)草地NDVI与自矫正帕默尔干旱指数间不存在显著的滞后效应;4)海拔在一定程度上影响了亚洲旱区草地NDVI与各要素的响应关系。     

基于Google Earth Engine的长三角城市群生态环境变化与城市化特征分析

作为城市发展的最高空间组织形式，城市群在高速城市化进程中将不可避免的对地区生态环境产生胁迫影响。如何平衡生态环境和城市化发展已经成为了值得关注的问题。以长三角城市群为例，基于Google Earth Engine云平台，通过整合日间光学遥感和夜间灯光遥感数据对生态环境状况、城市化强度以及二者在发展过程中的耦合协调特征开展了长时间序列的对比分析。结果表明：1）长三角城市群在过去近20年间的遥感生态环境指数（Remote Sensing-based Ecological Index，RSEI）稳定上升，生态环境呈现出好转的态势，但地区间的差异依旧显著；2）综合灯光指数（Comprehensive Nighttime Light Index，CNLI）能够较为准确的刻画城市群的城市化水平，研究期间内长三角城市群形成了"层次分明"、"由东向西"逐步推进的多层次的城市化格局，其中高强度城市化城市集中在上海市及其周边的无锡、苏州和嘉兴，低强度城市化城市则分布在城市群西部；3）基于CNLI和RSEI指数构建的耦合协调距离模型能够有效的识别出城市群内部城市化与生态环境的耦合协调程度，并根据象限特征将城市群城市划分为良好协调类型、初级协调类型、城市化滞后型和生态环境滞后型城市。     

基于加权Ripley's K-function的多尺度景观格局分析——以江苏盐城滨海湿地为例

以1987,1992,1997,2002,2007年的遥感影像为例,首次尝试使用加权Ripley's K-function的多尺度格局分析方法,计算了20年来景观异质性在江苏盐城滨海湿地的时间变化和空间分布趋势。通过对研究区的样带划分以及景观类型的点状化处理,建立滨海湿地样带图层和1987—2007年间各类型景观的点格局数据库,从而分析滨海湿地不同类型景观的空间聚集特征变化。基于加权Ripley's K-function的计算表明,在各级空间尺度和时间变化上,各类型湿地的斑块都呈现出空间聚集分布状态,且1987年以来,不同湿地类型的聚集空间特征尺度和空间分布强度均出现了大幅的增减变化,除互花米草滩之外的自然湿地的聚集空间特征尺度和强度都有明显下降甚至少到无法被检测到,而人工湿地却呈现聚集特征尺度和强度的双增长,且该聚集程度有逐渐增强的趋势。分析表明,既考虑样点的空间位置信息又考虑样点分布范围的加权Ripley's K-function方法能很好地表征湿地景观在多尺度上的变异,且与传统空间景观指数等分析方法的结论在一定程度上保持一致。     

生态系统红色名录——一种新的生物多样性保护工具

生物多样性为人类提供了生存所必需的一系列生态系统服务和功能。然而,由于人为活动的加剧,生物多样性不断丧失。传统的生物多样性保护主要关注物种多样性,存在着对生物多样性的代表性不足,不能及时反应生态系统多样性的变化等缺点。近年来,生态系统层次上的多样性保护成为研究热点,一些国家和组织相继开展了大尺度的生态系统评估工作。文章回顾了已有的生态系统评估方案,发现当前生态系统评估多采用IUCN物种红色名录的分级标准体系,主要评估生态系统的濒危程度,评估标准主要是分布范围和功能的变化,不同评估方案采用的指标和阈值有差异,需要建立统一的生态系统分类体系和评价方案。同时,结合国内生态系统评价的现状,提出了在我国开展生态系统红色名录研究的若干可行建议。     

生态流的构成和分析方法研究综述

人类活动带来的生态环境和土地利用变化是全球变化研究的重点内容之一。在复杂的自然生态系统中,各组分之间的物质循环、能量流动和信息传递通常以流态形式来表达,其路径、方向、强度、速率等对生态系统产生重要影响。系统分析了生态流的起源与发展,从能流、物质流和信息流三方面对生态流进行了解构,并对相关原理和分析方法进行了总结和述评。在现有研究基础上,以典型半人工半自然的农田生态系统为例,通过生态网络连接度等指标与纯自然生态系统对比分析生态流的流向、路径和强度等,人类活动增强了生态系统的灵活度,但扰乱了原有的稳定性。生态学家一直专注于研究适用于统一计算生态流的方法,其量化已具有一定的研究基础,但仍存在许多问题,在以后的研究中仍需系统地深入探索。     

黄土高原植被景观多尺度变化及其与地形的响应关系

基于RS和GIS技术,利用黄土高原近30年不同分辨率的归一化植被指数(NDVI),采用基于小波分析的多尺度空间统计学方法,研究不同时期黄土高原植被景观的多尺度变化特征及其与地形的响应关系。结果表明:(1)黄土高原植被景观1982—2011年期间发生了周期性变化。其中,1990年以前为植被恢复阶段,1990—2001年为植被退化阶段,2001年以后为植被恢复阶段。(2)植被景观的空间异质性与数据获取的时间、数据分辨率、空间位置和地形均有关。一方面,植被指数和数据分辨率越高,植被景观的空间异质性就越大,而且沿经度方向植被景观的空间差异性大于纬度方向;另一方面,NDVI的多尺度变化特征与地形因子有不同程度的相关性,表现为:高程地形湿度坡度坡向,这对于今后黄土高原植被景观的合理布局,提高生物多样性,控制水土流失,增强景观的连续性具有特别重要的意义,也可为指导生态环境建设提供基础资料。     

基于累积阻力的野生动物适宜生境斑块探测——以滇金丝猴为例

识别动物的适宜生境对野生动物保护、区域生态保护以及自然保护区的规划等具有指导意义。以滇金丝猴生存区域为例,选取7个影响滇金丝猴生境适宜性的主要因子：植被类型、海拔、坡度、坡向、距水系距离、距居民点距离、距道路距离,基于GIS技术,构建阻力面,确定累积阻力阈值,计算可达面积并据此划分斑块,结合现有猴群的栖息地分布、保护区设立对划分结果进行分析讨论。结果表明,区域内滇金丝猴的适宜生境面积整体占比较低,猴群移动受到人类活动干扰或水系阻隔的影响,其生境受到了不同程度的破坏,且生境适宜度表现出中部最高,北部次之,南部最差的规律。划分生境适宜性等级的方法,考虑到了明显地物对动物移动的较强阻隔作用,顾及到了空间连续性和斑块完整性,实验结果可反映出不同区域的生境适宜性差异。