生态系统的脆弱性已经成为气候变化影响评估和适应性管理的关键问题。本文介绍和分析了生态系统的脆弱性、敏感性和阈值的概念,中国生态环境的敏感带和脆弱性,脆弱性评估和中国生态系统脆弱分布以及自然生态系统的可持续性和适应减缓对策。自然生态系统对气候变化脆弱性评估仍存在许多问题和不确定性,迫切需要在以下领域开展研究:自主开发新一代气候变化对生态系统影响综合评估模型(特别是双向耦合模型)、加强相关野外长期观测实验、开展适应性与可持续发展示范工程的研究等。
与气候变暖相联系的极端天气、气候事件及其影响的研究正日益受到重视,极端事件与气候变化直接相关,而极端事件的影响还与人类的适应行为密切相关。本文以农业对温度变化最敏感的黑龙江省为例,分析了变暖对夏季低温冷害事件的影响。结果显示,变暖后夏季出现低温冷害临界气温的概率减小;但由于人们追求更高经济效益的适应行为,在变暖的情况下种植更适应较暖气候条件的农作物,低温冷害的发生的频率和强度并不一定随变暖而减少,但作物单产期望值还是会增加。
根据清代雨雪档案记载,重建了1736～1908年江苏6个府的逐季降水等级序列。分析发现:（1）1750s、1790s、1830s、1840s及1880s等5个年代江苏全省春、夏多雨,1770s、1780s、1810s及1870s等年代则春、夏少雨;秋季降水1750s、1840s、1850s及1860s等4个年代通省偏多,1770s、1810s及1890s等则偏少;冬季降水1830s、1840s及1890s等3个年代通省偏多;1820s、1850s及1870s等3个年代降水偏少。（2）1755年、1823年、1840年、1849年、1883年、1885年和1906年等7年江苏出现极端大涝;1768年、1778年、1785年、1814年、1856年、1873年、1876年和1891年等8年则极端亢旱。（3）江苏气候在1830年前后可能发生过一次转折。其中1830年以前降水变化相对和缓,多雨期和少雨期持续时间较长;而1830年以后,旱、涝时段频繁交替,且多发极端旱、涝事件。这一特点与El Nino事件在1830年以后相对多发相对应。
通过对2002年6月8～9日陕南大暴雨天气过程中地表感热和潜热通量的数值模拟表明:地表感热、潜热通量和温度的区域性分布与高原东部特殊的地形分布有关,地表热通量和温度的等值线与地形等高线大致平行,平原低洼地区和山脉所在地特征明显,从而可以说明地形热力状况在陕西强降水中发挥重要作用;地表潜热作用大于地表感热,去掉地表潜热的作用后,模式对降水的模拟结果与实况偏差较大;地表感热使山脊降水减少,使平原、山谷降水增加,这与夜间的山谷风环流密不可分。
景观过渡带是景观空间异质性较高的地区,在分析中经常需要从中提取不同类型区的界线,确定相应的范围。提出一种基于邻域概念的简易算法,根据分界线两侧景观的显著差异,在非特定方向上对连续或者离散的景观单元进行类型判定,依据界线的位置特征和类型隶属上的双重属性设定临界值,在此基础上得到判定条件下的单元,消去孤立分布的单元后,经格式转换求出分界线。本文以首都圈景观为例,给出这种算法的明确步骤,解析出地貌分界线,检验了这种方法的准确程度,简要讨论这种方法的特点和适用性,并在其他景观分析中进行推广验证。这种算法能够确定两种复杂分布类型之间的界线,适用于划分农牧交错区,提取地貌分界线和谷缘线等分析。
通过风资料的统计和计算,对塔克拉玛干沙漠风沙活动强度特征进行了系统研究。结果表明,塔克拉玛干沙漠年平均风速较小,在沙漠内部年平均风速与温度变化呈现“风热同步”现象;有效起沙风作用时间存在明显区域差异,随着风速等级的增加,其出现的频率相应减少,基本上都集中在6.1～10.0m/s之间;输沙势和最大可能输沙量,除若羌地区外,整个沙漠属于低风能环境,且存在很大区域差异,对输沙贡献最大的风速以9.0～11.0m/s为主。
对科尔沁沙地小叶锦鸡儿、差巴嘎蒿和黄柳灌木阻固沙尘和保育土壤的生态效应进行了野外定株观测研究。结果表明:⑴小叶锦鸡儿阻固沙尘的能力很强,单株灌木基部的平均积沙（尘）量为0.49m3,分别是差巴嘎蒿和黄柳的3倍和16倍。⑵每一灌木种的冠幅直径、基部分枝数和分枝直径均与灌木基部的积沙（尘）量有显著的正相关关系,其中冠幅直径对积沙（尘）量的影响最大,决定系数为0.18～0.58（P<0.05,n=30）。⑶三种灌木对土壤有机质、全P、全N和速效P都有不同程度的富集作用,其中对土壤有机质的富集作用更为明显;不同灌木种间,小叶锦鸡儿对土壤有机质和全N的富集作用略大于差巴嘎蒿和黄柳。
平原河网地区是河流高度发育并受到城市化深刻影响的区域。本文以上海为例,基于上海及周边城市普遍采用的河流分类和水利片管理系统,分析不同城市化水平地区河流结构的共同特征及其差异性,探讨河流结构对河网调蓄能力的可能影响,提出估算河网调蓄能力的方法。研究表明,平原河网地区河流结构指标反映了该地区河流数量、长度以及低等级河流高度发育的自然地理特征,城市化在达到一定程度后即会干扰河流结构的自身发育规律,并表现为河流发育能力的下降;河流结构在城市化影响下表现出由复杂到简单、由多元到单一的变化趋势;河网调蓄能力受低等级河流数量及结构的影响更大,并随着城市化水平的提高而下降;就整体而言,城市化对河网调蓄能力的影响大于对河流结构的影响;以水面数量和河流结构两项指标作为参数能够更准确地估算河网调蓄能力。
以我国西部典型干旱区新疆南部的克里雅河流域为研究区,通过分析各生态系统需水的结构特征,估算了生态需水的规模,讨论了生态需水的供需平衡问题。研究发现,全流域生态需水总量约为6.93×109m3/a,平均每公顷植被的最小生态需水为413.9m3/a。在各植被类型中,沼泽地耗水、草地耗水、林地耗水分别约占植被总生态需水量的47.6%、43.4%与9.0%,由此可见,沼泽地和草地耗水是该流域植被生态需水的主体。研究结论对于制定水土资源开发利用规划,保障当地水资源的良性循环,实现水资源的可持续利用,恢复和重建生态环境,具有重要的参考价值。
当前在水文序列变异点识别中常采用的几种统计方法都对数据有较多假设,当假设不满足时,识别结果通常并不理想。本文根据统计学方差分析的原理,建立了基于Brown-For-sythe检验的水文序列变异点识别方法,并采用该方法对新疆开都河大山口站近50年年平均径流序列进行了变异点识别。研究结果表明,该识别方法继承了Brown-Forsythe检验的优点,对数据不做过多假设,且易于进行多变异点识别,在一定程度上具有比当前所用统计方法更优越的性能。
城市防震减灾是地震潜在频发区提高自然灾害防治能力建设的重要方面。本文结合福建省永安市城市防震减灾信息管理系统的建设,探讨设计防震减灾数值模型,分析模型集成的关键技术,构建了地震风险评估、建筑物易损性评价、生命与财产损失估算、救援与救灾管理调度等模型和基于GIS开发的震害预测和应急模拟系统。该系统在福建省永安市的实际应用表明,通过对地震灾害预测结果的分析,可加强城市抗震中的薄弱环节,为灾区政府应急响应和制订对策提供决策支持辅助信息,从而显著提高城市防震减灾的综合能力。
利用半湿润季风气候类型夏季近地层气象观测资料,对得到广泛应用的十种晴天大气下行辐射估算模型和两种昙天大气下行辐射估算模型进行检验。指出其中Iziomon(2003)晴天大气下行辐射估算模型是半湿润季风气候类型夏季较适用的估算模型。然而,在有云天空,Iziomon(2003)昙天估算模型误差比较大。本文依据实测资料,对Iziomon(2003)昙天大气下行辐射估算模型进行修正,修正后的模型估算值与实测值非常接近。由于应用常规气象站的大气温湿度来估算大气下行辐射仅代表近地层大气对其的贡献,不能反映整层大气的贡献,尤其在近地层与高空大气的水汽状况不一致时,上述模型将有较大的误差。为此本文结合Iziomon(2003)晴天模型中大气比辐射率的表达式,提出了运用红外辐射计以37°高度角对天空的观测值,来推算大气下行辐射的新方法。小汤山的试验数据表明,新模型的反演精度优于上述传统模型。
区域经济动力学的核心问题是区域增长,本文将资源要素引进生产函数,建立了资源约束下的三元区域增长模式,研究揭示:(1)模式不仅可以较好地模拟区域发展的不同阶段,还可以较客观地描写、预测区域发展与环境资源等区域因素的关系;(2)在区域经济(区域社会生产)这个经济“大木桶”里,起到主要约束作用的因素是资源,而不是通常备受关注的资金或管理因素;(3)资源指数越小越有利于区域资本的积累和社会生产总量的增加。
在阐述国际轴-辐航空网络发展和国内外研究现状的基础上,作者分析了这种航空网络的基本内涵,讨论了它的竞争优势,并基于轴-辐侍服理念,设计了评价指标体系,选取35个样本机场,分层次对我国枢纽机场进行甄选;依据枢纽机场及相关标准,构筑了我国的干线网络和支线网络,从而构筑了我国轴-辐侍服航空网络体系。
城市人工地貌是城市中由人类活动作用形成的各种高低起伏的人工建筑体的组合形态,随着城市化进程的不断推进,城市人工地貌的发育表现出了一定的规律。本文以大连市为例,建立了城市人工地貌发育过程对城市化的响应模型,同时,研究了城市人工地貌发育与城市化进程变化的耦合系数,在此基础上分析了城市人工地貌过程对城市化进程变化的响应,最后得出了大连城市人工地貌在城市化作用下的发育规律。
本文根据城市作为社会经济的子系统运行的目的是实现其经济效益的最优化的假设,从经济学的角度解释了城市适度空间规模存在的理论依据。以江苏为例,对各地级市的人口规模、空间规模与经济发展水平的关系进行了模拟。结果显示,在人口空间结构不发生根本性变化的前提下,城市最佳空间规模是存在的,不同城市的最佳规模在当前水平下差异较大,在经济水平达到较高程度时将趋于一致。目前,江苏省地级城市的最佳人口规模为280万人,最佳空间规模为2030平方公里。本文的结论对于江苏省进行地级市的行政区划调整有一定的参考意义。
本文以深圳居民日常行为问卷调查及实地访谈资料为基础,聚焦于国内地理学研究尚处空白的居民夜间消费活动,分析了城市居民夜间消费的总体特征与时空特征。深圳居民的夜间消费活动普遍比较活跃,并以购物、餐饮及娱乐休闲为主;但平均消费时间并不长,消费频率也较低;西方国家城市中出现的夜间消费深夜化现象并不明显。夜间消费活动表现出明显的随距离衰减现象,并且形成居民夜间消费活动的圈层结构,即1km圈层的基本空间、5km圈层的主要空间和10km圈层的日常空间。另外,不同夜间消费活动类型的空间分异也比较显著,形成夜间购物（平均距离为2km）、夜间餐饮娱乐（平均距离3km）、夜间体育健身与商务应酬（平均距离3～5km）的空间结构。
经济欠发达地区的区域发展模式与城市化推进问题历来是区域研究中的一个难点。本文以河南省兰考县为例,首先结合新区域形象的建设探讨了欠发达地区以县城为主导的县域发展模式;继而,基于大量的实地调查,提炼出欠发达地区县域乡村发展的若干模式:多元化产业联动发展模式,能人富户带动发展模式,政府协调引导发展模式;最后,对包括新形象、品牌、独特的城市化等在内的欠发达地区的区域发展战略及若干政策措施进行了探讨。
在我国西北干旱地区工业化和城市化过程中,以脆弱生态环境为成长背景的城市在发展过程中受到了水资源和周围生态环境等的多重胁迫。为了科学解决这一问题,国家自然科学基金委员会于2003年9月启动了“水资源约束下西北干旱区城市化过程及生态效应研究”的基金重点项目(编号40335049)。本项目以河西走廊为例,把水资源作为先决约束条件,将遵循人文规律的城市化过程与遵循自然规律的水资源与生态环境变化过程有机结合在一起,采用系统集成方法,并引入RS和GIS技术,揭示水资源变化对城市化过程的胁迫机制与规律,分析由此引起的生态效应;对不同强度水资源约束下城市化过程进行动态模拟和情景分析。通过项目负责人方创琳研究员
