基于生态系统服务供需的景感尺度特征分析和应用

自然生态系统与人类感知的交互作用是景感生态学关注的焦点，与生态系统服务的供需紧密关联。生态系统、生态过程、生态系统服务以及人的需求均具有一定的时空尺度特征，因此，由这些过程产生的"景感"也具有时空尺度特征，并依赖于这个过程的尺度特征相互作用。梳理生态系统服务供需关系与景感营造规划的尺度特征，探索二者相互联系，进而提出基于景感生态学理论，通过景感营造实现生态系统服务供需平衡的多尺度实现路径。从空间维度，体现从"社区-城市-流域-区域"的多尺度景感规划框架，从应用维度，体现从生态系统服务需求探索-关键指标体系识别-多源谜码数据感知-景感营造与规划设计的具体流程。通过多尺度的联合景感营造，调整自然供给水平与人类不同尺度的生态系统服务需求以期达到平衡，从而实现人类生存环境福利与居民福祉提升的目标。在此基础上，结合雄安新区规划建设实例，从多尺度景感营造的角度为城市绿色生态建设与可持续发展提出优化建议。主要结论：（1）基于"社区-城市-流域-区域"的多尺度景感分析框架，将景感要素与生态系统服务供需思想融入城市规划，在不同尺度上趋善优化，对于实现可持续发展城市规划和管理具有重要指示意义；（2）雄安新区规划设计需更系统和细致地考虑人类感知需求，通过多尺度景感营造设计，共同实现雄安新区的可持续发展与人居环境提升。其中，在社区尺度，需重点关注社区植被配置和居民的休闲游憩；在新区尺度重点关注绿地系统网络构建；在大清河流域尺度重点关注河流健康与水文调节；在京津冀区域尺度需注重山体通风廊道与生态屏障的构建与优化。     

基于暴露度-恢复力-敏感度的城市适应气候变化能力评估与特征分析

城市是人口和社会经济活动最密集的地方,随着城市化进程和气候变化的发展,城市地区面临的气候风险和影响日益凸显。提升城市适应气候变化能力已成为城市应对气候变化挑战最重要的任务和途径。通过梳理和评价我国城市适应气候变化能力及其关键要素,以期为区域适应政策的制定和实施提供科学依据。基于IPCC适应能力评价框架,构建了基于暴露度-敏感度-恢复力的城市适应气候变化能力评估框架,进而筛选了19项指标,将指标划分为适应气候变化能力对应的5个等级,以熵权法赋权重;采用集对分析方法,评估我国286个地级市的适应气候变化能力水平,并分析了主要限制因素。结果显示,我国东部的适应能力整体高于西部地区,适应能力较低的区域主要集中在西北的甘肃陕西部分城市、华中的两湖和江西等城市以及西南的广西云南等城市;城市适应能力的各项限制要素主要表现为,适应能力高主要为暴露度-恢复力-敏感度的(低-高-低)的组合;适应能力低则分别包括暴露度-恢复力-敏感度(高-高-高)、(低-低-低)和(高-低-低)3种组合。提高城市适应气候变化能力,对西部西北的甘肃-陕西等城市,重点在于提升应对气候变化的恢复力,例如建立良好的灾后恢复与应急系统等;对于华中、西南等城市则以提高气候风险的防御能力为主。     

雄安新区多尺度生态安全格局构建框架

维持城市所处的生态系统格局与过程,使得城市生存和发展所依赖的关键生态系统服务实现供需平衡是保障城市生态安全的根本要求和基本前提。因此,城市生态安全不仅是城市本身的问题,还涉及到城市所处的流域、区域、国家等多个不同的空间尺度,具体由支撑城市及其发展的关键生态系统服务所涉及的生态过程所决定。对生态安全概念及研究进展进行了梳理和分析,在此基础上,提出了一个城市生态安全保障的生态系统服务研究框架,将维持城市生态安全的关键生态系统服务需求分为3个层次：一是水资源供给、食物生产、水质净化等城市生存所依赖的基础资源与基本环境维持相关的服务,二是土壤保持、水源涵养、防风固沙、固碳释氧、生物多样性等生态系统稳定和可持续性维持相关的生态系统稳定和调节类服务,三是生态休闲、微气候调节、降尘减噪、文化审美等人居环境与文化类服务。进而利用该框架,从不同需求层次分别对雄安新区生态安全保障的生态系统服务需求进行了分析,结合其自然地理特征和新区建设的社会经济发展情景,从新区城市、大清河流域和京津冀区域三个尺度提出了雄安新区生态安全格局构建框架,以及相应的保障对策和建议,包括从多尺度进行生态环境调控和管理,打破行政和地域边界限制;关注各尺度各关键生态系统服务的过程,加强生态环境要素的监测和预警;重视新区在人居环境改善层次的生态系统服务需求等。     

我国极端干旱天气变化趋势及其对城市水资源压力的影响

随着全球气候变化和水循环的改变,降水不均和持续干旱等极端天气事件的频度和强度增加,对水资源,尤其是人口和社会经济密度高的城市的水资源带来很大的影响和压力。为了探究我国干旱天气的变化趋势、区域特征、及其对城市水资源压力的影响,采用全国917个气象站点1951—2014年的逐日降水量数据集,分析了我国水资源及干旱的变化趋势和空间分布特征,并以我国289个主要地级市为研究对象,构建了气候变化情境下的城市基于区域降水禀赋的水资源压力评估方法,预测并展望了不同时段和不同代表性浓度路径(RCPs)情景下的未来城市水资源压力的情况。结果显示,我国极端干旱情况整体是随着全球气候变化增加的,年最长连续无降水天数变化速度的平均值为2.3d/100a,但是具有区域性,具体表现为南部地区干旱减缓而北部地区干旱严重。我国城市水资源压力受水资源禀赋的影响,呈现北方高而南方低的分布,除此之外水资源消耗大的大城市资源压力也比较大。随着气候变化,近期我国整体城市水资源压力相对现阶段增加了2%左右,具体水资源压力上升的城市有170个,水资源压力减少的城市有110个,剩下的9个城市水资源压力受气候变化的影响比较小。在低应对的RCP8.5情景下的城市水资源压力远远高于在RCP2.6情景,这说明减缓气候变化工作对降低我国城市水资源压力有积极作用;城市水资源压力的变化并不是均匀的,呈现南部减少而北部增加的变化趋势,我国华北地区城市的水资源压力最大,随着气候的变化,该地区的水资源压力也在随着时间不断增加,需要政府积极行动,提出有针对性和前瞻性的水资源规划方案,并依据方案采取措施,以应对气候变化造成的城市干旱增加。     

我国极端降水变化趋势及其对城市排水压力的影响

全球气候变化对水循环具有重要影响,其中极端降水的变化,对城市排水系统产生巨大冲击,造成城市内涝、交通瘫痪及生命财产损失等问题。为了揭示我国极端降水变化的趋势和区域特征,及其对城市排水系统的压力程度,使用中国气象数据中心1951—2014年全国917个站点的逐日降水量,计算得到我国极端降水及其变化趋势的空间分布特征。并以我国289个主要地级城市为研究对象,构建了气候变化情景下的城市排水压力评估方法,预测并展望了不同时段和不同代表性浓度路径(RCPs)情景下,未来城市的排水压力情况。结果表明,我国极端降水整体上正随着全球气候变化而增加,全国年最大降水量变化速度的平均值为0.06mm/a,但并不是所有区域都具有一致性,具体表现为南部极端降水增加而北部缓解的规律。我国排水压力大的城市主要分布在南部和东北地区,城市排水基础设施完善的东部和极端降水量比较小的西部地区城市排水压力比较低,华北地区极端降水的随机性大,历史上出现的最大降水显著高于该地区常见大雨,也属于内涝风险比较大的区域。随着气候变化的影响,我国未来城市排水压力整体上升,城市未来短期排水压力相对于现有水平总体上升2.9%,具体75个城市的排水压力有所增加明显。且低应对的RCP8.5情景显著高于高应对的RCP2.6情景,这说明减缓气候变化的工作对降低我国城市内涝风险有比较大的积极意义。我国城市排水压力的变化也具有区域性,华北地区极端降水呈现减少的趋势,南部地区极端降水呈现增加趋势,加重了该地区原本就很高的城市内涝风险,需要政府采取积极措施提出有针对性的方案和考虑了气候变化的前瞻性城市排水规划,以降低城市排水压力,尽量减少城市内涝造成的经济损失。     

西南地区生态系统服务供需历史变化与SSP-RCP情景预测

生态系统服务的供需平衡对实现可持续发展至关重要。为了更好地了解过去气候变化和社会经济发展对生态系统服务的影响,并对未来不同气候和社会经济发展情景做出正确响应,有必要对生态系统服务的供需变化进行系统的评估和预测。研究对我国西南地区2000、2010、2015年的水源涵养、食物生产和固碳3项生态系统服务的供给和需求进行了定量的空间评估,然后基于IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)提出的社会经济发展和气候变化联合情景框架,即SSP-RCP情景(Shared Socio-economic Pathways-Representative Concentration Pathways),对此3项生态系统服务在未来2035年和2050年的供给和需求进行了SSP1-RCP2.6、SSP2-RCP4.5、SSP4-RCP6.0和SSP5-RCP8.5 4个情景下的预测。结果显示,西南地区水源涵养和固碳服务的供给和需求具有显著的空间不匹配特征,且其需求从2000—2015年分别增长了11.49%和252.41%。根据SSP-RCP情景预测结果,水源...     

基于空间规划情景的雄安新区生态系统休闲服务评估预测与驱动分析

雄安新区作为我国乃至世界智慧生态新型城市建设的重大探索和实践,生态和谐、绿色宜居是新区规划和建设的重要目标之一,城市生态系统为居民提供的生态休闲服务是实现该目标的重要保障与体现。随着新区的开发建设,其土地利用、空间结构、景观组分以及内部生态过程等都将发生巨大变化,这将对生态系统休闲服务供给能力的数量、质量以及可利用性产生复杂影响。从吸引力和可达性两个维度构建了新区生态系统休闲服务的评估模型,对2018年与2035年生态系统休闲服务的能力进行评估与预测,进一步利用地理探测器分析社会因子的驱动作用。研究结果表明：(1)2018年生态系统休闲服务综合指数为5.10,属于中等供给-可访问状态。其中,白洋淀湿地及周围绿带为高吸引力的集中区,可达性高的区域主要分布在雄州镇、安新镇、容城镇附近;(2)相比于2018年,2035年生态系统休闲服务综合指数增加了0.32,但区域整体仍属于中等供给-可访问状态。(3)雄安新区生态系统休闲服务的主要驱动因子从2018年的人口密度和GDP密度转变为2035年的GDP密度与第三产业占比。评估预测结果指示：在雄安新区未来生态系统休闲服务的建设中要特别考虑城镇化进程...