声景生态学数据分析与应用

声景生态学是研究景观中生物与非生物声音在多种时空尺度下的声学格局与过程,揭示声音与人类以及声音与自然之间关系的学科。基于声景生态学的研究内容,从声景元素解析、生物多样性评估及人类身心健康评价应用案例中,梳理了数据分析的前沿方法。结论表明,分析技术的发展,特别是人工智能技术的进步,使声景生态学的研究呈现从人工到机器、从单一特征计算到多维特征提取、从单学科研究到多学科联合分析的技术化发展趋势,不断拓展着声景生态学的研究深度与广度。同时这些分析技术的发展也急需优化和标准化,来提高方法的通用性和研究结果间的可比性。此外,需要融合生态学、计算机科学和心理学等交叉学科的理论和方法,进一步推动声景生态学数据分析技术方法体系的完善。     

生态型城市公园声景体验的影响因素研究

生态型城市公园是城市居民重要的游憩空间,其声景品质直接影响游客体验的满意程度。以福州金山公园为研究对象,通过定性与定量相结合的方法研究生态型城市公园中声景感知与游憩体验之间的关系及其影响因素。研究发现：生态型城市公园中人们更偏爱自然声,尤其是鸟叫声;交通声是主要影响公园景观美景度的声源类型;儿童嬉闹声及音乐声是影响声景安静度的显著因素,交通声、音乐声以及脚步声与总体满意度关系最为密切;年龄、性别和教育背景是社会、人口及行为学因素中影响典型声源感知最显著的3个因素,而不同游览动机的人群对声景感知也存在显著差异。研究结论可为生态型城市公园景观及声景设计提供理论依据。     

基于声景的生物多样性评估方法研究进展——基于文献计量分析

近年来,人工智能技术的迅速发展,为构建完备的生物多样性监测体系提供了技术支持,从声音角度拓展生物多样性监测体系成为新的发展趋势。在声景生态学中,声景是由生物声、人类声和地理声共同构成的景观,声学生态位假说和声学适应性假说为声景评估生物多样性提供了主要的理论基础。总结了人工识别法、声学指数法和自动识别法三种常用评估方法,梳理方法的概念、评估原理、差异和局限性。归纳声景在评估生物多样性中造成偏差的影响因素,如生物学因素、环境因素、噪声干扰和数据采集方式。因物种遗传、行为和环境导致的鸣声复杂性,增加了物种识别和分类的不确定性,使得仅依靠声学特征来评估多样性存在一定的局限性。为此,需深入研究声学生态位假说和声学适应性假说的作用机理,并整合多学科专业知识和技术,以建立更全面的理论框架和应用模型。同时,开展数据采集和处理的标准化、融合和创新评估方法并建立声景特征数据库共享平台,为生物多样性快速评估和保护提供更有效的工具和方法。     

武陵源世界遗产地声景感知及影响感知的要素研究

保护地的声景具有重要价值。声景感知是衡量保护地声景质量的有效工具之一。声景感知受到声景环境、声源构成、主导音等要素影响,也会对人们环境感知的可接受度、情绪等方面产生影响。已有对城市和乡村环境中主导音、听觉对视觉及情绪影响等方面的研究,但对保护地中声景感知及影响感知的要素研究较为缺乏。以武陵源世界遗产地的声景为对象,通过听音实验,相关性分析、对比分析得出武陵源声景的总体特点。可知武陵源声环境中导游喇叭和谈话的声音是感知频率高且接受度最低的声源,因而在保护管理中应予以重视和控制。武陵源世界遗产地内乡村环境中的鸟鸣、流水等自然声源的可接受度要高于武陵源中纯自然环境中的同等声源的可接受度。在低噪声环境下,高感知频率的声源与主导音不一致,即被感知频率高的声源不一定是主导音。并通过相关性分析,得出声景与情绪感知与性格之间存在相关性,且不同声景环境中的自然声源均能使性格“内向安静”和“易焦虑的人”感到“放松”“舒适”和“多样丰富”。最后,基于上述结论,提出了对武陵源声景价值认知的策略和保护管理的建议。     

兰州市热环境时空特征及影响因素研究

基于Landsat数据,运用辐射方程传输法获取兰州市2005年、2015年和2018年夏季地表温度作为基础数据,分析兰州市热环境时空分布特征及其影响因素,为缓解该市城市热岛效应提供指导依据。结果表明:(1)兰州市热岛效应呈现增强趋势,空间分布呈现“树杈状”特征。非主城区地区成为主要热岛效应区域,其中,以永登县与皋兰县为热岛效应最强烈区域。(2)低温区与次低温区分布的土地类型以林地和水域为主;中温区分布的土地类型以耕地和草地为主;高温区与次高温区主要分布在建设用地、未利用地以及部分耕地与裸草地区域,草地与耕地的植物含水量是影响地表温度的主要因素。(3)各影响因素与LST之间的相关性由大到小分别为:NDVI、建筑密度、路网密度、建筑高度差、建筑平均高度、GDP和人口。     

三峡水库湖北段甲烷排放通量时空特征及其影响因素分析

甲烷是一种重要的温室气体, 在大气中的浓度以每年1%的速率增加, 是CO2增加速率的4倍, 其在100 a的时间尺度上, 具有25倍于CO2的增温潜力1, 自20世纪90年代以来受到了学者们的广泛关注。一般认为化石燃料燃烧是大气中温室气体增加的主要来源, 最近的研究发现自然水体和人工水库均可以排放甲烷。       

贵州省生态游憩空间时空演化特征及其驱动因素

生态游憩空间是生态文明建设和大众游憩权利普及的重要载体,是提升城乡居民生活质量和幸福感的重要场域。基于贵州省1982-2020年908处生态游憩空间样本数据,采用Google Earth批量获取生态游憩空间地理坐标,并使用ArcGIS 10.2对其进行空间数字化处理,采用热点分析工具识别其冷热点区的空间分布和演化特征,利用地理探测器测算主要驱动因子对生态游憩空间时空演化的解释力。研究发现：1）在时间演化上,生态游憩空间数量持续快速增长,面积全域扩展,数量由1982年的5处增加到2020年的908处,面积由0.05万km²演变为3.7万km²。2）在数量空间演化上,从极化分布转向均衡发展,分布方向始终呈东北-西南走向。3）在密度空间演化上,空间集聚随时序发生明显变化,贵阳市区始终是集聚高地,遵义市区最终成长为热点区。4）在驱动因素方面,自然环境要素对生态游憩空间时空演化具有基础约束效应,产业经济因素是其时空演化的内在驱动力,社会政策因素是其时空演化的外在推力。旅游收入占国内生产总值比重、建成区面积、相关政策和平均海拔是生态游憩空间数量时空演化的控制性驱动因子,而第三产业比重、农村居民可支配收入和固定资产投资是其密度时空演化的控制性驱动因子,生态游憩空间时空格局是多因素长期交互作用的结果。未来,贵州省生态游憩空间建设与发展应根据其分布特征及演化规律,通过科学规划、合理布局和城乡统筹发展,有序推进生态游憩空间的增量扩展和存量更新,有效破解生态游憩空间供给不平衡不充分的问题。同时,不断提升主导因子的驱动能力,促进城乡生态游憩空间供需协调耦合发展,逐步实现生态游憩空间的社会公平。     

江西省能耗碳排放时空特征、脱钩关系及其驱动因素

查明碳排放时空演变成因、经济发展脱钩情形及其影响因素,对协调区域经济发展同时更好进行碳减排具有指导意义。以欠发达江西省为例,基于2002-2016年规模以上工业主要能源消费数据,用IPCC碳核算方法、Tapio脱钩模型及对数平均迪氏指数分解法（Logarithmic Mean Divisia Index,LMDI）对该域能耗碳排放时空演变特征、与经济发展脱钩关系及其驱动因素进行了分析。结果表明：（1）江西省碳排放量前期快速增长、中后期增长减缓,由2002年的6248.57×10⁴ t增加到2016年的18680.47×10⁴ t,增长率高达198.96%。碳排放强度处于前中期快速下降,后期缓慢下降的趋势,由5.604 t/万元降为0.552 t/万元。碳排放量和碳排放强度大体呈现着西北高东南低的空间分布特征。（2）2002-2009年和2009-2016年江西省经济增长与碳排放总体上呈现弱脱钩,脱钩弹性分别为0.177和0.105。2002-2009年江西省南部和北部地区脱钩情况不够理想;2009-2016年江西省除上饶市以外的东北部地区脱钩状况较差。（3）2002-2009年,能源结构对江西省碳排放脱钩有微弱的抑制作用,2009-2016年转变为微弱的促进作用,其对各地市碳排放脱钩的驱动方向有所不同。能源强度对碳排放脱钩起主导性作用,其在两个阶段的脱钩弹性分别为-0.329和-0.481。经济水平对碳排放脱钩有主要的抑制作用,在两个阶段的脱钩弹性分别为0.377和0.475。人口对碳排放脱钩具有较小的抑制作用。因此,江西省碳减排的重点在于改善能源结构与提高能效,推动新余、九江和萍乡等城市的传统工业转型升级,促进江西西北地区与东南地区城市的绿色协同发展。     

江西县域土地利用变化碳排放时空演变及其影响因素

查明县域尺度下土地利用变化碳排放,对于推进县域低碳发展和土地资源的可持续利用与管理具有重要意义。以江西省为例,基于2000-2020年江西省土地利用数据、社会经济数据等,利用空间自相关模型和对数平均迪氏指数分解法(LMDI) 法,对其县域土地利用碳排放时空演变及影响因素进行分析。结果表明:①2000-2020年间,区县土地利用碳排放均呈上升趋势,碳排放量增速和平均碳排放强度均有下降,但部分区县碳排放增速在2015年后出现提高的变化特征。建设用地是碳排放量增长的首要碳源,林地则具有重要的碳汇作用。②空间上,土地利用变化碳排放呈现出明显的空间差异,表现为北高南低的分布特征和较为稳定的聚类模式,即轻度和重度及以上排放区空间分布上较为集中。经济发达区县成为碳排放量增长"核心",欠发达区县则是碳排放量增长"外围",且这种"核心-外围"格局在不断强化。③总体上,抑制碳排放量增长的主要因素为碳排放强度及土地利用效率;驱动因素则有经济发展水平和建设用地规模。但部分区县碳排放强度可能表现为"前期驱动后期抑制"作用,且抑制作用小于驱动作用,故这类区县土地利用碳排放量仍显著增长。因此,江西省各区县应积极调整产业结构和继续降低碳排放强度及通过优化土地资源配置,提高土地利用效率,如用适度集约模式提高建设用地利用效率以免盲目性扩张浪费。另外,欠发达地区和发达地区需加强在资金、技术等领域的交流与合作,不同区县还应因地制宜,各自明确发展目标,走具有各自县域特色的低碳高质量发展道路。     

闽南渔场主要游泳动物时空生态位特征及其影响因素

根据2019—2021年在闽南渔场进行的秋季、冬季、春季和夏季四个航次定点底拖网调查资料,利用相对重要性指数、种群聚集强度、生态位宽度、生态位重叠及冗余分析对主要游泳动物时空生态位特征及其影响因素进行研究。结果表明,(1)调查海域共鉴定出游泳动物214种,主要优势种有18种,优势种存在明显的季节更替现象;夏季优势种的丛生指数和平均拥挤度较高,春季较低;(2)在时间维度上,须赤虾(Metapenaeposis barbata De Haan)生态位宽度最大(0.99), 7组种对时间生态位重叠值等于1.00;在空间维度上,带鱼(Trachurus japonicus Temminck&Schlegel)生态位宽度最大(2.57),空间生态位重叠值超过0.6的种类占71.3%;在时空维度上,带鱼生态位宽度最大(2.45),鹿斑仰口鲾(Leiognathus ruconius Hamilton)与赤鼻棱鳀(Thrissa kammalensis Bleeker)时空生态位重叠值最大(0.94);(3)冗余分析表明,底层温度和底层盐度是影响闽南渔场主要游泳动物时空生态位特征的重要环境因...     

上海城市绿地夏季降温效应及其影响因素

城市绿地在夏季高温时具有明显降温作用,但在不同地区降温效果及其影响因子存在一定差异。以上海市为例,基于高分影像和实地观测,调查分析了18个典型样地夏季降温效应及其关键影响因子。结果发现：上海城市绿地夏季日均降温1.17-5.60℃,其中67%观测样地降温幅度低于平均值（2.51℃）;绿地降温幅度与对照点的环境温度显著正相关,当外界环境温度低于26℃时,城市绿地降温效应不明显;此外,城市绿地覆被格局对其降温效应有明显影响,当绿地乔木密度增加5%、叶面积指数增大1或者水面比例增加20%时,可使夏季绿地降温率分别提高1.73%、1.66%和1.18%。因此,在全球气候变暖背景下,优化提升上海城市绿地覆被格局可有效提升夏季绿地降温效应。     

半湿润地区城市绿地灌木的截留集水功能及其影响因素

在半湿润地区,创新节水型城市绿地建设模式,实现绿地由耗水型向节水型转变,是学术界关注的热点问题。通过模拟降雨的方法,对半湿润地区城市绿地中的金叶女贞、大叶黄杨、小叶黄杨、红叶石楠、龙柏和侧柏等6种灌木的截留集水功能及其影响因素进行研究。结果表明: 冠层截留和茎流集水是水文过程的两个不同阶段,常绿灌木冠层截留大,但其茎流集水差;随着雨强增大,所有灌木的穿透雨率和茎流率都明显增加,但截留率却相对减少;穿透雨率表现为阔叶灌木显著大于针叶灌木,茎流率趋势与之相同,而截留率则相反。冠层投影中心区域穿透雨率最小,随着与冠层投影中心距离的加大,叶面积指数降低,穿透雨率也呈逐步减少趋势;当雨强为小雨时,冠层投影中心的穿透雨率小,即截留率和茎流率大,当雨强为大雨时,冠层投影中心的穿透雨率大,即截留率和茎流率小;随着雨强增大,冠层外围穿透雨率增大,漏斗形截留集水系统呈缩小趋势。雨强和叶面积指数是显著影响灌木截留集水功能的重要因素;半湿润地区城市绿地在林下配置阔叶灌木更有利于截留集水。     

城市绿地热效应全年变化特征及其与背景气象因子的关系

城市绿地能够调节热气候,是城市实现高质量可持续发展的重要空间载体。以往研究着重探讨城市绿地夏季降温效应的空间特征,较少分析绿地热效应的全年变化规律与潜在影响因子。在南京城区选择7个代表性城市公园,采用热气候定点观测方法获取公园大气温度全年观测数据,并与城市中心区参照点进行对比,分析公园热效应的全年动态变化规律及背景气象因子的影响。研究发现,由于植被覆盖率、冠层郁闭度及海拔不同,不同公园热效应的季节、昼夜规律存在显著差异,主要表现为3种形式：全年降温型,全年昼升夜降型,以及夏季全天降温、春秋冬季昼升夜降型。与城市中心区相比,公园夏季最高可降低气温7.7℃,冬季最高可增温3℃。大气温度、相对湿度,风速与太阳辐射4个背景气象因子能解释23.5%-77.4%的公园热效应变异。夏冬两季日间热效应主要受太阳辐射和气温的影响,夜间热效应主要受风速影响：太阳辐射每升高100W/m²,夏季日间降温强度减少0.3℃,冬季日间增温强度增加0.2-0.5℃;气温每升高1℃,夏季日间降温强度提高0.1-0.14℃,冬季日间增温强度提高0.05-0.08℃;风速每增加1m/s,夏季夜间降温强度减少0.05-0.78℃,冬季夜间降温强度减少0.4-1.1℃。研究结果有助于深入认识城市绿地热效应的复杂形成机制,并为夏热冬冷地区城市自然空间保护与气候适应性设计提供科学参考。     

3S技术在城市绿地生态研究中的应用

介绍了城市绿地生态研究中的遥感特点 ,并论述了 3S技术在城市绿地覆盖清查、绿地三维量估测、绿地生态质量监测、绿地景观格局及其动态分析、适宜度评价和城市绿地景观生态规划上的应用现状 ,提出了现存的问题 ,并对其未来发展的方向作了展望。     

北京城市绿地的蒸腾降温功能及其经济价值评估

尽管已有大量研究证实,城市绿地具有明显降温作用,但是从生态经济学角度定量评估城市绿地降温功能及其价值的研究不多.以夏季高温热害显著的北京建成区为研究区,在前人多项绿地降温功能实测结果基础上,利用第七次园林绿地资源调查数据,定量评估了城市绿地夏季蒸腾降温的功能及其价值.结果表明:北京建成区6.1万hm2绿地每年夏季蒸腾吸热可达4.61×1015 J,平均每公顷绿地每天吸热8.4×108 J,相当于10台1000瓦空调的降温作用.参照居民用电价格,建成区绿地夏季降温价值为6.4亿元,单位绿地降温价值约1.05元/m2.此外,不同绿地类型和区县绿地的降温功能差异较大,主要受绿地面积和组成结构的影响.     

城市不同绿地垂直热力效应比较

城市绿地改变了城市地表面的辐射状况以及近地面大气的辐射状况,使绿地附近大气热力特性发生变化,产生绿地与非绿地之间的温度差异,形成局地小气候环流。不同类型城市绿地热力效应不同,产生的局地环流强度也存在差异,对城市生态环境的改善效果也各不相同。研究不同类型城市绿地热力特征,揭示不同类型城市绿地的小气候效应差异,将有助于城市园林绿地规划与管理,有助于改善城市生态环境。试验者在太原市区选择了3种不同的城市绿地——城市森林、灌丛、草坪。在氢气球上悬挂测绳,利用测绳上系有的温湿度记录仪对不同绿地周边温度时、空变化进行测试。通过对所得试验数据分析,得出昼间不同绿地热力变化规律以及14：00—15：30不同绿地空间温度场分布特点。结果表明：不同绿地周边都存在明显的热力效应;森林周边热力效应较其它绿地更明显,14：00—15：30冷源效应在1．5、3m高度可影响到距林缘14m处,17：00—18：30森林有明显的热源效应;灌丛和草坪的冷热源效应较森林明显减弱,影响的高度和距离也明显减小;14．00—15：30,不同绿地周边气温垂直结构中都存在一个高温中心和低温中心,说明绿地与非绿地之间应该存在着局地小气候环流。这些研究结果为进一步研究不同城市绿地小气候环流提供了依据。     

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...     

城市空气负离子浓度时空分布及其影响因素综述

空气负离子(NAI)是综合反映空气质量的重要指标,对人居环境有重要意义.本文综述了城市空气负离子时空分布特征,并根据不同环境因子对其理化过程的影响及其在城市中的特点探讨了城市NAI时空分布特征的成因:NAI分布的时间动态主要受控于太阳辐射的周期变化;空间分布的城乡梯度差异受城市气溶胶、下垫面性质及城市热岛效应影响;城市绿地的高NAI浓度与植被生命活动和土壤辐射有关;近水环境中NAI浓度较高的原因在于水分子通过多种途径参与NAI生成过程;其余环境因子可在一定程度上影响NAI的生成、寿命、组分、迁移和分布;增加城市绿化面积和大气湿度、保持下垫面土壤自然属性均可有效地提高NAI水平,改善城市空气质量.