中国34个省级行政区三维生态足迹动态研究

当前中国正处于生态文明建设的关键时期,东西部环境资源不均衡的格局日益加剧,限制了区域社会经济的可持续发展。基于资源、社会经济统计数据,利用三维生态足迹模型对中国34个省级行政区进行动态研究,细化不同类型土地的均衡因子与产量因子,刻画2009—2016年人均生态足迹广度、生态足迹深度的时空特征,并探讨分析省域间的资本利用格局及其社会经济影响因素。主要结论如下：人均生态足迹广度在省域间差异较大,且生态足迹深度均已超过自然原长1.00;足迹广度在研究期间呈先降后升趋势,最高值为西藏的10.87—12.35 hm2/cap,最小值为澳门的0.02 hm2/cap;且资本流量占用率并不充足,广西与上海分别仅为47.68%—67.34%、66.31%—68.88%。香港、澳门、宁夏的足迹深度远高于中国均值,分别为19.24—26.02、8.60—10.88、4.60—7.46,最小值为西藏（1.64—1.79）,其中耕地、化石能源用地的生态赤字贡献率最高,而林地则为生态盈余状态。将各省自然资本利用格局聚类分为4类并通过ArcGIS进行空间分析。基于改进的三维生态足迹模型并系统性地应用于中国34个省域,本研究定量化各省的自然资本利用格局,可为中国区域间资源配置、政策制定提供基础数据支撑及环境决策参考。     

基于景感生态学的生态环境物联网框架构建

更高的城市化率造成新的城市生态环境问题和变化趋势，新理论与新技术也为生态环境监测与管理提供了新方法。景感生态学是以可持续发展为目标，基于生态学的基本原理，从自然要素、物理感知、心理感知、社会经济、过程与风险等相关方面，研究土地利用规划、建设与管理的科学。基于景感生态学理论，开展生态环境物联网的监测网络设计与监测平台构建。首先，从自然要素中的光、热、水、土壤、综合气象等，以及物理感知的视觉、嗅觉、听觉、触觉等作为监测要素并进行特征分析；其次，结合多目标约束和聚类分析约束条件，提出非规则网格最优法进行生态环境监测网络的布设。再其次，重点探讨了联合地面固定监测站、无人船与无人机构建的"陆海空一体化"的生态环境数据采集与监测；其中，在地面构建综合气象与土壤传感器，可监测自然要素的光照、热量、雨量、气压，以及物理感知要素的风速、风向温度、湿度及噪声等；在海洋中，基于无人船搭载的水环境与水质传感器，可监测水体温度、水浑浊度与水污染状况，以及水体总磷与水体质量等；在空中，基于无人机搭载的气体监测仪、多/高光谱传感器与数码相机，可获取不同区域与不同高度的CO₂、SO₂、PM_1.5、PM_2.5、NO、O₃等大气环境状况及粒子溶度与污染物扩散状况。最后，从全方位、多要素的数据获取、有线网络与无线网络相结合的数据传输、数据分类处理、数据智能控制，以及包含实时监测、预报预警、综合分析和平台管理的远程监控平台等五个模块来构建物联网监测平台。构建的生态环境物联网框架可实现生态环境全方位、全天候、多维度的远程实时监测与智能预警预报，为提升城市生态环境监测与管理提供支撑平台，增强了生态环境安全，满足人民日益增长的优美生态环境需要，提高了城市生态环境动态监测和智能管理的效益。     

人为热排放对城市热环境的影响研究展望

全球范围的城市扩张和能源消耗,导致人为热在不同时间和空间尺度上影响地表热环境,人为热排放与城市热岛的关系受到广泛关注。通过国内外文献总结源清单法、数值模拟法和能量平衡方程等3种人为热估算方法的优缺点,评价人为热研究在城市、区域和全球尺度的主要进展和区别,归纳出现有研究在城市尺度多关注人为热的时间动态变化,区域和全球尺度研究则更关注人为热的空间差异,以及人为热对于全球变暖的贡献和人类的适应对策。从中发现人为热研究中存在的问题和不足,包括研究尺度和研究方法匹配性、研究结果的验证和比较、人为热排放与景观功能的联系、人为热排放强度和周期对气温的影响机制等。根据现存问题提出多学科集成、人为热与景观功能耦合、时空尺度选择、数据获取等4个方面的建议,有助于在理论和方法方面深化和拓展城市人为热研究。     

人为热计算方法的研究综述

近年来随着全球大都市的快速发展,热岛效应成为城市环境的严峻问题.人类活动日益增加的排热会显著改变城市热环境,从而加剧城市热岛效应的恶化.不同气候区、不同尺度的人为热排放特征不同,因此,其时空变化使人为热的计算变得复杂和不确定.本文通过对国内外人为热的不同计算方法结合实例进行综述,总结了其时空尺度、所需的基础数据及误差来源等,最后讨论了不同方法的优缺点并提出改良方向.建议人为热研究需要首先考虑时空尺度,并据此选择合适的计算方法以保障精度.人为热的计算有助于学者更好地理解研究区的排热状况,并通过合理的城市规划改善人居热环境.     

基于热红外影像数据的典型居住区常见地表类型热特征分析

城市热岛伴随城市建设产生,并随城市扩展而增强,已成为影响城市居民生活质量的重要因素。估算城市表面显热释放量对城市热环境研究具有现实意义。选取北京市典型居住小区,通过热红外成像仪记录了6种常见下垫面夏季一天中温度变化情况,并反演其显热释放量。结果显示白天人工地表表面温度显著高于气温,人造草坪、沥青和混凝土路面与气温最大温差分别为18、15、11℃。自然地表由于蒸散发作用,其表面温度与气温接近,仅草地与气温温差稍大,最大温差为4℃。不同地表类型表面温度在夜间均低于气温,只有沥青路面全天高于气温。高表面温度形成强烈的显热释放,人造草坪和沥青路面一天内显热释放量最高,达2256 W/m~2和1913 W/m~2。太阳辐射是人工地表迅速升温的主要原因,限制人工地表受太阳直射时间将对于降低显热排放及提高热舒适程度将具有显著效果。乔木和水体显热通量最低,只有16 W/m~2和7 W/m~2,增加乔木和水体面积对于缓解热岛强度具有很大优势。     

北京市区车辆热排放及其对小气候的影响

快速城市化导致城市热岛效应不断加剧,超大城市的车辆排热是影响城市热环境的重要因素之一。以北京五环区域为研究区,通过交通指数、交通密度、道路长度等指标计算了交通道路排热强度,辨识出北京市区街道尺度上车辆排热的时空动态规律;选择典型位点对小气候特征进行流动与连续监测,构建空间与时间序列上车辆排热与小气候特征的定量关系。结果表明,交通排热强度呈现辐射状空间分布,市区平均排热强度为8.6—10.8 W/m~2,三环内地区达32.2—53.9 W/m~2,白天平均排热强度约为夜间的2—10倍,且早晚高峰期排热强度最大,非工作日的排热空间特征同工作日并无明显差异;主要道路的温差同08:00时的交通排热相关性最显著,温差增幅为0.91℃/10 W/m~2;车辆排热与道路草地监测点的温差有显著正相关关系,温差增幅约为0.15℃/10 W/m~2,且排热对其温差有约10—20分钟的滞后效应。车辆排热的时空动态研究有助于科学规划城市道路和景观,改善城市热环境。