检索结果-南通市图书馆

北京市植被覆盖度时空变化特征及其对城市化的响应

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环境科学 2024年第9期45卷 5318-5328页

作者：史娜娜韩煜王琦肖能文全占军中国环境科学研究院北京100012

研究植被覆盖度(FVC)时空变化并分析其对不同尺度城市化的响应机制,对北京市生态环境保护和修复具有重要实践意义.利用长时间序列FVC数据集、土地利用数据等,运用Theil-Sen Median和Mann-Kendall等方法分析了2000~2020年北京市FVC时空... 详细信息

研究植被覆盖度(FVC)时空变化并分析其对不同尺度城市化的响应机制,对北京市生态环境保护和修复具有重要实践意义.利用长时间序列FVC数据集、土地利用数据等,运用Theil-Sen Median和Mann-Kendall等方法分析了2000~2020年北京市FVC时空变化特征;进而将城市化指数作为城市化进程的关键表征指标,采用剖面线分析和全域网格分析法探讨FVC对不同城市化梯度的响应.结果表明:①2000~2020年,北京市FVC呈现整体向好发展态势,以显著增加为主(28.68%),分布在生态涵养区和以天安门广场为中心,同心圆式外延10~12 km的范围内;海淀区、朝阳区、丰台区、石景山区和昌平区的城市化指数及FVC变化速率较大;②北京市人造地表20年间增幅11.50%,空间集聚态势显著且空间分异性强,整体表现为中心城区>平原区>生态涵养区;③FVC与城市化指数呈现显著负相关,表明城市化对区域FVC产生负面影响;但随着城市化进程趋于稳定,这种负相关性会逐渐减弱,表现为中心城区虽以低植被覆盖为主,但植被变化呈显著增加趋势.研究结果可为制定北京市植被修复方案和生态管理措施提供依据.

关键词：植被覆盖度(FVC) 城市化 Theil-Sen Median趋势分析剖面线分析北京

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中国草地植被碳储量估算研究进展

生态学杂志 2024年

作者：赵佳俊侯鹏陈妍中国环境科学研究院生态环境部卫星环境应用中心

草地作为我国陆地生态系统最重要的碳库，对我国气候调节和实现碳达峰碳中和具有重要意义。综合以往草地植被碳储量估算的相关文献，本文综述了草地植被碳储量代表性估算方法，并分析了不同估算结果的差异性来源。结果表明：自21世纪以... 详细信息

草地作为我国陆地生态系统最重要的碳库，对我国气候调节和实现碳达峰碳中和具有重要意义。综合以往草地植被碳储量估算的相关文献，本文综述了草地植被碳储量代表性估算方法，并分析了不同估算结果的差异性来源。结果表明：自21世纪以来我国草地植被碳储量的估算值之间差异较大，碳储量的估算结果介于0.56～4.66 Pg，均值为2.22 Pg，碳密度估算结果介于216～1148 g C·m-2，均值为654.23 g C·m-2；草地植被枯落物碳储量占比介于0.1%～8.6%，均值为5.6%，枯落物的忽略会导致碳储量估算总量偏低；早期采用全球单位碳密度估算方法同其他估算方法之间存在显著性差异（P<0.05）；草地植被地上部、地下部和枯落物的含碳率分别约为39.3%、36.6%和30.7%，植被地上部含碳率与枯落物含碳率之间呈显著性差异（P<0.05），采用较为普遍的碳转换系数45%会导致草地植被碳储量估算总量偏大；不同草地类型根茎比差异较大，介于0.76～41.80，均值为9.16。综上，草地植被碳储量的估算方法、数据源、重要参数的不同，导致了草地植被碳储量估算总量之间的差异。

关键词：草地根茎比含碳率枯落物差异性

基于GF-5B卫星的随机森林模型反演京津冀地区PM

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中国环境科学 2024年

作者：张瑞杰周春艳陈辉周伟谢慧真陈睿智王中挺中国环境科学研究院生态环境部卫星环境应用中心

高分五号B星（GF-5B）于2021年9月发射，作为新一代国产高光谱卫星，GF-5B搭载了包括大气多角度偏振探测仪（DPC）在内的6台载荷。DPC作为国产首颗多角度偏振传感器，偏振观测数据相较于传统的标量观测数据可以获取更多的气溶胶信息，... 详细信息

高分五号B星（GF-5B）于2021年9月发射，作为新一代国产高光谱卫星，GF-5B搭载了包括大气多角度偏振探测仪（DPC）在内的6台载荷。DPC作为国产首颗多角度偏振传感器，偏振观测数据相较于传统的标量观测数据可以获取更多的气溶胶信息，反演的AOD信息更为精确，因此充分利用并挖掘偏振气溶胶信息反演PM2.5的工作非常必要。本研究利用国产卫星GF-5B DPC载荷反演得到的AOD数据、ERA-5气象数据、NDVI数据、DEM数据、夜间灯光数据以及地面PM2.5实测数据，基于随机森林模型，构建AOD-PM2.5反演模型估算2022年京津冀地区PM2.5浓度。结果表明：①全年模型决定系数(R2)为0.80，均方根误差（RMSE）为11.43μg/m3；春夏秋冬四组模型决定系数分别为0.84、0.71、0.88、0.87，均方根误差分别为9.50μg/m3、7.37μg/m3、9.71μg/m3、11.32μg/m3，无论是在全年整体模拟还是分季节模拟均具有较好的模拟精度。②2022年京津冀地区PM2.5浓度呈现显著的季节变化规律，冬季的PM2.5浓度最高，夏季最低。全年PM2.5估算平均值为30.86μg/m3。③夏秋两季PM2.5浓度影响因素主要是AOD，春冬两季PM2.5浓度影响因素主要是边界层高度以及相对湿度。该研究可为京津冀地区空气质量监测、重污染天气过程分析等方面的工作提供一定的参考和国产数据支撑。

关键词：高分五号B星随机森林京津冀气溶胶光学厚度(AOD) PM

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中国减污降碳生态环境标准体系研究

环境污染与防治 2024年第9期46卷 1340-1345,1371页

作者：谭玉菲王宗爽赵国华李艳萍江梅武雪芳中国环境科学研究院北京100012

中国现行生态环境标准体系以减污治污为核心,与降碳联系不紧密,支撑碳排放权交易、温室气体排放和监测、减污降碳协同控制技术指南等标准缺乏,难以有效支撑美丽中国建设和“双碳”目标实现。为此,在分析国际温室气体和环境污染物协同管... 详细信息

中国现行生态环境标准体系以减污治污为核心,与降碳联系不紧密,支撑碳排放权交易、温室气体排放和监测、减污降碳协同控制技术指南等标准缺乏,难以有效支撑美丽中国建设和“双碳”目标实现。为此,在分析国际温室气体和环境污染物协同管控政策标准基础上,结合中国减污降碳管理需求,采用分类层次结构及综合标准化法,构建了支撑“市场+行政”温室气体管理模式的减污降碳生态环境标准体系框架。建议提前对计划纳入碳市场的行业制定配额核算核查等相关碳排放权交易标准,对其他行业研究制定协同控制温室气体的污染物排放标准,并制定相关配套标准支撑全链条减污降碳协同管控。

关键词：减污降碳应对气候变化温室气体标准体系框架结构

我国城市地区PM_(2.5)和O_(3)污染相关性:2017~2022年时空演变特征与协同防控启示

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3004-3011页

作者：张恺乐褚旸晰储王辉张浩迟茜元李红中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 国家气象中心北京100081

基于2017~2022年全国地级及以上城市空气质量监测数据及各省(自治区、直辖市)污染排放数据,计算PM_(2.5)日均浓度(DA PM_(2.5))和O_(3)日最大8h滑动平均值(MDA8_O_(3))间的皮尔逊相关系数(R_(p)),分区域分时段研究了二者相关性的时空变... 详细信息

基于2017~2022年全国地级及以上城市空气质量监测数据及各省(自治区、直辖市)污染排放数据,计算PM_(2.5)日均浓度(DA PM_(2.5))和O_(3)日最大8h滑动平均值(MDA8_O_(3))间的皮尔逊相关系数(R_(p)),分区域分时段研究了二者相关性的时空变化特征,从污染排放等方面分析其原因.结果表明:从时空变化上看,全国范围内DA PM_(2.5)和MDA8_O_(3)第一、四季度在统计上无显著相关性(R_(p)=-0.11~0.03),仅西南、华南地区为正相关(R_(p)=0.11~0.32).全国范围内DA PM_(2.5)和MDA8O_(3)在第二季度(R_(p)=0.26~0.36)、第三季度(R_(p)=0.46~0.55)呈正相关,汾渭平原及西北地区在部分年份不相关.污染排放是影响PM_(2.5)和O_(3)污染相关性的主要因素.从时间变化上看,全国和各区域一次PM_(2.5)、二氧化硫排放特征值(ECV_(PM_(2.5))、ECV_(SO_(2)))下降而氮氧化物、挥发性有机物排放特征值(ECVNOx和ECVVOCs)上升,这与大部分省(自治区、直辖市)R_(p)平均值上升的趋势一致.从空间分布上看,在ECVPM_(2.5)和ECVSO2低而ECV_(NOx)和ECV_(VOCs)高的地区,PM_(2.5)与O_(3)污染正相关性较强.提出全国不同区域差异化的污染防控启示.京津冀及周边、长三角、东北和西南地区(第二、三季度)以及华南地区(全年),需关注NO_(x)和VOCs排放控制.京津冀及周边、长三角、东北和西南地区(第一、四季度)以及汾渭平原和西北地区(全年),需加强一次PM_(2.5)污染减排.

关键词：细颗粒物 O_(3) 关联性重点区域空气污染特征

青藏高原不同盐度湖泊DOM与微生物群落特征及其互作机制研究

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青藏高原不同盐度湖泊DOM与微生物群落特征及其互作机制研究

作者：张佩莲中国环境科学研究院

学位级别：硕士

青藏高原湖泊数量众多,类型多样,呈现不同盐度梯度,地处高寒、高海拔的气候变化敏感区。溶解有机质(DOM)和微生物在湖泊碳循环中扮演着关键角色,对湖泊生态系统具有重要的生态学意义。研究DOM组成和微生物群落结构对环境因子的响应,有... 详细信息

青藏高原湖泊数量众多,类型多样,呈现不同盐度梯度,地处高寒、高海拔的气候变化敏感区。溶解有机质(DOM)和微生物在湖泊碳循环中扮演着关键角色,对湖泊生态系统具有重要的生态学意义。研究DOM组成和微生物群落结构对环境因子的响应,有助于深入认识气候变化对湖泊生态系统的影响。本研究以青藏高原20个不同盐度湖泊为研究对象,通过采集湖泊水域、表层沉积物和沉积物柱芯样品,利用光谱、高分辨率质谱以及高通量测序技术,深入剖析了湖泊DOM的光学和质谱特征以及微生物群落组成。通过差异性分析和主成分分析,揭示了不同盐度湖泊在DOM特征和微生物群落组成之间方面的显著差异。进一步结合共现网络分析、Mantel分析和冗余分析等手段,揭示了湖泊DOM与微生物群落之间复杂的内在关联。主要研究结论如下:(1)盐度对水体细菌群落组成具有显著影响,DOM特征是影响细菌群落结构的主要因素。随着盐度增加,细菌群落丰度显著降低。湖泊DOM总体腐殖化程度较低,但随着湖泊盐度的增加,DOM的丰度和腐殖化程度增加。湖泊细菌群落的组成受到DOM和环境因素的共同影响,其中DOM组成特征对湖泊细菌群落结构变化的影响较大,具有69.56%的解释率。(2)湖泊盐度的增加导致表层沉积物中DOM分子化学多样性更高。淡水湖泊沉积物DOM分子腐殖化程度较高,而高盐湖的DOM特征为较低的芳香性、较小的分子量和较高的氧化度。表层沉积物微生物网络组成的复杂性随着盐度先升高后降低,伴随着优势细菌从Gammaproteobacteria转变为Bacteroidia,微生物多样性下降,与DOM分子多样性变化相反。微生物群落组成对DOM分子特征具有显著的负响应关系,响应路径系数达到-0.53。(3)湖泊沉积物柱芯DOM来源和组成的剖面变化过程的研究表明,内外源共同贡献于湖泊沉积物有机质的组成,湖泊星星海和阿涌尕玛措的陆源输入在近年来有所增加。湖泊沉积物中DOM降解程度随深度增加而产生差异,沉积物中有机质的降解主要集中在表层,在10～15 cm深度之后有机质趋于稳定。表层DOM生物利用度高,深层腐殖化程度高。湖泊DOM组成和变化受到气候变化、有机质来源以及盐度波动的共同影响。

关键词：青藏高原湖泊溶解有机质(DOM) 微生物盐度

基于可解释机器学习的中国表层土壤有机碳时空异质性研究

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基于可解释机器学习的中国表层土壤有机碳时空异质性研究

作者：孙怡中国环境科学研究院

学位级别：硕士

土壤有机碳（Soil Organic Carbon,SOC）在全球碳循环中发挥着重要作用,其细微变化可能会导致大气CO2浓度的临界扰动,准确评估其储量和时空分布具有重要意义。我国土壤有机碳预测具有高度的不确定性,国家和区域尺度上的变化过程与驱动... 详细信息

土壤有机碳（Soil Organic Carbon,SOC）在全球碳循环中发挥着重要作用,其细微变化可能会导致大气CO2浓度的临界扰动,准确评估其储量和时空分布具有重要意义。我国土壤有机碳预测具有高度的不确定性,国家和区域尺度上的变化过程与驱动机制也尚不明确。因此,开发能够准确预测我国土壤有机碳时空变化的方法,探索不同尺度土壤有机碳的变化过程及其驱动机制迫在眉睫。为解决现有研究存在的数据有限和传统预测方法准确性低的问题,本研究利用极致梯度提升（e Xtreme Gradient Boosting,XGBoost）模型,结合卫星遥感数据,预测并分析了我国近40年表层土壤有机碳的时空分布。在此基础上,采用分段结构方程模型（piecewise Structural Equation Modeling,piecewise SEM）和沙普利叠加解释（SHapley Additive ex Planations,SHAP）在不同尺度上探讨了其关键驱动因素。主要研究结果如下:1、通过比较土壤有机碳回归预测的四种典型的机器学习方法（随机森林、极致梯度提升树、支持向量机和人工神经网络）,根据模型评估效果,确定选用XGBoost模型,基于实测数据集和土壤、地形、气候、人类活动和陆表变化五类变量建模。使用谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）提取计算我国1986至2021年间的遥感波段和植被指数,将其作为动态变量纳入建模过程。模型效果达到R2=0.64,RMSE=1.29 kg C m-2,MAE=3.73 kg C m-2,Evar=0.65,空间分辨率达到1km×1km,时间分辨率达到1年,实现了近40年年际尺度我国表层土壤有机碳的精细化预测。2、根据我国1986至2021年土壤有机碳密度的时空分布,将我国土壤有机碳分为差异显著的四个区域:富碳区,高碳区,中碳区和贫碳区,分别对应我国西南、东北、东南和西北。西南地区有机碳储量高于东北地区,二者总储量占比为51.56%,是我国土壤有机碳保护的关键地带,我们将其定义为“熊猫区”。通过拟合全国和不同区域土壤有机碳随时间的变化趋势发现,近40年来,我国土壤有机碳储量以23.05 Tg C/年的速率持续下降,气候变暖、CO2浓度增加、森林和耕地开垦可能导致土壤有机碳的减少,保护现有的富碳区比保护贫碳区更有利于减缓全球变暖。我国应关注土壤有机碳持续下降的趋势,并基于区域差异制定针对性土壤有机碳保护政策。3、土壤有机碳的形成与分布受多维环境因子的直接或间接驱动,土壤性质和气候变化是有机碳形成与分布的主要驱动力,其中土壤性质的控制作用更为关键,气候变化则发挥主要的影响作用。不同尺度下影响表层土壤有机碳的关键因素不同。在国家尺度上,土壤有机质、年均温和纬度是最重要的影响因子。在区域尺度上,不同的环境变量在不同的区域发挥着不同的作用。各区域应根据当地的土壤属性、气候特征以及人类活动的影响程度,因地制宜地规划土壤碳减排目标和策略。综上,本研究通过可解释机器学习模型,辅以遥感大数据,建立了我国土壤有机碳高精度时空预测模型,绘制了我国近40年土壤有机碳时空分布图,分析了我国全国尺度和区域尺度土壤有机碳的变化趋势及其驱动机制。研究增强了对我国土壤有机碳时空分布的认识,对实现我国的双碳目标具有重要意义。

关键词：机器学习遥感反演土壤有机碳时空变化区域异质性

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基于文献计量学的自然保护地保护成效研究

生态学报 2024年第17期44卷 7923-7936页

作者：吴晨王伟中国环境科学研究院生态研究所北京100012

自然保护地保护成效是生物多样性保护领域的研究热点之一,长期以来,国内外围绕自然保护地保护成效研究取得了许多成果,为更好地了解国内外自然保护地保护成效研究现状,利用可视化工具Vosviewer和Citespace对检索的中英文文献发文数量、... 详细信息

自然保护地保护成效是生物多样性保护领域的研究热点之一,长期以来,国内外围绕自然保护地保护成效研究取得了许多成果,为更好地了解国内外自然保护地保护成效研究现状,利用可视化工具Vosviewer和Citespace对检索的中英文文献发文数量、发文趋势和热点进行分析,结果如下:1)中英文文献关于自然保护地保护成效的研究总体均呈现上升趋势,都经历了2005年之前为起步阶段,2005—2010年为探索阶段,2010年至今是快速发展阶段;2)英文文献针对自然保护地保护成效研究热点可分为管理有效性、生物多样性、生态系统服务、影响因素(土地利用、气候变化、人类干扰等)以及可持续性;中文文献针对自然保护地保护成效热点可分为生态系统与生物多样性、管理有效性、可持续发展以及影响因素;3)对比发现国内外文献在自然保护地保护成效研究的时间尺度与关注热点方面均存在一定差异,主要表现在国外主要集中于国家公园以及森林生态系统保护成效研究,国内以自然保护区以及湿地生态系统保护成效为主,此外,国内文献围绕自然保护地生态系统服务保护成效以及气候变化的影响等方面的研究不足。研究可为推动我国自然保护地保护成效研究领域的发展,进而为提升我国自然保护地管理质量提供科学依据。

关键词：国家公园自然保护区文献计量分析昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架

典型湖泊真核微生物群落演变特征及驱动机制研究

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典型湖泊真核微生物群落演变特征及驱动机制研究

作者：李怡中国环境科学研究院

学位级别：硕士

湖泊真核微生物以多种营养方式生长繁殖,包括光能营养型、混合营养型、消费者型和寄生型等类群,与湖泊生态系统中的其他生物具有广泛的相互作用关系,对环境波动的响应可能直接影响生态系统功能。然而,在百年时间尺度上,湖泊真核微生物... 详细信息

湖泊真核微生物以多种营养方式生长繁殖,包括光能营养型、混合营养型、消费者型和寄生型等类群,与湖泊生态系统中的其他生物具有广泛的相互作用关系,对环境波动的响应可能直接影响生态系统功能。然而,在百年时间尺度上,湖泊真核微生物如何响应自然条件和人类活动叠加引起的环境变化还需要进一步研究。本文围绕典型湖泊真核微生物演变特征及驱动机制这一关键科学问题,采用古湖沼学方法、现代生物技术、统计分析、模型推断等方法,选择长江中下游浅水富营养化湖泊巢湖、云贵高原湖泊洱海、抚仙湖、泸沽湖和黄河上游沙地湖泊红碱淖为研究区域开展了百年尺度真核微生物群落的演替过程研究。主要结论如下:(1)采用沉积物DNA方法重建了5个湖泊真核微生物群落近百年演替过程,发现其物种组成和优势类群的演变趋势与湖泊水质特征、富营养化状态变化相关。洱海、抚仙湖、泸沽湖由于自然地理条件相近,具有相似的群落结构。巢湖和红碱淖群落中特异性物种的存在分别与水体富营养化程度偏高和盐度偏高有关。随着湖泊营养状态演变,5个湖泊中纤毛虫相对丰度均呈增长趋势。巢湖、洱海、抚仙湖和泸沽湖群落α多样性呈现增长趋势,而红碱淖无显著变化趋势,且β多样性由周转组分为78%,占主导地位,表明红碱淖生态系统稳定性较低。(2)富营养化湖泊巢湖和洱海真核微生物群落结构和多样性分别在2000s和1980s发生突变,而其他湖泊未出现物种多样性的突变节点。归因分析表明巢湖、洱海在群落结构突变前后驱动因素不同,从仅由营养因素驱动转变为由营养物含量、降水共同驱动;抚仙湖群落受TN含量、温度、降水等因素影响,泸沽湖群落主要受到温度的影响。红碱淖真核微生物群落演替过程与湖泊营养物含量变化密切相关,TN相比于TP是更为重要的驱动因子。(3)共现网络的参数变化表明巢湖、洱海群落结构的变化改变了真核微生物的种间相互作用和生态位重叠程度,可能导致群落结构的稳定性下降。营养网络解析了湖泊营养控制方向及强度的动态变化,体现了巢湖生态系统对藻类群落结构与生物量的控制能力减弱,而洱海、抚仙湖、泸沽湖生态系统仍具有良好的弹性。群落构建机制分析揭示了各个湖泊群落演替过程中受到了确定性因素和随机性因素不同程度的影响,各个湖泊的群落演替都由随机性因素主导,红碱淖受到同质选择过程的影响最为强烈。

关键词：湖泊生态系统真核微生物生态网络气候变化富营养化