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汉江流域生态综合网络构建与生态安全格局识别研究

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长江流域资源与环境 2024年第2期33卷 362-373页

作者：朱炳臣李同昇陈谢扬李炬霖西北大学城市与环境学院陕西西安710127 西北大学陕西省情研究院陕西西安710127

汉江流域生态环境优越、自然资源丰富,是“南水北调”的重要水源区,也是连接我国中西部地区社会经济发展的重要纽带,近年来水土流失加剧,洪涝灾害频发,已影响流域社会经济可持续发展,生态安全格局科学构建有利于生态系统保护和生态风险... 详细信息

汉江流域生态环境优越、自然资源丰富,是“南水北调”的重要水源区,也是连接我国中西部地区社会经济发展的重要纽带,近年来水土流失加剧,洪涝灾害频发,已影响流域社会经济可持续发展,生态安全格局科学构建有利于生态系统保护和生态风险防控。基于景观生态学“斑块—廊道—基质”理论,分别从生态系统服务和生态风险两方面构建汉江流域生态综合网络,通过分析网络要素结构识别生态安全格局。研究发现:(1)流域生态系统调节功能极重要区占流域总面积的25.71%,主要集中在秦巴山地和汉江流域下游地区;生态极敏感区占流域总面积的9.18%,零星分布在汉江谷地、南阳盆地和江汉平原。(2)通过生态网络识别出生态源19个、生态廊道34条、生态保护节点14处,呈现出“大分散、小聚集”的格局;通过生态风险网络识别出风险源22个、生态风险廊道43条、生态修复节点15处,呈现出“大分散”的格局。(3)汉江流域呈现出“西高东低、南高北低”的生态安全格局,保护斑块、保护廊道和保护节点多位于秦巴山地;修复斑块、修复廊道和修复节点多集中在汉江谷地和流域中下游地区;保护与修复节点多位于汉江流域上游地区。(4)秦巴山地承担着保障流域中下游地区生态安全的功能,需要构建山地生态安全屏障;河流水系是生态风险网络中胁迫因子扩散的主要廊道,流域生态保护与修复亟待重视。构建的生态风险网络可进一步完善流域生态安全格局识别方法,并为汉江流域生态环境改善和国土空间高效利用提供参考依据。

关键词：生态系统调节功能生态敏感性生态综合网络生态安全格局汉江流域

基于SEM模型的热环境时空特征及影响因素分析:以西安都市圈为例

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环境科学 2024年第6期45卷 3734-3745页

作者：张颖王旭红冯子豪苑嘉欣余孟千禧西北大学城市与环境学院西安710127 陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西安710127

城市热环境是评价城市生态环境的重要指标之一,直接关系到居民健康及城市经济可持续发展,但目前研究缺乏自然和人文多维因子对热环境的影响路径分析.基于西安都市圈2020年MODISMYD11A2地表温度数据,辅以气象、地表因子和人类活动等数据... 详细信息

城市热环境是评价城市生态环境的重要指标之一,直接关系到居民健康及城市经济可持续发展,但目前研究缺乏自然和人文多维因子对热环境的影响路径分析.基于西安都市圈2020年MODISMYD11A2地表温度数据,辅以气象、地表因子和人类活动等数据,综合利用ArcGIS空间地统计分析、冗余分析(RDA)和结构方程模型(SEM),研究城市热环境在不同季节的时空分布特征,揭示城市热环境的主要影响因素并量化其直接和间接效应.结果表明:①西安都市圈的地表温度呈现北高南低,自城市中心向四周递减的空间格局,夏季热环境污染最严重.②冗余分析表明影响热环境的主要因素为:气温、不透水地表、植被和降水.③SEM结果显示,气象、地表和人类活动因子对城市热环境的直接影响显著并占主导地位,气温、不透水面和兴趣点密度对热环境有显著的直接正效应(0.10~0.33),水体、降水和植被对热环境有显著的直接负效应(-0.29~-0.25).人类活动对夜晚地表温度的直接影响力高于地表因子和气象因子,提高经济效益有利于缓解城市热环境效应.以上结果可为城市热岛局地气候变化研究和绿色生态宜居城市环境建设提供科学参考.

关键词：城市热环境地表温度(LST) 冗余分析(RDA) 结构方程模型(SEM) 西安都市圈

七一冰川融水径流中悬移质与推移质动态输沙特征

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水土保持学报 2024年

作者：赵怡王宁练吴松柏张泉石晨烈赵明杰陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西北大学城市与环境学院地表系统与灾害研究院七一冰川观测研究站

[目的]冰川融水输沙不仅可以反映冰川侵蚀速率,而且是下游河流泥沙的重要来源之一,因此,认识青藏高原地区冰川融水径流中悬移质和推移质动态输沙特征对于冰川地貌演化预测和下游防灾减灾工作具有十分重要的意义。[方法]基于2023年8月11... 详细信息

[目的]冰川融水输沙不仅可以反映冰川侵蚀速率,而且是下游河流泥沙的重要来源之一,因此,认识青藏高原地区冰川融水径流中悬移质和推移质动态输沙特征对于冰川地貌演化预测和下游防灾减灾工作具有十分重要的意义。[方法]基于2023年8月11—24日七一冰川下游河道的水文泥沙实测数据,分别构建流量—水位、悬移质含沙量—流量和单宽推移质输沙率—水流剪切应力之间的相关关系,进而重建整个研究时段的流量、悬移质和推移质动态输沙过程。[结果]七一冰川融水径流中悬移质含沙量和推移质输沙率受径流变化控制,日变化十分剧烈。悬移质含沙量每日最小值一般出现在10:00,最大值出现在16:00,中值粒径约为0.3 mm。推移质输沙过程与悬移质含沙量的日变化趋势基本相同,但推移质中值粒径远大于悬移质,约12 mm,而且在每日05:00—09:00时段,由于水流搬运能力的限制,没有推移质输沙。就输沙量而言,七一冰川融水输沙以悬移质泥沙为主,推移质日输沙量远小于悬移质日输沙量,约占悬移质日输沙量的1.73%～2.81%。冰面温度是影响冰川融水径流量、悬移质含沙量和推移质输沙率的关键因素,随着冰面温度的增加,径流量和悬移质含沙量均呈线性增加趋势而推移质输沙率呈指数函数增加趋势。[结论]在未来气候变化情景下冰川融水径流增加时,七一冰川融水径流中悬移质和推移质输沙均将变得更加显著,值得更加重视。

关键词：冰川融水径流推移质悬移质输沙特征气候变化

2000—2018年西昆仑山冰川表面运动特征研究——基于ITS_LIVE数据

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冰川冻土 2024年第2期46卷 367-378页

作者：梁倩王宁练陕西省地表系统与环境承载力实验室陕西西安710127 西北大学城市与环境学院地表系统与灾害研究院陕西西安710127

近年来,西昆仑山冰川物质平衡异常现象受到广泛关注,然而该地区冰川末端却同时存在前进(常态)、后退、稳定及跃动多种状态。冰川末端进退不仅与气候变化引起的物质平衡变化有关,还与冰川的运动速度变化密切相关。以往研究多集中在前者,... 详细信息

近年来,西昆仑山冰川物质平衡异常现象受到广泛关注,然而该地区冰川末端却同时存在前进(常态)、后退、稳定及跃动多种状态。冰川末端进退不仅与气候变化引起的物质平衡变化有关,还与冰川的运动速度变化密切相关。以往研究多集中在前者,而对后者研究较少。因此,本文基于ITS_LIVE v01速度产品,结合西昆仑山冰川表面高程变化及冰川厚度资料,分析西昆仑山地区具有不同变化状态的冰川在2000—2018年的表面运动速度变化特征。结果表明,西昆仑山冰川在研究时段内的多年平均运动速度为6.35 m·a^(-1),年均速度波动上升,这主要是由该区域冰川表面高程整体上呈增加趋势[(0.15±0.02)m·a^(-1)]即冰川物质增加所造成;末端前进冰川的多年平均运动速度为4.07 m·a^(-1),年平均运动速度在研究时段内呈增加趋势,这主要与该类冰川在研究时段内物质略微增加有关;末端后退冰川多年平均速度约为4.86 m·a^(-1),年平均运动速度在研究时段内呈减小趋势,这主要与该类冰川物质亏损、减薄有关;末端稳定冰川多年平均速度约为3.04 m·a^(-1),年平均运动速度在研究时段内保持稳定,该类冰川在研究时段物质平衡也基本处于零平衡状态。研究区内末端前进冰川的多年平均运动速度较末端后退冰川的偏小,主要是因为末端前进冰川的平均厚度较末端后退冰川的偏小。2000—2018年西昆仑山有7条冰川发生跃动,多年平均运动速度为13.21 m·a^(-1),物质积累[(0.35±0.02)m·a^(-1)]引起速度增加。长度规模较大的后退冰川在2000年之前发生过跃动,由于目前处于平静期,冰川上部积累的物质未能及时输送到下部导致冰舌厚度减薄并后退。

关键词：西昆仑山冰川运动速度冰川厚度冰川表面高程冰川跃动

中国都市圈功能分工水平的时空特征及其对经济发展效率的影响

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地理科学进展 2024年第4期43卷 644-656页

作者：李培庆赵新正姜永青姚雯雯郁星西北大学城市与环境学院西安710127 西北大学陕西省黄河研究院西安710127 陕西省情研究院西安710127 陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西安710127

加强城市间功能分工对于推动区域协同发展至关重要。论文从都市圈视角出发,基于2008—2019年中国26个都市圈面板数据,运用区域功能分工指数、数据包络分析(data envelopment analysis,DEA)模型和Tobit模型等方法,研究了中国都市圈功能... 详细信息

加强城市间功能分工对于推动区域协同发展至关重要。论文从都市圈视角出发,基于2008—2019年中国26个都市圈面板数据,运用区域功能分工指数、数据包络分析(data envelopment analysis,DEA)模型和Tobit模型等方法,研究了中国都市圈功能分工水平的时空特征及其对经济发展效率的影响。研究发现:中国绝大多数都市圈功能分工水平呈现出波动上升的趋势,逐渐形成“中心城市以发展生产性服务业为主、外围城市以发展制造业为主”的空间功能分工模式;中国都市圈功能分工水平区域差异显著,位于东部沿海经济发达的都市圈功能分工处于较高水平,中部地区和东北地区的都市圈功能分工水平较低;实证结果表明总体上都市圈功能分工形成的积极效应大于消极效应,进而提高了都市圈的经济发展效率;都市圈功能分工对大规模都市圈的促进作用更显著,小规模都市圈甚至因为功能分工引起的多样化经济的丧失以及交易成本的增加而抑制其经济发展效率的提高;由于中心城市在经济发展水平和产业结构方面存在显著优势,因而都市圈功能分工对中心城市经济发展效率的促进作用更为明显。研究结果能够深化都市圈视角下区域分工的认知,可为都市圈发展政策的制定提供参考和依据。

关键词：都市圈功能分工集聚效应互补效应经济发展效率

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城市河流多介质中微塑料时空分布及风险评估

环境科学 2024年

作者：干牧凡张妍陆媛媛关明昌车景璐王超西北大学城市与环境学院

城市河流中日益严重的微塑料（MPs）污染已引起全球关注。目前关于内陆河流中微塑料的时空分布研究较为缺乏。为了解城市河流微塑料的时空动态特征，相继于丰水期和枯水期采集渭河流域关中段中水体和沉积物样品，结合多次密度浮选提取... 详细信息

城市河流中日益严重的微塑料（MPs）污染已引起全球关注。目前关于内陆河流中微塑料的时空分布研究较为缺乏。为了解城市河流微塑料的时空动态特征，相继于丰水期和枯水期采集渭河流域关中段中水体和沉积物样品，结合多次密度浮选提取法和光谱分析法对沉积物中微塑料的丰度、形态特征和聚合物类型进行系统研究，明确流域中微塑料的时空分布及迁移特征。结果表明，河水中微塑料丰度变化范围为1.02～10.32items·L-1，沉积物中微塑料丰度变化范围为220.30～2840.40 items·kg-1，表层水和沉积物均表现出枯水期丰度显著高于丰水期（P研究结果可为科学认识城市河流微塑料污染状况，制定塑料管控措施提供一定的借鉴。

关键词：微塑料(MPs) 时空分布风险评估城市河流地表水沉积物

中国特色保护类村庄分布的多尺度异质性与生境偏爱性

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地理科学进展 2024年第1期43卷 33-46页

作者：罗飞芮旸王玲孙玮鸿西北大学城市与环境学院西安710127 陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西安710127

特色保护类村庄集中反映了中华民族对生存环境的历史选择和长期适应,具有政策意涵和特定分布规律。论文以9381个入选国家级名录的该类村庄为研究样本,立足村庄的政策性地理事物属性,多尺度刻画其分布的空间异质性;着眼于村庄的有机体属... 详细信息

特色保护类村庄集中反映了中华民族对生存环境的历史选择和长期适应,具有政策意涵和特定分布规律。论文以9381个入选国家级名录的该类村庄为研究样本,立足村庄的政策性地理事物属性,多尺度刻画其分布的空间异质性;着眼于村庄的有机体属性,明晰其对生境的偏爱性;进而综合生境和政策两方面揭示村庄异质分布的影响因子和机制。研究发现:①从分层异质性看,特色保护类村庄在其密度低的北方地区分布更集聚,在东西方向的地带性分布规律明显,在省域、市域和县域尺度的分布不均程度递增;②从局域异质性看,该类村庄在不同尺度均呈“南热北冷”分布格局,但空间格局的尺度变异明显,在县域尺度下显现出的空间模式更精细;③从生境偏爱性看,该类村庄最多选择中亚热带湿润区、低山区的斜坡及阳坡地带和中小河流沿岸地区,偏好分布在经济欠发达、主要道路沿线和全国重点文物保护单位20 km以内、中心城市周边20~80 km的区域;④从成因与机制看,该类村庄的分布主要受气候条件、文化资源、交通区位、评选政策等因子的综合影响,是政策导向机制和生境偏好机制共同作用的结果。研究结果可为中国特色保护类村庄的振兴决策提供科学参考。

关键词：特色保护类村庄空间分布尺度效应生境偏爱性中国

利用多特征深度学习模型的同震滑坡智能化提取

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中国科学：地球科学 2024年第7期54卷 2347-2362页

作者：皇甫文超邱海军崔鹏杨冬冬刘雅唐柄哲刘子敬 Mohib ULLAH 西北大学城市与环境学院西安710127 中国科学院山地灾害与环境研究所成都610041 陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西安710127 西北大学地表系统与灾害研究院西安710127

同震滑坡的智能化提取是地震后应急救援和风险评估的重要手段.然而,具有相似光谱特征的道路和裸地等地面物体总是干扰同震滑坡的精准遥感提取,从而使得现有方法难以快速和准确地收集同震滑坡信息并评估其影响.为提高同震滑坡提取的准确... 详细信息

同震滑坡的智能化提取是地震后应急救援和风险评估的重要手段.然而,具有相似光谱特征的道路和裸地等地面物体总是干扰同震滑坡的精准遥感提取,从而使得现有方法难以快速和准确地收集同震滑坡信息并评估其影响.为提高同震滑坡提取的准确度,本研究提出了一种基于多种滑坡识别特征数据集的深度学习模型(ENVINet5_MF)用以自动提取同震滑坡. ENVINet5_MF在构建的过程中结合了滑坡增益指数(LGI),该指数能够扩大同震滑坡与裸地和道路之间的特征差异,有利于消除来自裸地和道路对同震滑坡提取的干扰.利用多时相Planet Scope图像,以日本北海道同震滑坡和中国米林同震滑坡为研究对象,分别在这两个区域进行了同震滑坡智能化提取实验.提取结果和方法性能评估表明ENVINet5_MF取得了比对比方法更加优异的性能,即ENVINet5_MF检测到的同震滑坡与地面参考数据最吻合,并且ENVINet5_MF的精度高于对比方法以及耗时最短.本研究提出的ENVINet5_MF大大提高了同震滑坡提取的准确性,为同震滑坡提取提供了一种高效的方法,可满足同震滑坡灾害的快速响应.

关键词：同震滑坡智能化提取深度学习滑坡增益指数 PlanetScope影像

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全球冰川融水无机化学研究进展

地理学报 2024年第5期79卷 1129-1145页

作者：闫玉强李向应刘莎杨瑞苏茜蕊易童陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西安710127 西北大学城市与环境学院西安710127 河海大学水文水资源学院南京210000

冰川融水是营养盐与生物活性元素运移的主要载体。融水化学是研究冰川排水系统及其动态变化特征,洞悉生物地球化学循环过程,探索冰川消退与气候变化关系的重要手段。随着冰川加速消融,侵蚀风化作用日益增强,融水化学特征发生了明显变化... 详细信息

冰川融水是营养盐与生物活性元素运移的主要载体。融水化学是研究冰川排水系统及其动态变化特征,洞悉生物地球化学循环过程,探索冰川消退与气候变化关系的重要手段。随着冰川加速消融,侵蚀风化作用日益增强,融水化学特征发生了明显变化,对下游水质水环境和生态系统可能产生显著影响。回顾了全球冰川融水中无机化学成分含量及其时空变化特征、溶质来源及其比例、化学风化与碳循环关系,发现融水化学受基岩性质、排水系统、物理化学和地形地貌等多种因素影响。未来需要加强融水无机和有机化学参数与水文气象要素的同步连续监测,评估冰川源溶质的环境生态效应,探究冰川区化学风化作用耦合机制与溶质输移和大气CO_(2)收支的关系,为未来冰冻圈与碳循环和气候演化关系研究提供参考。

关键词：无机化学化学风化融水冰川