宁南山区生态环境与社会经济的耦合协调发展

[目的] 研究宁南山区生态环境与经济系统的协调发展状况,为该区可持续发展提供科学依据。[方法] 以宁南山区为研究区,基于该区9个县的各项生态与经济基本指标,构建自然生态系统与社会经济系统指标体系,使用熵值法确定各指标权重,计算自然生态系统和社会经济系统综合指数。在此基础上,利用耦合度模型和耦合协调度模型分析社会经济系统与生态环境系统的耦合协调状态以及演变趋势。[结果] ①在2000—2017年,宁南山区各县社会经济发展水平逐步上升,自然生态系统综合指数整体呈波动下降趋势。②宁南山区各县耦合度呈现先上升后稍有下降的趋势,但整体范围保持在[0.89,1] ,处于较高水平。③宁南山区耦合协调度类型属于协调发展类。2015—2017年盐池县的协调度有所下降,同心县的协调度上升程度较低,其余县均保持上升趋势。[结论] 近些年,随着经济水平的提高,宁南山区生态环境承载力逐渐不能适配其快速发展的社会经济,生态与经济之间的矛盾逐渐显露。耦合协调度模型较好地反映了宁南山区生态环境与社会经济之间交互胁迫的发展过程,为正确认识宁南山区生态与经济系统耦合发展规律提供了依据。     

1901-2017年黄土高原地区气候干旱的时空变化

[目的] 分析1901-2017年和1981-2010年两个时间尺度黄土高原地区气候干旱的趋势变化和发生频率，为该区气候干旱应对策略的制定提供科学依据。[方法] 基于高空间分辨率长时间序列的气候数据，计算了黄土高原地区1901-2017年的标准化降水蒸散指数（SPEI），依次分析了该区气候干旱的趋势变化和发生频率。[结果] 1901-2017年，整个黄土高原的气候经历了"湿润-干旱-湿润-干旱"的交替过程，年SPEI变化趋势未达到显著性水平，且无显著突变年份。1981-2010年干旱呈显著加剧趋势的区域分布在黄土高原腹地以及中西部，面积比例为3.43%。1901-2017年干旱呈显著减轻趋势的区域主要分布在东、西部边缘区域，面积比例为1.05%；呈显著加剧趋势的区域分布在西北部，面积比例为4.16%。近30 a，黄土高原中部轻旱、重旱发生频率较高。在历史时期的两个时间段内，黄土高原西北部大部分地区重旱发生频率较低，未有极端干旱发生。[结论] 在黄土高原地区，随着干旱程度的不断加重，干旱频率的空间变异程度逐渐降低；不同等级干旱发生频率具有明显的空间变化特征。     

黄土高原潜在自然植被空间格局及其生境适宜性

植被生态系统的恢复越来越多地受到全球各界关注,潜在自然植被(potential natural vegetation, PNV)和生境适宜性概念应纳入植被规划,作为植被恢复的参考依据。基于高空间分辨率气候数据,使用动态植被模型(LPJ-GUESS),揭示黄土高原2001—2020年PNV空间格局及其生境适宜性的动态演变,并界定了植被优先恢复区。结果表明:黄土高原的PNV以草地和森林为主,潜在草地主要集中在北部、西北部地区(约占73.23%),潜在森林主要分布在南部地区(约占26.16%),极少的裸地主要分布在西部高海拔山区;在潜在森林中,温带落叶阔叶林、寒温性常绿针叶林、温带常绿针叶林占比分别为22.28%,3.88%,0.01%;随着气候变化的推进,潜在森林面积有所下降,而潜在草地面积有些许增加。PNV的生境适宜性呈现西北低、南部及东南高的分布,其中,分布在黄土高原南部平原地带的潜在温带落叶阔叶林其生境适宜性较高,而分布在北部及东北部的潜在草地其生境适宜性较低;并且,对于每种PNV类型,其最高生境适宜性所占据的地理空间及优先恢复区有较大差异。研究结果可为黄土高原植被恢复重建提供科学依据。     

基于MaxEnt模型预测未来气候变化情景下中国区域水稻潜在适生区的变化

基于双季稻（早稻、晚稻）和一季稻的站点数据以及历史时期（1970−2000年）与未来时期（2081−2100年）气候数据,利用最大熵模型（MaxEnt）,研究影响中国水稻种植分布的主要气候因子,并预测分析水稻在历史与未来时期适生区的变化,为未来气候变化下中国水稻的合理种植提供参考依据。结果表明：（1）影响双季稻分布的主要气候因子为最干旱月降水量、最暖季度平均气温和最干旱季度降水量;影响一季稻分布的主要气候因子为年平均气温和最暖季度降水量。（2）在历史时期,早稻和晚稻适宜种植区主要在长江中下游地区及以南地区,其适宜种植区面积占比分别为14.26%和13.01%,其中大部分地区为较适宜区,占比分别为7.66%和6.62%;一季稻适宜种植区面积占比为45.46%,主要以较适宜和适宜地区为主,面积占比分别为23.47%和18.86%。（3）相比历史时期,未来时期早稻的适宜种植区面积占比在SSP126、SSP245和SSP585情景下将分别增加6.27个、9.26个和16.66个百分点,晚稻分别增加4.26个、5.55个和10.97个百分点,一季稻分别增加11.34个、18.46个和28.31个百分点。到21世纪末,早稻的适宜种植区在空间分布上向川渝、黄淮地区扩张,晚稻的适宜种植区在空间分布上向川渝和长江中下游地区以北小部分地区扩张,一季稻的完全适宜区表现出向华北平原和东北地区扩张。整体而言,未来气候变化有助于扩大中国水稻适宜种植区。     

2001-2100年中国区域季节平均温度变化的时空格局

基于1km分辨率长时间序列温度数据集,采用距平法、Mann-Kendall趋势检验法和Sen’s斜率估计法，分析四季平均气温在历史时期（2001−2020年）与未来时期（2021−2100年）低强迫情景（SSP119）、中等强迫情景（SSP245）和高强迫情景（SSP585）下的变化幅度和变化趋势的时空格局，以期为气候变暖背景下制定详细的区域适应性策略提供依据。结果表明：（1）相比历史时期，未来时期在3个情景下的四季均温总体上升，且夏季增温区域面积最大，其中SSP119情景下增温1～2℃的区域占66.70%，SSP245和SSP585情景下增加2℃以上的区域分别占37.37%和99.06%；同时，3个SSP情景下的季节均温的整体变化幅度具有显著差异，SSP119情景下较缓和，SSP245情景次之，SSP585情景增温幅度最大。（2）在历史时期，相比其他季节，春季均温的显著上升速率最快（0.68±0.24℃∙10a⁻¹），且面积占比最大（14.44%），主要分布于华北、云贵川和江浙局部区域。（3）在未来时期，中国区域季节均温呈总体上升趋势，且具有显著的空间差异；其中，在SSP119情景下，春季和冬季均温显著上升的区域主要集中于中国南部和青藏高原局部区域，面积占比分别为29.03%和25.58%，在SSP245和SSP585情景下，中国所有区域的季节均温呈显著上升趋势；在SSP585情景下，北方的季节均温显著上升速率比南方快，全国区域在冬季的显著上升速率最快（0.66±0.09℃∙10a⁻¹）。     

2001-2100年黄土高原植被变化的土壤保持功能时空演变

基于LPJ-GUESS模型模拟分析2001—2100年黄土高原植被变化的土壤保持功能的时空演变及变化趋势,以期为该区制定适应气候变化的植被管理与侵蚀防治策略提供依据。结果表明:(1)2001—2100年黄土高原的土壤保持功能整体呈现"东南高、西北低"的分布特征。(2)2001—2020年黄土高原西部高海拔地区、东部五台山地区及西北部地区的土壤保持功能显著上升,SSP119情景下西部祁连山脉地区显著上升,中部少部分地区显著下降,SSP585情景下北部大部分地区显著上升。(3)2001—2020年黄土高原中部地区的土壤保持功能显著突变,SSP119情景下中南部及西部地区显著突变,SSP585情景下除南部以外的大部分地区显著突变。西部高海拔地区植被所带来的土壤保持功能下降,应该加强这部分地区的植被管理,比如科学种植适宜的植被。动态植被模型可以刻画气候变化下植被结构的动态变化,使土壤保持功能模拟得更精确,可采取类似LPJ-GUESS这样的动态植被模型在全球其他地区开展相应的研究。