2022-2035年是上海建设成为更可持续韧性生态之城的关键发展期,面对当前复杂、严峻的自然灾害形势,城市综合防灾减灾任务更加艰巨.城市治理的"最后一公里"就在社区,为进一步夯实基层自然灾害应对韧性,提升防灾减灾能力,加强社区自然灾害综合监测预警网络研究,通过分析上海市社区自然灾害特点,提出一种综合监测预警的方法和网络,通过若干物联感知传感器持续监测和智能终端分析研判的密切配合,以实现对社区灾情态势、社区灾害风险完成实时的评估和预警.经过在典型社区中的实践验证,该系统初步实现了数据监测、风险研判、预报预警等功能,提升了社区防灾减灾和应急管理能力水平.

在雨涝灾害威胁日益凸显的背景下,基于生态系统水文调节服务供需匹配分析的规划防涝优先干预区识别,为高效降低城市雨涝风险、利用规划措施防涝提供了新的研究思路与科学支撑.运用数据叠置、水文模拟及公式计算法,将城市原生雨涝供给能力与雨涝需求水平统一至同一评估体系中.结合降雨量、下垫面类型,运用径流曲线模型对街区地表径流调节率进行计算,生成供给能力评估结果;以GIS水文模拟结果计算得出的危险性、暴露性和脆弱性指数生成需求水平评估结果.根据石家庄中心四区3a一遇、50a一遇情景供需匹配结果,划定城市街区尺度的规划干预等级,并分类提出相应规划策略.研究结果表明:石家庄市中心四区低供给高需求街区在3a一遇降雨情景下以点状聚集分布;50a一遇降雨情景下,在京广铁路线沿线呈现纵向聚集形态.同时,在两种降雨情景下,规划干预高等级街区均集中出现于桥西区苑东街道、彭后街道、东华街道,长安区长丰街道、建北街道,裕华区裕翔街道、建华南街道.根据规划干预等级、供需相对关系及供需失衡原因,分别提出3a一遇、50a一遇降雨情景下的九类规划干预策略,为城市雨涝灾害的规划应对提供优化思路.

洪涝灾害情景模拟与损失预估对湖泊型流域防洪减灾和可持续发展具有重要意义.以我国典型的湖泊型流域南四湖流域为例,利用CA-Markov模型预测2030年三种用地情景,采用P-Ⅲ型概率曲线构建10、20、50、100 a四个重现期强降雨情景,得到12种组合情景;通过InVEST模型和等体积淹没法量化不同情景的径流和淹没深度;在各产业GDP空间预测的基础上计算12种情景的洪涝直接经济损失.结果表明:(1)CA-Markov模型在南四湖流域的土地利用模拟精度较高,三种用地情景的各地类变化显著;(2)用地变化对流域洪涝灾害的影响显著,其中城镇发展情景下洪涝灾害风险最大,而生态保护情景风险最低;(3)暴雨强度会明显增加各用地情景的经济损失,但增幅在50 a重现期后有所减缓;生态保护情景的经济损失最少,介于97.39-128.81亿元之间,与其他情景相比,该情景可在一定程度上减少洪灾损失.为此,在气候变化背景下湖泊型流域可持续发展应充分考虑土地利用变化对洪涝灾害风险的影响,合理扩张城镇建设用地,优化布局生态用地,充分发挥国土空间规划在防洪减灾方面的作用.

从社会生态视角对乡村聚落系统的脆弱性进行评估,有助于厘清影响乡村聚落发展的因素,建立起应对风险扰动的分析框架,引导乡村可持续发展.以蒙洼行蓄洪区为例,综合运用VSD(Vulnerability Scoping Diagram,VSD)框架、显式空间脆弱性模型(Spatially Explicit Resilience-Vulnerability,SERV)模型及贝叶斯网络模型测度区域脆弱性并探究影响脆弱性的主要因素.结果表明:(1)蒙洼地区乡村聚落系统暴露度呈现"两边低、中间高、局部突出"的空间格局特征,镇区周边的乡村聚落敏感性较为突出,同时镇区所在行政村表现出良好的适应力,而乡村聚落系统总体脆弱性较高且高低值差异较大,空间格局呈不均衡分布态势,且结构性差异特征显著.(2)采用定性定量相结合的方法将脆弱区划分为中低脆弱区、敏感—适应型高脆弱区和敏感型高脆弱区三种类型,基于贝叶斯网络分析高脆弱区的影响因素.蒙洼地区乡村聚落以高脆弱区类型居多,其中敏感—适应型高脆弱区主要位于蒙洼地区北部和中部,灾害防控因子对乡村聚落振兴概率的作用最为显著,其建设开发活动受自然环境条件限制较多,因而不宜展开乡村聚落布局,应划为生态保护空间,开展渐进式移民搬迁;而敏感型高脆弱区主要位于蒙洼地区南部河谷地带,建设发展基础相对良好,地形地貌因子对乡村振兴概率的影响最大,为避免该地区乡村衰退的态势加剧,应严格控制人口数量、经济规模和生产方式,尽可能平衡发展与保护之间的矛盾.

构建区域生态风险评价框架有助于清晰地识别、评估、模拟、预测与管理区域生态风险,进而为区域生态安全网络构建和生态安全格局保障提供支撑.雄安新区的建设,使该区域面临巨大的土地利用变化,对区域生态系统的结构和功能产生不可忽视的影响,洪涝和干旱灾害对雄安新区及其周边区域生态系统具有显著的威胁.以雄安新区为例,构建包含暴露-响应关系、人为源和自然源相结合的区域综合生态风险评价框架,分别对城市化和气候变化背景下的雄安新区土地利用变化、洪涝灾害、干旱灾害三类胁迫引起的区域生态风险进行了评价和预测,确定其生态风险空间分布特征及变化趋势.结果表明:(1)从时间序列上来看,由于气候变化导致洪涝、干旱等自然灾害的影响,加上雄安新区的土地利用变化,雄安新区的生态风险在2025年后有所上升,但有序的规划和良好的地类配置使得雄安新区起步区在2025年后生态风险程度下降;(2)从空间上看,雄安新区风险高值区主要集中在白洋淀区以西和以南,以及新区东北部部分区域.最后,从土地利用管理、洪涝和干旱灾害预防等角度提出了生态风险防控对策:(1)雄安新区应坚持对土地利用的合理规划和严格管理,切实防止土地的无序利用,密切关注景观生态风险程度较高地区的土地利用变化趋势,必要时进行土地整理工作;(2)雄安新区未来应主要关注常规洪水造成的生态风险,加固新安北堤,构建起步区洪涝灾害安全区域,并充分利用湿地实现蓄滞洪水和排涝功能;(3)雄安新区应重点关注北部区域干旱灾害生态风险防治工作,同时尽量保证白洋淀及周边河流水体的水位,保持湿地生态系统健康.

生态水文调节服务是生态系统服务的重要组成,能够有效调节地表径流,缓解暴雨洪涝灾害.但由于城市建设扩张、生态环境退化、极端降雨频发等因素,导致生态水文调节服务出现供需失衡.平原城市中地形水动力较弱及城市发展需求高的特征更是加剧了这种现象.基于生态系统供需视角,以生态水文调节率表征城市生态水文调节服务的生态供给,以暴雨洪涝风险表征城市生态水文调节服务的社会需求,构建应对暴雨洪涝灾害的平原城市生态水文调节服务供需研究框架.以典型平原城市天津市为例,应用SWAT模型、随机森林模型和ArcGIS定量测度城市生态水文调节服务供需水平,划分四种供需空间匹配类型,识别供需失衡关键区域,并进行五级规划干预等级分区.结果表明:(1)供给能力呈现"东南沿海高,西北近山低"的空间分布;需求水平表现出"多中心聚集,圈层向外递减"的分布规律.(2)供需空间分布呈现正相关关系,低供-低需在四种供需匹配类型中占据主导,同时空间聚集性最明显.(3)规划干预分区存在明显的空间差异,优先干预区占比5.41％,整体与建成区分布一致,大部分集中在市内六区,其次分布在滨海新区核心区,是未来规划治理的重点.研究结果为城市规划管理从生态水文调节服务供需视角防控平原城市暴雨洪涝灾害提供科学依据.

沿海滩涂湿地生态系统,典型的生态脆弱区,既是地球表面最为活跃的自然区域,又承载着人类的生存与发展,其生态环境面临着巨大压力.在社会经济发展和人口增长的推动下,沿海国家大力从海洋中争夺陆地,围填海造地和围垦开发成为许多沿海地区和国家缓解人地矛盾的主要方法.在此背景下,对沿海滩涂围垦历史进行简述,从滩涂土壤性质、生物多样性、土地利用变化及景观格局、生态安全和生态系统服务等5个方面综述了人类围垦活动的生态环境影响.随着围垦时间的增加,滩涂土壤在脱盐过程中累积养分,逐渐熟化,土壤物理、化学和生物特性朝着有利于人类利用的方向变化;植物物种多样性呈不断增加的总体趋势,且随着生境的变化,陆生昆虫和土壤动物逐渐替代湿地典型的底栖动物和水鸟;土地利用方式从自然状态转变为以人工方式为主,景观格局表现为破碎化程度升高、多样性降低和优势度上升;从自然景观为主的自然湿地生态系统转为以人工景观为主的人工陆地生态系统过程中,供给服务的价值是唯一处于增长趋势的生态系统服务功能,但供给服务的价值增加量小于调节服务、文化服务和支持服务的减少量致使生态系统服务总价值降低,而且滩涂湿地面临着土地资源安全、水资源安全、生物入侵以及自然灾害加剧等风险.在全球气候变化背景下,如何权衡资源利用与环境保护并实现人与自然共生,是海岸带湿地生态系统在人类围垦活动中面临的重要难题之一.因此,未来应以机理研究为基础,以长期定位监测为手段,以综合集成的研究体系及对策制定为目标,不断深化沿海滩涂开发利用对生态环境影响的研究,为推动人类围垦活动下沿海滩涂湿地生态系统的可持续发展提供参考.

近年来,中国沿海处于快速工业化和城市化驱动下的新一轮大规模围填海阶段,环渤海围填海历史久、规模大,已成为我国围填海的重心区域.由于围填海和河口三角洲增长,1940s以来渤海面积萎缩了0.57× 104km2,萎缩速率大于82km2/a,2000年以来萎缩速率更高达141km2/a;渤海自然岸线的长度和比例也急剧下降,由1990年的1397km减少为2014年的561km,占岸线总长度的比例由54.92％下降为16.18％.围填海导致多种危害,如:海洋潮波和水动力条件变化,近岸和近海沉积环境与水下地形变化,加剧近岸水环境与底泥环境污染,潮滩湿地面积减损与生态功能下降,底栖生物栖息地减损和群落破坏,侵占和破坏渔业资源“三场一通道”,加剧海岸带自然灾害风险、诱发经济社会系统风险,对产业和经济发展带来不利影响,等.在分析我国围填海监督管理现状和问题的基础上,提出政策建议:改革和优化围填海管理体制,建立陆海协调与联动机制,完善法律法规;严格执行生态红线制度,控制围填海规模与速度,推进和优化保护区建设;开展已围填区及其周边海域环境和生态的恢复与重建;强化已围填区新增土地资源的监管和集约优化利用;加强基础观测体系建设,大力促进科学研究的发展;促进公众、利益相关方及非政府组织参与到滨海湿地的保护.

以全球年平均地表气温升高为主要特征的全球气候变暖给农业、农业生态和区域粮食安全带来严峻挑战.气候变暖对农业发展、农业生态的影响已成为社会各界关注的热点.气候变暖对作物生育期、形态特征、植物生理、产量形成和品质的影响及其机理的研究,是认识气候变暖对农业影响,制定应对气候变化策略的科学基础.本文在给出西北区域气候变化基本特征的基础上,综述了气候变暖对西北旱作区主要粮食作物、经济作物和特色林果生长发育、生理生态、产量和品质影响研究的进展,以及气候变暖对农田生态环境、农业气象灾害及病虫害影响的主要进展.提出了以往研究中存在的问题,展望了未来西北地区应对全球变暖的农业研究重点,即:充分利用模拟、试验、观测手段,揭示气候变化多因子对主要农作物的综合影响;探索气候变暖对主要作物生理生态的影响;开展农业气象灾害对气候变暖的响应特征研究,开展农业气象灾害风险评估与应对技术研究;进行精细化动态农业种植区划、农业结构布局及种植制度方面应对气候变暖的技术策略研究.

西南地区生态环境复杂、人地矛盾突出,生态系统面临着多种风险胁迫,进行生态风险评价对区域生态风险的预警和防控具有重要的意义.基于西南地区的生态环境特征,将生态风险分为自然灾害风险与人类活动风险,从风险源危险性、生态系统潜在损失度、生态系统易损性3个方面构建单一风险评价模型,将单一风险评价结果进行综合分析得到西南地区综合生态风险结果.研究表明,西南高生态风险区面积为17.02万km2,占研究区总面积7.4％,主要分布在念青唐古拉山、邛崃山、哀牢山、无量山、金沙江、怒江、澜沧江、大渡河流域等地,以及成都、重庆、贵阳等人地作用强烈的大城市周边.这些地区环境复杂,灾害易发,应加强防控与监测,优化产业结构,继续推进生态保护工程,降低生态风险.