黄河流域水资源短缺,开展地表水体面积的动态监测,有助于明晰流域水资源的分布状况与变化趋势,对深入理解气候变化和人类活动对水资源的影响、保障流域生态安全具有重要的科学意义.本研究基于Google Earth Engine(GEE)云平台,利用混合指数算法,分析1986-2021年黄河流域地表水体面积的空间格局与变化特征,并揭示了流域地表水体面积变化的驱动因素.结果表明:基于混合指数的水体提取算法总体识别精度为97.5％;相比现有部分水体数据产品,本算法在一定程度上能保证水域整体的完整性.黄河流域上、中、下游地区的地表水体面积分别占流域地表水体总面积的71.7％、18.4％、9.9％.1986-2021年间,流域地表水体面积总体呈上升趋势,共增加3163.6 km2,上、中、下游地区流域地表水体面积分别增加72.0％、22.4％、5.6％.降水量的增多是流域水体面积增加的主要原因,其贡献率为55％;植被恢复、兴建水利工程等对流域水体面积起增加作用;人类取水活动的加剧对流域水体面积起减少作用.

海南热带雨林国家公园森林资源富集,探究该地区景观格局时空演变特征,对维护海南岛生态安全屏障具有重要意义.该研究依托 2015 年和 2020 年海南热带雨林国家公园地表覆盖数据,建立景观分布格局体系,采用景观格局指数、单一景观动态度和景观转移矩阵的方法,分析海南热带雨林国家公园 10 类土地覆盖类型的景观格局变化特征,探究其变化的影响因素.结果表明:(1)2015-2020 年,海南热带雨林国家公园整体景观破碎度呈现降低趋势,空间集聚性增加,综合动态度较小,景观类型整体较稳定.(2)雨林优势种常绿阔叶林面积不断增加,破碎度减小,呈正向增长态势;针叶林与灌木林面积减少;部分水体转化为湿地等,面积减小;其余景观类型面积占比较小,按自然演替方向发展变化.(3)景观格局演变主要以雨林自然演替为主,其次受政策、气候等因素综合影响.综上所述,自开展海南热带雨林国家公园体制试点以来,其景观格局趋于稳定.政策引导发挥着重要的正向作用,有针对性地开展热带雨林景观保护及修复工作,有助于海南热带雨林国家公园可持续发展.

水体热缓释效应研究对于缓解城市热岛效应具有重要意义.以长沙市30个典型水体为对象,基于改进的单窗算法得到地温反演数据,综合运用RS/GIS技术,采用样点图像分析和缓冲区分析等方法,探究景观特征对城市水体热缓释效应的影响及景观特征效率阈值.结果表明:降温面积比降温范围更合适作为研究水体热缓释的评价指标,降温面积和降温强度具有显著的季节分异特征;城市水体热缓释效应同时受到水体自身景观特征及周边景观配置影响,水体面积和植被面积占比是影响水体热缓释效应的主要景观特征,改变水体形状指数对于增强水体热缓释效应作用不明显;景观特征具有效率阈值且不同评价指标计算的效率阈值差异显著,以水体面积为例,夏季降温面积和降温强度计算的效率阈值分别为30和15 hm2,周长面积比、植被面积占比和建设区域与水体面积比的效率阈值分别为1.4、0.55％和11％;景观特征具有尺度效应,增加水体形状指数有助于改善湖滨区域热环境,而增大周长面积比使水体热缓释效应能服务城市更大范围.研究结果对于增强城市水体热缓释效应以及指导城市蓝色空间规划设计有一定的借鉴意义.

雄安新区是新近设立的国家级新区,如何在新区建设中坚持生态优先、绿色发展,是即将开展的新区规划必须考虑的问题.绿色生态规划离不开对规划区生态本底的清楚认识,离不开对规划结果的准确预判.因此基于2004、2015年的Landsat影像,采用遥感信息反演技术和RSEI遥感生态指数,评估了该区近11年来的地表不透水面、植被和水体三大覆盖类型的变化,并预测新区建设的生态效应及其对热环境的影响.结果表明,雄安新区近11年地表不透水面、植被和水体的面积虽互有增减,但变化强度都小于5％,总体开发强度不大,本底生态质量较好,稳中略升.定量分析表明,在该区的三大地表覆盖类型中,不透水面对区域生态和地表温度的影响最大.根据所获得的关系模型预测,新区的人口规划和面积方案将对区域生态质量和热环境产生影响,如果按新增不透水面面积占新区面积25％的比例来预测,它将使生态质量下降10％,地表温度上升1.1℃;但如果将不透水面比例控制在20％,则新区的生态质量反而上升3.6％,地表温度下降0.3℃.

城市热岛效应是一种常见的城市气候,影响着城市规划及人民的生产与生活.本文以成都市中心城区为研究区,通过采用Landsat 8 TIRS数据,运用劈窗算法反演成都市中心城区4个时间点的地表温度,并对热岛效应的时空变化及其与下垫面的关系进行了分析.结果表明:劈窗算法在无同步气象观测资料校正大气透射率的情况下精度达到1.6 K;成都市中心城区明显存在热岛效应,其面积约占中心城区面积的30％,且春夏季热岛效应的空间差异性较大;三环外热岛效应较三环内明显,武侯区和双流区之间始终存在一个温度高值区;夏季归一化差异植被指数(NDVI)与地表温度存在显著的负相关关系,这说明可以通过种植绿色植物来缓解城市热岛效应;夏季地表温度与改进的归一化差异水体指数(MNDWI)的相关性不如春季和冬季,因此,夏季用水体来缓解热岛效应可能收效甚微;归一化建筑指数(NDBI)与温度在4个时间点上均呈正相关,这说明人类活动是造成城市热岛效应的原因之一,NDBI是研究城市热岛效应的有效指标.

定量刻画土地利用与水体营养物浓度的关系,有助于指导流域土地利用管理,以控制水体富营养化.以往研究较多关注土地利用的数量结构,对其强度、空间分布等刻画相对不足.本研究以密云水库上游流域为例,基于覆盖全流域52个子流域的水质采样,通过遥感解译和空间计算,提取土地利用强度、所处坡度、与河道及监测断面距离以及位置邻接关系等信息,构建土地利用与总氮、总磷和化学需氧量浓度的多元线性回归方程.结果表明:土地利用与总氮、总磷和化学需氧量浓度回归方程的决定系数由未纳入任何信息的0.294、0.471和0.223分别增加到0.532、0.685和0.489,显著提高了模型的解释能力.在厘定每一空间位置土地利用对监测断面营养物浓度贡献率的基础上,比较与河道不同迁移路径距离下土地利用对营养物浓度的平均累积贡献率及面积累计百分比,确定了距离河道1 km范围内的河岸带为水体富营养化的关键控制范围.最后提出了优化农田施肥管理、加强牲畜粪便处理、建设林地过滤带和河岸缓冲带等水质污染控制和调控的措施建议.

随着全球城市化的加速发展,城市热岛现象愈发突出.在重庆市城市化进程中遭遇特大高温灾害的背景下,基于MODIS数据和气象数据,得到重庆市热场强度和强度指数时间序列数据.采用定性和定量分析手段,分析重庆市城市热岛效应的时空变化特征,揭示地表温度与下垫面之间的关系.结果表明:重庆市1951-2016年的年平均气温呈显著上升趋势(P＜0.01);重庆市主城区2001-2016年城市热岛面积和强度呈显著增大趋势;城市热岛与环境要素关系密切,归一化植被指数与地表温度呈显著负相关,这说明植被对热场具有调节作用,地表温度与平均气温呈正相关,说明地表对大气具有加热的作用;城市用地、水体、裸地或无植被区域的平均地表温度高于其他下垫面.本研究结果可为重庆市城市规划和生态城市建设提供依据.

塘是陆地上常见的一类极小型静水水体,具有面积小、水体浅、数量多、分布广等特点,是陆域淡水生态系统重要组成部分.由于空间上不易识别,其在生态系统中的功能往往被忽视.本研究对塘系统的国内外研究进展进行综述,明确了塘的基本概念,论述了塘系统的非生物要素、生物要素及环境关系,基于塘生态功能的探讨,提出:(1)塘系统物质循环率高,常利用氧化塘净化水体,在全球陆地系统碳、氮循环中具有潜在作用;(2)塘群系统是重要的生物生境,在维持区域生物多样性方面具有重要意义,种-面积关系、生境异质性以及相邻生态系统特点被认为是塘生态系统中生物多样性的主要驱动因素;(3)作为地表洼地系统,塘具有水源涵养与水土保持功能,在雨水收集、泥沙拦截等方面发挥重要作用.基于此,本研究提出了未来研究需重视的3个方面:变化环境下的塘系统生物地球化学循环特征;生物多样性本底数据积累与维持机制;水源涵养与水土保持功能在生态修复工程中的应用.塘生态系统可作为应对未来环境变化的重要生态系统.

为探明旅游干扰对中国大鲵生境及水质的影响,本研究实地调查了湖南省张家界市2014-2016年间不同旅游强度下的干扰情况,测定了大鲵栖息生境特点、水体理化及微生物指标.结果表明:重度旅游干扰(每年＞50万人次)显著增加了噪音、减少了大鲵洞穴数,降低了水中溶解氧含量,增加了总氮、总磷含量及微生物数量,尤其是大肠杆菌数量,导致大鲵栖息生境质量下降.但重度干扰区的水质仍然能够达到大鲵生长要求.根据国家地表Ⅱ类水大肠杆菌标准最高值(2000个·L-1),计算得出游客数量理论临界值为每年2604.71万人次.通过控制游客数量与旅游设施面积,可降低旅游干扰强度,保护大鲵栖息生境,促进旅游开发与大鲵保护的协调发展.

以福州主城区为研究对象,从时间和空间尺度两方面,基于Landsat遥感数据提取了土地利用类型,并在此基础上反演了地表温度,分析了城市化进程中城市绿色空间演化所引起的地表热环境效应特征.结果 表明:1993-2013年,福州市的土地利用/覆盖发生显著变化,城市绿色空间(林/草地、水体和湿地)面积减少,建设用地面积大幅度增加;不同土地利用类型的地表温度具有显著差异,建设用地和裸地对研究区的地表增温有正贡献,绿色空间表现为负贡献;不同绿色空间类型的降温差异明显,表现为水体＞湿地＞林/草地;不同绿色空间的演化过程产生了多样化的温度效应格局,绿色空间损失区引起的温差最为显著,交换区和扩张区引起的温差略高于不变区域;通过温度植被指数的模型构建,定量评估了不同绿色空间类型的演化方向与演化效应的关系.研究结果可加深对不同绿色空间类型对城市热岛效应缓解作用的认识,为河流沿岸城市不同的绿色空间保育提供有益借鉴.