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横断山区暴雨型山洪灾害发育特征与形成模式

地理学报 2024年第3期79卷 600-616页

作者：李怡帆张晨笛张国涛中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

横断山区是中国山洪灾害发育最集中、灾情最严重的区域之一,也是西南重大工程、美丽乡村建设的重点部署区。然而,现有研究对横断山区的山洪灾害发育特征与形成模式尚缺乏系统梳理和总结,制约了西南山区防洪理论和技术体系的发展完善。... 详细信息

横断山区是中国山洪灾害发育最集中、灾情最严重的区域之一,也是西南重大工程、美丽乡村建设的重点部署区。然而,现有研究对横断山区的山洪灾害发育特征与形成模式尚缺乏系统梳理和总结,制约了西南山区防洪理论和技术体系的发展完善。本文聚焦横断山区山洪灾害形成、运动、成灾的物理过程,提炼了横断山区山洪的主导孕灾条件(多重湿润季风环流条件、高位能地形地貌条件与高异质性下垫面条件)和灾害发育特征(时空分异、能量集中、链生性与群发性),从灾害全过程的视角提出了横断山区山洪灾害的三大形成模式:高水力坡降主导的生—水—土耦合的山地产汇流模式、山洪运动过程的强水沙耦合运动模式、承灾体较高暴露度导致灾害损失严重的成灾模式。最后,基于现有研究存在的问题提出了横断山区山洪灾害研究面临的四大未来科学挑战,以期推动横断山区乃至全国的山洪理论体系建设、区域山洪灾害风险精准评估与精细化预警预报等防灾减灾基础研究工作。

关键词：横断山区暴雨型山洪孕灾条件灾害发育特征形成模式

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灌丛资源及其管理利用研究进展

生态学报 2024年第6期44卷 2646-2659页

作者：李愈哲黄麟樊江文中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101

灌丛是中国山地和干旱地区的常见植被类型,分布范围广泛、生态功能多样、经济价值可观。然而,自然资源、生态环境、国民经济等相关部门多将灌丛拆分归属于森林或草原,其重要性未能充分体现。学术界有关灌丛资源的概念、内涵未有明确统... 详细信息

灌丛是中国山地和干旱地区的常见植被类型,分布范围广泛、生态功能多样、经济价值可观。然而,自然资源、生态环境、国民经济等相关部门多将灌丛拆分归属于森林或草原,其重要性未能充分体现。学术界有关灌丛资源的概念、内涵未有明确统一共识,基于资源属性特点的灌丛资源分区分类体系尚未建立。草原灌丛化的发生范围、速度及其生态影响不够明确,严重影响灌丛资源的高效保护、科学管理与可持续利用。这已然成为亟需凝聚共识和深入探究的理论技术难点与实践问题。建议在科学界定灌丛资源的概念内涵、建立健全灌丛资源分类体系基础上,深入发展和应用灌丛植被多基遥感和人工智能识别技术,科学掌握不同区域灌丛变化特别是草原灌丛化的过程及原因,全面系统地评估灌丛化的生态经济影响,优化分区分类灌丛管理利用策略,促进灌丛资源可持续管理和利用。

关键词：灌丛灌丛资源资源管理与利用灌丛化

粮食安全概念、评价体系与地理学优先研究主题

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地理科学 2024年第3期44卷 451-462页

作者：辛良杰中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101

本研究综述了粮食安全概念的演变过程与特征,分析了近年来主要的粮食安全评价指标及未来情景研究方法的优缺点,探讨了地理学在粮食安全系统中可能的作用与研究方向。主要结论为:①粮食安全概念已发展成为包含4个维度、5个尺度的综合概念... 详细信息

本研究综述了粮食安全概念的演变过程与特征,分析了近年来主要的粮食安全评价指标及未来情景研究方法的优缺点,探讨了地理学在粮食安全系统中可能的作用与研究方向。主要结论为:①粮食安全概念已发展成为包含4个维度、5个尺度的综合概念,宜采用“食物安全系统”词语表征。②家庭尺度与国家尺度是粮食安全评价的重点,粮食安全概念关注重点也从宏观国家角度向微观家庭和个人尺度转变,家庭成员的膳食营养摄入指标成为测度粮食安全的关键要素。③目前粮食安全评价指标体系尚不完善,多数指标均存在定量化不足、标准不统一难以对比、数据不准确等问题;而且未有能涵盖4个维度的全球标准化评价指标体系。④不同研究对粮食安全的未来情景预测结果差别迥异,准确性难以测度。⑤地理学可在食物供给影响机制研究、食物供应链、粮食安全评价指标体系、应对策略等方面做出重要贡献。

关键词：粮食安全概念粮食安全系统粮食安全评价指标体系地理学

基于水供需服务流及外溢价值核算的太湖流域横向生态补偿机制

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生态学报 2024年第3期44卷 955-965页

作者：王健曹巍黄麟中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

通过生态补偿协调流域内经济发展与生态保护的关系、缓解上下游利益相关者之间的矛盾是保障流域经济社会可持续发展的关键措施,而流域生态补偿核定的关键在于两点:一是如何模拟并量化水供需服务流动的流向、流量、流速及路径以明确供需... 详细信息

通过生态补偿协调流域内经济发展与生态保护的关系、缓解上下游利益相关者之间的矛盾是保障流域经济社会可持续发展的关键措施,而流域生态补偿核定的关键在于两点:一是如何模拟并量化水供需服务流动的流向、流量、流速及路径以明确供需双方及其空间关系;二是如何实现栅格尺度-地理单元-行政单元的尺度推演以实现不同行政单元之间生态系统服务的盈余、占用、外溢核算。整合卫星遥感、经济社会统计、水文气象观测等多源异构数据,集成水量平衡、水供需服务流动、生态价值核算等方法,构建了基于水供需流动及其外溢价值核算的流域横向生态补偿标准核定框架,利用D8流向法解决了水供需服务流动的流向、流量、流速及路径模拟与量化,实现了“栅格尺度-地形单元-行政单元”空间尺度推演的外溢价值核算,形成了流域内横向水生态补偿资金收取与分配方案。以太湖流域为例,在全面分析水资源外溢、占用及其价值的基础上,解析了县域尺度的水供需时空关系、流动路径及属性特征,辅以水质指标进而明确界定了责任方与补偿对象,形成了补偿资金收取与分配方案。结果表明,太湖流域水供需双方界线清晰、服务流近似于自然汇流过程,供给方以流域西部、西南部、中部县域为主,特别是西部至中部的县域,应受偿资金较多,平均各县应受偿资金比例超过2%/a,应受偿资金最多的嘉善区,比例超过19.66%/a;需求方聚集于流域中部、东部,特别是黄浦江自然汇流沿岸县域,应收取补偿资金较多,平均各县应收取资金比例超过5%/a,应收取最多的浦东新区,比例超过15.48%/a;净补偿资金基本呈现西高东低的分布特征,流域的大部分城市核心区的县域净补偿资金为负值。研究的核定框架、量化核算方法、资金统筹方案可应用到其他流域的横向生态补偿机制构建,实现流域内部与流域之间生态保护和经济发展的整体协调。

关键词：水供需服务流外溢价值核算横向生态补偿补偿标准核定太湖流域

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滇西北地区树轮晚材最大密度一阶差数据能更好地揭示温度年际变化

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地球科学进展 2024年第5期39卷 466-475页

作者：林杨帆李明启中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

树轮晚材最大密度是反映当年生长季或者生长季末期温度较好的代用指标。基于采自滇西北地区的油麦吊云杉(Picea brachytyla var. complanata)树木样芯,利用DENDRO2003树轮密度分析系统获取了树轮晚材最大密度数据,选用步长为67年的样条... 详细信息

树轮晚材最大密度是反映当年生长季或者生长季末期温度较好的代用指标。基于采自滇西北地区的油麦吊云杉(Picea brachytyla var. complanata)树木样芯,利用DENDRO2003树轮密度分析系统获取了树轮晚材最大密度数据,选用步长为67年的样条函数拟合树轮晚材最大密度序列趋势,使用ARSTAN程序建立了1253—2017年的树轮晚材最大密度年表,并将树轮晚材最大密度年表与德钦站气候要素进行了相关分析。结果表明:树轮晚材最大密度年表与9~10月平均最高温的相关系数最高(r=0.495,p地揭示温度年际变化。该现象在滇西北地区是否具有普遍性,仍需进一步验证。

关键词：树轮晚材最大密度温度年际变化云南西北部

基于DPSIR模型的牧草产品质量安全评价指标体系构建及应用

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草业学报 2024年第2期33卷 13-27页

作者：周梦鸽李永华中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

构建一个具有通用性的牧草产品质量安全指标体系,用以评估各区域的牧草产品质量安全水平,是完善国家生态草牧业体系建设的重要基础性工作。本研究在驱动力-压力-状态-影响-反应(DPSIR)模型概念框架下,基于已发布的饲草标准和文献统计资... 详细信息

构建一个具有通用性的牧草产品质量安全指标体系,用以评估各区域的牧草产品质量安全水平,是完善国家生态草牧业体系建设的重要基础性工作。本研究在驱动力-压力-状态-影响-反应(DPSIR)模型概念框架下,基于已发布的饲草标准和文献统计资料,系统梳理影响牧草产品质量安全的相关指标,筛选出14个指标,即牛羊肉人均消费量、畜牧机械数量、保鲜存储设备数量、年日照时长、年降水总量、粗蛋白含量、中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量、干物质消化率、牛肉年产量增长率、羊肉年产量增长率、牛羊出栏总量、地区条例标准出台个数、质量监管力度。采用层次分析法(AHP)量化各指标权重,发现粗蛋白含量的权重最高,中性和酸性洗涤纤维含量次之,保鲜存储设备数量权重最小。基于本研究构建的牧草产品质量安全评价指标体系,对青海省同德县和甘肃省山丹县的天然牧草产品进行质量安全评价,结果表明同德县的天然牧草产品质量安全高于山丹县,对应安全等级分别为二级、三级。牧草产品质量安全评价指标体系的构建,为提高牧草产品品质、保障奶畜养殖的安全及为草牧业发展提供科学指导。

关键词：牧草产品质量安全评价指标体系 DPSIR模型

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云贵高原生态恢复空间分异及其影响因素

生态学报 2024年第4期44卷 1374-1388页

作者：张廷靖邵全琴刘树超张雄一宁佳刘国波牛丽楠陈美祺黄海波中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

全面深入评估生态恢复效益并明晰其自然—社会经济驱动机制,对维护区域生态安全、实现可持续发展目标具有重要意义。然而,在区域尺度量化分析时间序列生态恢复程度及其影响因素的案例研究较少。以云贵高原为研究对象,基于多源遥感数据,... 详细信息

全面深入评估生态恢复效益并明晰其自然—社会经济驱动机制,对维护区域生态安全、实现可持续发展目标具有重要意义。然而,在区域尺度量化分析时间序列生态恢复程度及其影响因素的案例研究较少。以云贵高原为研究对象,基于多源遥感数据,运用模型模拟、时间序列趋势分析等方法,从生态系统宏观结构、质量和服务3个层次评估了2000-2019年云贵高原地区的生态恢复效益,使用随机森林方法探究了生态恢复的自然-社会经济影响因素。结果表明:(1)近20年云贵高原地区生态系统宏观结构变化明显,主要表现为森林、草地和聚落生态系统面积的增加,以及农田生态系统面积的减少;(2)生态系统质量和服务恢复态势总体稳定向好,部分区域转差;(3)云贵高原地区生态系统的恢复程度整体较高。其中,恢复程度中等及以上的地区占总面积的35.84%;生态恢复程度有所转差及以下的面积最少,占总面积的7.54%;(4)地形、气候和土壤等生态本底特征是云贵高原地区生态恢复最重要的影响因素;在局地尺度,造林面积、人口密度年变化率等人类活动因子对生态恢复具有关键的作用。未来生态系统管理和生态恢复工程的实施应综合考虑区域生态背景和尺度效应,因地制宜采取恢复措施,以实现生态与社会经济发展的共赢。

关键词：生态恢复评估生态系统服务自然-社会经济影响因素随机森林

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沉积植物古DNA在第四纪植被重建中的应用

地球科学进展 2024年第8期39卷 801-812页

作者：徐海涛李泉赵艳中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟院重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

沉积植物古DNA是分析古植被信息的前沿手段,可以从分子生物学视角为古植被和古环境重建提供更开阔的视野。分析了沉积植物古DNA保存的主要影响因素;概述了沉积植物古DNA分析流程;综述了沉积植物古DNA在重建植物群落动态演变过程、气候... 详细信息

沉积植物古DNA是分析古植被信息的前沿手段,可以从分子生物学视角为古植被和古环境重建提供更开阔的视野。分析了沉积植物古DNA保存的主要影响因素;概述了沉积植物古DNA分析流程;综述了沉积植物古DNA在重建植物群落动态演变过程、气候与环境变化以及生态演化对人类活动的响应等领域的相关研究进展,沉积植物古DNA分析通过提供快速和高分辨率的古植物物种信息,能够重建植物群落演变过程,定量、半定量重建古气候,并探究人类农牧活动对生态系统的影响。未来的研究中应该构建更加完善的植物物种DNA分类参考数据库,加强沉积植物古DNA分子的埋藏学研究,推广其在第四纪古环境研究中的应用,同时构建多指标记录以获得更完整的古生态信息。沉积植物古DNA将在古植被与气候变化以及人类活动关系研究中发挥更广泛的作用。

关键词：沉积植物古DNA 第四纪植被重建古DNA分析

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北极地区热融湖分布特征及变化机制研究

地理学报 2024年第7期79卷 1751-1767页

作者：刘诗奇王平于静洁蔡红艳杨林生牟翠翠刘昌明中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院地理科学与资源研究所、资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室兰州730000

北极热融湖作为多年冻土区典型热喀斯特景观之一,其分布和变化规律深刻影响着区域的生态植被、水文和碳循环过程。然而,对于整个北极热融湖分布特征和变化机制的理解仍然不足,为此,本文基于荟萃分析和数理统计方法,对热融湖的分布规律... 详细信息

北极热融湖作为多年冻土区典型热喀斯特景观之一,其分布和变化规律深刻影响着区域的生态植被、水文和碳循环过程。然而,对于整个北极热融湖分布特征和变化机制的理解仍然不足,为此,本文基于荟萃分析和数理统计方法,对热融湖的分布规律和变化机制展开研究。结果表明,北极热融湖的分布和变化具有较强的时空异质性,且与多年冻土条件、岩石土壤类型、地下冰含量和土壤温度等密切相关。大部分北极热融湖分布在连续多年冻土区、地下冰含量高于10%、平均土壤温度在-4℃以上且存在一定垂向土壤温度差异的具有特定岩石和土壤类型的地区,而不同环境条件下的热融湖变化趋势存在差异。总体上,北极热融湖的变化过程包括初始形成、中期扩张和晚期萎缩三大阶段,且受到水量与水热平衡的双重影响。热融湖作为反映多年冻土退化和气候环境变化的重要指示,对北极生态系统碳循环、水文过程和生态环境变化等均具有深远影响。

关键词：热融湖多年冻土土壤岩性地下冰北极