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1.5℃全球气候主张对中国土地系统长期影响的模拟与分析

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中国科学:地球科学 2025年

作者：吕佳婴宋长青高怡凡叶思菁高培超北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京师范大学地理科学学部地理数据与应用分析中心

全球变暖已经成为人类的共同议题. 2021年,联合国气候变化大会第26次缔约方会议上,各缔约国达成旨在为控制全球2100年平均气温上升1.5℃内作出更积极贡献的气候承诺.土地系统变化是土地对气候变化的重要响应.中国作为缔约国之一,近年来... 详细信息

全球变暖已经成为人类的共同议题. 2021年,联合国气候变化大会第26次缔约方会议上,各缔约国达成旨在为控制全球2100年平均气温上升1.5℃内作出更积极贡献的气候承诺.土地系统变化是土地对气候变化的重要响应.中国作为缔约国之一,近年来提出“碳达峰”“碳中和”等气候目标助力全球实现温升1.5℃气候承诺,这将深刻影响中国未来土地系统变化.本文以中国为研究区,制作了主题分辨率为27种土地系统类型的数据,将全球变化评估模型GCAM输出的各种土地类型的面积整合为四种土地服务需求,并与改进CLUMondo模型集成,模拟了温升1.5℃情景和不采取更新减排措施的参考情景下2100年中国土地系统变化.本文得到以下结论:(1)集成GCAM和改进CLUMondo模型模拟中国土地系统变化的方法验证精度高,可以有效预测中国的土地系统变化.(2)在温升1.5℃情景下,中国山水林田湖草相关的生态环境质量提升.灌木、湿地、林地的面积将分别增加185%、79%和33%.低密度灌木、高密度湿地和高密度林地面积增幅显著.(3)相较于参考情景,温升1.5℃气候承诺促使未来土地系统发生更大变化,湿地和林地面积的增长程度较参考情景分别高20%和10%.特别是南方和滨海地区的耕地、草地、湿地类型变化程度更为突出.(4)温升1.5℃情景相比参考情景最大的区别在于耕地的流失.预计有35%的现有耕地(2020年)将在2100年(或之前)流转为其他类型,高密度耕地减少近50%,对粮食安全将产生影响.耕地主要转换为湿地、林地,多分布于四川盆地、华北平原和东北平原等产粮区.本文探索了温升1.5℃全球气候承诺对中国土地带来的长期影响,对中国提出减缓气候变化风险的措施、促进可持续发展具有积极意义.

关键词：温升1.5℃ 中国土地系统变化模拟情景分析

基于PLUS模型的典型农牧交错带土地利用驱动力分析与多情景模拟

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水土保持研究 2025年第1期32卷 368-378页

作者：张启扬刘仁志栾朝旭北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室北京100875

[目的]实现农牧交错带地区破碎化土地利用变化的精准预测,为农牧交错带土地利用预测与结构调整提供重要工具。[方法]研究针对性构建了农牧交错带土地利用模拟方法(APE-PLUS),引入土地扩张分析策略(LEAS)、基于多类型随机斑块种子的CA模... 详细信息

[目的]实现农牧交错带地区破碎化土地利用变化的精准预测,为农牧交错带土地利用预测与结构调整提供重要工具。[方法]研究针对性构建了农牧交错带土地利用模拟方法(APE-PLUS),引入土地扩张分析策略(LEAS)、基于多类型随机斑块种子的CA模型(CARS)、Markov模型和土地利用情景设计,解决农牧交错带土地利用模拟中斑块零散、景观破碎、变化机制复杂的问题。采用二调、三调土地利用数据,分析了2014-2020年土地利用变化及其驱动力,模拟了2032年科左后旗自然增长、生态优先、耕地保护和可持续发展情景下的土地利用格局。[结果](1)农牧交错带土地利用模拟方法(APE-PLUS)精度较高,Kappa系数为0.87,总体精度达到0.92;(2)科左后旗2014-2020年土地利用变化显著,全旗47.85%的土地类型发生改变,14.65%的土地由耕地转变为草地,DEM和水资源是这一时期土地利用变化的主要驱动力;(3)2032年多情景预测中,可持续发展情景耕地面积增长1.31%,林地和草地分别减少了0.77%和1.72%,其他用地面积减小28.4%,相比于其他3种情景,土地利用数量结构与空间格局更合理。此情景有助于减缓耕地扩张趋势和草地缩减趋势,有效控制水土流失、土壤沙化问题,提高生态保护与经济发展的协调程度。[结论]农牧交错带土地利用模拟方法(APE-PLUS)对科左后旗的土地利用具有较高的模拟精度,可以对农牧交错带斑块级的土地利用变化进行高精度的预测。

关键词：土地利用变化农牧交错带 PLUS模型科尔沁左翼后旗驱动因子

基于氢氧同位素的塔里木流域径流组分特征研究

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北京大学学报(自然科学版) 2025年

作者：左浩李斌王易初北京师范大学水科学研究院北京大学环境科学与工程学院

基于水体氢氧同位素数据，采用MixSIAR混合模型，识别塔里木流域22个样本子流域主干河道的径流组分特征，并结合流域气候与下垫面信息，深入分析内陆河径流组分与流域特征的响应关系。结果表明，以降水为径流主要补给来源的子流域... 详细信息

基于水体氢氧同位素数据，采用MixSIAR混合模型，识别塔里木流域22个样本子流域主干河道的径流组分特征，并结合流域气候与下垫面信息，深入分析内陆河径流组分与流域特征的响应关系。结果表明，以降水为径流主要补给来源的子流域主要分布在塔里木流域南部地区(径流中降水、地下水和冰川融水占比为39%～55%， 23%～30%和22%～32%); 以地下水补给为主导的子流域主要分布于塔里木河流北部的绿洲区(径流补给来源组分占比为14%～32%， 44%～76%和0%～39%); 以冰川融水为径流主要补给来源的子流域则多分布于西南部(径流补给来源组分占比为29%～33%， 14%～31%和40%～53%)。在众多流域地理气候因子中，实际蒸发量、土壤含水量、植被覆盖度、沙漠面积和冰川面积占比是塔里木子流域径流组分特征的主要影响因素; 流域下垫面特征对于河道径流组分的差异起关键作用。研究结果可为气候变化背景下内陆河流域水资源管理和生态保护提供科学依据。

关键词：内流河径流组分氢氧同位素下垫面塔里木

中国近地面臭氧时空-属性模态分解及其影响因素解析

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地球信息科学学报 2025年

作者：张湘雪徐成东程昌秀赖小莹钟方宁江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院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中国科学院大学北京师范大学地理科学学部天津大学管理与经济学部

【目的】近年来，由于工业化和城市化的快速发展，中国许多地区的近地面臭氧污染日益严重，对人们的生产生活产生了负面影响。鉴于此，本研究从时空-属性模态地视角分解气象条件和社会经济状况对中国近地面臭氧分布特征的影响。【方法... 详细信息

【目的】近年来，由于工业化和城市化的快速发展，中国许多地区的近地面臭氧污染日益严重，对人们的生产生活产生了负面影响。鉴于此，本研究从时空-属性模态地视角分解气象条件和社会经济状况对中国近地面臭氧分布特征的影响。【方法】基于2014—2023年中国331个城市的空气污染、气象和社会经济数据，采用经验正交函数和地理探测器模型，多视角识别中国近地面臭氧污染典型的时空模态，量化各影响因素及其交互作用对臭氧污染不同时空模态的解释力。在此基础上，本研究创新性的结合地理演化树模型，进一步分析主要空间模态的动态演化过程。【结果】第一时空模态对总方差的贡献率为71.1%，揭示出高风险地区主要分布在华北和长三角地区，且呈现明显的季节变化，峰值主要集中在夏季，影响该模态的主导社会经济和气象因素分别是人口密度（Geo＿q=0.20）和平均温度（Geo＿q=0.86）。第二时空模态对总方差的贡献率为6.8%，揭示出高风险地区主要分布在包括珠三角在内的中国南方地区，且呈上升趋势，影响该模态的主导社会经济和气象因素分别是人口密度（Geo＿q=0.26）和平均温度（Geo＿q=0.37）。值得注意的是，各因素之间的交互作用较因素本身对臭氧污染的影响更大。【结论】中国臭氧污染的典型时空特征受多种因素的共同影响，且臭氧污染程度随着城市类型和城市发展阶段的不同而动态变化。

关键词：臭氧时空异质性时空统计时空模态地理探测器解释力交互作用

城市化背景下京津冀地区遥感植被物候的变化特征

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应用生态学报 2025年

作者：花艺玮孟丹胡非凡赵月张聪聪李小娟首都师范大学资源环境与旅游学院水资源安全北京实验室北京市城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地资源环境与地理信息系统北京市重点实验室保定市自然资源和规划局

城市环境面临不透水面增加、城市热岛效应加剧以及空气污染严峻等多重挑战，对城市的植被物候造成一定影响。本研究对2002—2021年京津冀地区的MOD13Q1增强植被指数数据进行时间序列重构，基于动态阈值法提取出关键植被物候参数，探究... 详细信息

城市环境面临不透水面增加、城市热岛效应加剧以及空气污染严峻等多重挑战，对城市的植被物候造成一定影响。本研究对2002—2021年京津冀地区的MOD13Q1增强植被指数数据进行时间序列重构，基于动态阈值法提取出关键植被物候参数，探究动态城市化梯度下植被物候的变化特征。结果表明：研究期间，京津冀东南部地区的生长季开始期(SOS)较早、中部和西南部地区的生长季结束期(EOS)较晚，中部和东南部地区的生长季长度(GSL)较长；京津冀大部分地区的SOS提前，EOS推迟，导致GSL显著延长。不同植被类型的物候趋势总体一致，但具体表现各异：农田的SOS提前幅度最大，森林的EOS推迟幅度最大，农田的GSL延长幅度最大。2002—2021年，不透水面占比(ISP)每增加10%，SOS平均提前1.28 d，EOS平均会推迟1.33 d，GSL平均延长2.2 d。此外，随着ISP增强，地表温度先升高，ISP到达40%后趋于稳定；随着地表温度升高，SOS呈现先提前后推迟趋势（拐点地表温度为23 ℃），EOS呈现先推迟后提前趋势（拐点地表温度为20 ℃），推测这一结果与光温周期耦合调控物候有关。植被物候在动态城市化梯度下的响应程度展现出显著差异，地表温度作为重要环境因素，对城乡物候差异的形成具有重要影响。

关键词：植被物候增强型植被指数城市化梯度地表温度

高浓度有机废水“零排放”发展现状及趋势的文献计量学分析

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水处理技术 2025年第1期51卷 1-5,12页

作者：丁士元刘一明刘勇刘军侯立安天津大学地球系统科学学院天津300072 南京万德斯环保科技股份有限公司江苏南京211100 北京师范大学环境学院北京100875

近年来随着经济快速发展,化工行业产生大量高浓度有机废水,此类废水中有机污染物浓度高、污染物种类多、性质差异大、毒性大,存在巨大的环境风险。本文对Web of Science(WOS)核心合集数据库和中国知网(CNKI)核心论文数据库中的相关文献... 详细信息

近年来随着经济快速发展,化工行业产生大量高浓度有机废水,此类废水中有机污染物浓度高、污染物种类多、性质差异大、毒性大,存在巨大的环境风险。本文对Web of Science(WOS)核心合集数据库和中国知网(CNKI)核心论文数据库中的相关文献进行可视化处理,综述了国内外高浓度有机废水研究现状。该领域近十年来我国研究热点集中于高浓度有机废水的“零排放”、资源化利用、膜处理、生化-物化技术方面的研究。并结合现有问题从组合工艺高效处理废水与低成本资源化方向提出可行性建议,包括:1)针对性组合工艺发展,因地制宜实现高浓度有机废水高效、绿色、低价处理;2)开发新型水处理技术,实现低成本、低碳化、高效率工艺升级;3)提升资源化效率,实现水、盐、贵金属和高值有机物甚至是过程中产生热能的回收利用,提升低值废盐等的高值利用;4)模块化和智能化,结合人工智能等实现处理单元模块化、智能化等,升级环保产业新质生产力。

关键词：高浓度有机废水零排放膜处理法资源化

近20年海河流域陆地水储量变化与水量平衡分析

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南水北调与水利科技(中英文) 2025年

作者：沈浩楠张翀潘云首都师范大学资源环境与旅游学院水资源安全北京实验室地面沉降机理与防控教育部重点实验室

南水北调中线工程自2014年底起向海河流域供水，流域水量平衡是否发生以及发生了怎样的变化，是一个新的问题。为此，本研究基于重力卫星数据分析了2003—2023年南水北调工程中线调水前后海河流域陆地水储量与水量平衡变化，同时结合层... 详细信息

南水北调中线工程自2014年底起向海河流域供水，流域水量平衡是否发生以及发生了怎样的变化，是一个新的问题。为此，本研究基于重力卫星数据分析了2003—2023年南水北调工程中线调水前后海河流域陆地水储量与水量平衡变化，同时结合层次划分分析法探究了调水前后流域水量平衡因子对陆地水储量变化的影响程度与贡献率。结果表明：海河流域陆地水储量在南水北调前（2003—2014年）以－17.04mm/a的速率持续下降，调水后（2015—2023年）转变为＋4.8mm/a的上升趋势，这主要因为2021年强降水补给和南水北调的共同影响。降水量是主导海河流域水储量变化的首要因素，其次为蒸散量、径流量和调水量。上述四个因子对陆地水储量变化的平均贡献率分别为57.0%、34.0%、7.4%和1.6%，但在南水北调之后，径流和调水量的贡献率有所增大，降水和蒸散量的贡献率有所减少，显示了南水北调后海河流域水量平衡的新变化。研究凸显了强降水对海河流域水储量变化的显著影响，以及跨流域调水在流域水量平衡中的调节作用。

关键词：重力卫星陆地水储量变化南水北调海河流域水量平衡

基于机器学习的海河流域河流氮素变化趋势及关键因子识别

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中国环境科学 2025年

作者：汪昊高凯璐尹高飞孙学莹刘一航张旭琳王凤翟梦瑜王佳宝李昭慧文宏达李文超河北农业大学资源与环境科学学院省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室河北省农田生态环境重点实验室天津大学电气自动化与信息工程学院北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京工业大学循环经济研究院

总氮（TN）是我国河流水质的主要限制因子。准确识别其时空变化规律及关键影响因素，并预测其浓度变化，有助于提前识别污染趋势和规避水质恶化风险，为水质监测与污染防治提供科学依据。目前的研究主要面临动态实时监测不足、时空变... 详细信息

总氮（TN）是我国河流水质的主要限制因子。准确识别其时空变化规律及关键影响因素，并预测其浓度变化，有助于提前识别污染趋势和规避水质恶化风险，为水质监测与污染防治提供科学依据。目前的研究主要面临动态实时监测不足、时空变化建模能力有限、以及多源数据整合和特征选择困难等局限性。因此，本研究基于2021年 — 2024年海河流域69个水质监测站的监测数据，通过耦合随机森林模型（RF）和长短时记忆神经网络（LSTM）构建了TN浓度预测的RF - LSTM数据驱动模型，分析了TN浓度的时空变化规律及主要影响因素。结果表明：（1） 2021年TN浓度较高，2022年TN浓度较低，年均值变化在4.97 mg/L ～ 5.22 mg/L；（2）五个子流域TN浓度年内呈‘U’形的季节变化特征，TN浓度最高值出现在1月和2月，最低值出现在8月；（3）水温和溶解氧浓度是影响海河流域水体TN浓度的关键因子，水温与TN浓度呈极显著负相关，溶解氧浓度与TN浓度呈极显著正相关；（4） RF - LSTM 数据驱动模型的预测效果 (R2: 0.830 ～ 0.939) 优于传统单一LSTM (R2: 0.818 ～ 0.931) 模型，且RF - LSTM 数据驱动模型具有更强的泛化性能。

关键词：海河流域时空变化规律影响因子机器学习

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中国城市投资环境分析

地理学报 1995年第3期50卷 240-247页

作者：程连生北京师范大学资源与环境系

本文运用熵的原理探讨了中国城市投资环境的熵状态特点和熟化类型，并在此基础上提出了完善城市投资环境的若干措施。

关键词：中国城市熵投资环境熟化度