利用中国372个水文站月径流数据（1960-2000年）及41个水文站年径流数据（2001-2014年）,采用基于Budyko假设的水热耦合平衡方程,构建气候变化和人类活动对径流变化影响定量评估模型,在Penman-Monteith潜在蒸发分析基础上,进一步分析气象因子对径流变化的弹性系数,量化气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明：① 中国北方地区流域径流变化对各气象因子弹性系数明显大于中国南方地区。就全国而言,径流变化对各因子的弹性系数为：降水>土地利用/土地覆盖变化（LUCC）>相对湿度>太阳辐射>最高气温>风速>最低气温;② 1980-2000年,气候变化总体上有利于增加中国年径流量,而降水对年径流量增加的贡献最为显著;③ 1980-2000年,中国南方流域中,气候变化对年径流变化的影响以增加作用为主,而北方流域,以减少年径流作用为主。对中国大多数流域径流变化而言,人类活动的影响主要以减少年径流量为主。2001-2014年,气候变化以减少径流量为主,人类活动对径流变化的影响程度明显增强,气候变化与人类活动对径流变化的贡献率分别为53.5%、46.5%。该研究对气候变化与人类活动影响下,中国水资源规划管理、防灾减灾及保障水资源安全具有重要理论与现实意义。
SWH模型是在经典Shuttleworth-Wallace双源蒸散模型的基础上发展起来的蒸散模型。过去的研究结果表明在站点尺度上SWH模型表现出较高模拟精度,但有关模型对主要参数及驱动变量的敏感性以及模型模拟的不确定性来源等缺乏深入理解与认识。本文通过与51个陆地生态系统站点多年的蒸散观测数据对比,在季尺度、年尺度上验证了全国范围内SWH模型的模拟效果,并分析了关键参数和驱动变量对模型不确定性的贡献大小。结果表明：SWH模型在区域尺度上取得了较好的模拟效果,模拟蒸散与实测值R2均在0.75以上。模型各参数中,冠层导度估算涉及的两个参数对蒸散模拟不确定性影响较大;驱动数据中,归一化植被指数对蒸散模拟不确定性影响较大。尽管部分数据（如降水）因插补存在较大的误差,但总体上气候驱动数据对蒸散模拟的不确定性的贡献仍低于NDVI。
为了探讨中国长时间尺度湖泊时空演变规律和潜在的驱动机制,本文在柯本气候分区和中国季风—非季风区的划分基础上,对中国34个有明确数据的典型湖泊运行CCSM 3.0气候模拟系统和水量能量平衡模型模拟其水位变化,同时利用NCEP/NCAR再分析资料对中国按水汽输送划分的季风区进行验证。结果表明,末次盛冰期以来中国湖泊演化主要受千年尺度大气环流的驱动影响,在各个柯本气候区内没有明显的规律性。末次盛冰期以来,在季风区中国湖泊演化主要有早中全新世湖泊水位相对较高以及末次盛冰期和早全新世湖泊水位均较高2种演变规律;在东亚干旱区主要有中晚全新世期间湖泊水位相对较高以及末次盛冰期和中全新世湖泊水位均较高2种演变规律。本文为中国过去气候变化及湖泊演化机制研究提供新的证据,同时为人类全面认识末次盛冰期以来湖泊水位变化提供了新的视角。
基于2012年环境污染物排放和社会经济截面数据,选取化学需氧量、二氧化硫及污染源结构指标,定量研究中国339个地级行政单元环境污染源的空间分异和集聚效应,解析环境污染源及排放空间格局的影响因素,并提出污染防控措施与综合治理建议。结果表明：① 环境污染源结构区域差异显著,水环境污染源以农业源主导型、城镇生活源主导型、城镇生活和农业源复合型为主,三者比重分别为35.40%、33.92%和25.66%,农业源主导型排放强度最高,主要分布于华北和东北地区;大气环境污染源以工业源绝对主导型为主,其比重为74.63%,分布于除青藏高原区的广大区域。② 农业源主导使水污染物集聚式排放加剧,工业源主导则促进了大气污染物集聚式排放,特别在环渤海及其经济腹地区域,污染源结构强化了污染物排放的空间集聚效应。③ 人口规模、城镇化水平和经济增长速度是污染物排放的主要驱动因素,其中以人口规模影响最为显著;经济发展水平在区域模型中呈现不同的影响效应,对工业源主导型区域的大气污染物排放呈正向影响,而对城镇生活源主导型区域的水体污染物排放具有抑制作用;工业化程度对工业源绝对主导型区域的大气污染物排放正向影响显著。
喀斯特地区的岩石风化固碳被认为是全球遗漏碳汇之一,中国喀斯特地区的分布面积达344万km2,目前对其岩溶碳汇缺乏精确、系统的评估,对碳汇产生的机制仍存在争议。本文通过对喀斯特地区碳汇研究的回顾,详细介绍了适用于喀斯特地区固碳速率的估算方法,并对喀斯特地区的岩石风化碳汇进行再评估,然后将地球关键带科学概念引入喀斯特生态系统,阐述喀斯特关键带碳汇研究对生态系统服务和功能的意义。研究结果表明,中国喀斯特地区每年因岩溶作用产生的碳汇为4.74 Tg C yr-1,未来中国需要加强岩石—土壤—水体—生物—大气复杂交互系统的基础数据收集,以明确各界面碳通量,对喀斯特关键带碳汇进行多尺度、多方法、全方位联合评估,在改善喀斯特生态系统功能、科学管理区域和国家碳收支及全球变化研究等方面为政府和学者提供参考。
本文利用2005-2013年林业统计年鉴中每个省市新造林面积和遥感分类提取得到的2010年土地覆被类型,结合公开发表的各类森林生长方程和各个时期的森林存活率,估算了中国新造林在2005-2100年生物量碳库变化及其固碳潜力。结果表明：2005-2013年中国新造林面积达到4394×104 hm2,在自然生长状况下,到2020年新造林蓄积量增加16.8亿m3,生物量增加1.6 Pg,生物量碳库0.76 Pg C;新造林生物量碳库在2005-2100年中将增加2.11 Pg C,相当于目前现有森林生物量碳库的25%,约是过去20年森林总碳汇的1.5倍;新造林生物量碳密度逐年增加,最高达到48.1 Mg/hm2。整合林业统计年鉴以及遥感解译的森林类型对新造林生物量固碳潜力分析,研究表明新造林具有较大的碳汇潜力,对中国现有森林碳汇平衡有重要贡献。
基于MODIS-NDVI数据,提取新疆2005-2015年植被覆盖度（FVC）。通过依据海拔和植被覆盖度的指标划分出山地、绿洲、平原、荒漠等11个子系统。通过斜率、变异系数、线性回归模型等方法来对全疆和不同生态分区的现状和未来发展趋势进行分析,并用BP人工神经网络来预测新疆2016-2020年的植被覆盖度的时空变化和分析2005-2020年时空动态变化趋势。主要结论为：① 新疆植被覆盖度总体为上升趋势,从西北向东南逐渐下降;山地呈逐年上升趋势,荒漠呈不显著退化趋势。植被覆盖度的变化主要是由降水量的变化引起;② 在整个新疆的荒漠和绿洲边缘构成了一个“绿洲—荒漠改善过渡带”,绿洲呈明显的改善趋势;③ 2009年是研究期内多数分区植被覆盖度的历史最低点;④ 在山脉的冰川积雪、湖泊周围的变异性很大,范围在150%~316%之间,这主要是由于气候变化、冰川消融和湖泊水位的波动变化所致;⑤ 北疆生态明显好于东疆与南疆,其绿洲区域呈现明显的改善趋势。伊犁地区的植被覆盖度相比于其他3个分区的变幅很大,山地区域呈明显的逐年退化趋势。伊犁地区植被覆盖度的局部最低点是在2008年,比其他分区的2009年提前了一年,相应的存在“实时”（伊犁）和“滞后”（东疆、南疆和北疆）的效应,主要是由于降水量和气温的变化所致。
基于垦田和户口史料及耕地分布影响因子的分析,本文建立了北宋册载垦田数据的订正方法以及路域耕地分布倾向模型和分配模型,重建了北宋4个时点的路域耕地面积。结果表明：① 北宋开宝九年（976年）、至道三年（997年）、治平三年（1066年）和元丰元年（1078年）的耕地总量分别为468.27×106今亩、495.53×106今亩、697.65×106今亩和731.94×106今亩,百年间耕地面积增加了约2.64亿今亩;垦殖率从开宝九年（976年）的10.8%,增加至元丰元年（1078年）的16.9%,提高了约6个百分点;而人均耕地面积由15.7今亩降至8.4今亩。② 从空间变化特征看,东南地区是北宋土地垦殖发展最快的地区,土地垦殖率增加了约12.0%,北宋中期长江中下游平原局部地区垦殖率高达40%;其次是北方地区,土地垦殖率增加了5.2%,北宋中期黄淮海平原的土地垦殖率也超过了20%;西南地区农业发展相对落后,区域土地垦殖率仅增加1.2%,除成都府路外,各路垦殖率均低于6%。③ 从评估结果看,本文所构建的路域耕地分配模型具有一定的可行性,相对误差绝对值小于20%的路域占总路数的84.2%,结果能较好地反映北宋时期路域耕地面积的时空变化特征。
模型模拟和情景变化分析是未来土地利用变化研究的核心内容,本文以2000年三峡库区土地利用现状为基期数据,利用Binary Logistic模型回归分析驱动因子与土地利用间的关系,利用CLUE-S模型对2010年土地利用进行模拟,校验并确定影响库区土地利用驱动因素的主要参数后,基于自然增长、粮食安全、移民建设和生态保护对2020年、2030年库区土地利用情景予以模拟。结果表明：① 通过Binary Logistic模型分析和检验,水田、旱地、林地、草地、建设用地和水域的ROC曲线下面积值均大于0.8,表明所选驱动因子对土地利用的解释能力较强,可用来估算土地利用概率分布;② 2010年各地类模拟结果经验证得Kappa系数分别为水田0.9、旱地0.92、林地0.97、草地0.84、建设用地0.85和水域0.77,总体上能满足模拟与预测需求;③ 多情景模拟显示库区不同土地利用类型在空间上的竞争关系,以及所带来的对库区粮食安全、移民建设、生态保护的影响,包括水田大量转换为旱地（“水改旱”）、耕地与林草地被建设占用、林草地开垦为耕地、陡坡耕地退为林草地等行为,需要在土地利用优化中平衡各方面的需求;④ 多因素、多情景模拟能为库区土地利用提供更为清晰的、可供抉择的政策调控思路。
以贵州水文地质图和地形图为基础,利用ArcGIS对境内近5000个洞穴洞口海拔、经纬度提取及所在地层、岩性、水系、构造划分,并运用最邻近指数、空间分析与耦合分析处理,研究了贵州全省4960个洞穴的分布特征,探讨了洞穴空间格局与地理要素之间的关系。通过对贵州洞穴进行点格局分析,得出最近邻指数为0.53,泰森多边形检验其变异系数达72.469%,符合凝聚分布模式;并采用点密度函数将全省洞穴划分为4个集聚区和1个弱影响区,即遵义—铜仁强影响区、毕节强影响区、黔西南—六盘水强影响区、贵阳—安顺—黔南强影响区和黔东南弱影响区。其中贵阳—安顺—黔南强影响区是洞穴最主要的分布区,占全省洞穴总量的36.63%,该影响区面积占全省面积的24.67%。贵州洞穴分布呈西密东疏的分布特征,形成明显的“片状”格局。在其研究背景下,地层、岩性、构造、气候、水文、海拔等因素主要制约洞穴的分布、数量、空间格局及其发育。
通过对贵州绥阳寒武系中上统娄山关组中发育洞穴之阴河洞地下河河床基岩面上49个壶穴进行详细测量和统计学定量分析,对其形态特征及空间分布进行描述,并探讨其形成演化过程和影响因素。主要结论为：阴河洞壶穴的整体形态以极浅的倒“Ω”型和“锅”型壶穴为主,并且壶穴发育相对较年轻;壶穴长短轴具有一定的相关性,但平均口径与深度的相关性较差,说明壶穴在发育的过程在洪水期以口径增大为主,枯水期以溶蚀深度加深为主,且表现为地下河河床下切的形式之一;从发育阶段看,阴河洞壶穴的形成演化主要分为3个阶段：“碟型”壶穴形成阶段;倒“Ω”型壶穴发育阶段;“锅”型壶穴发育阶段,其形成主要受水动力条件、构造条件、推移质、基岩性质和溶蚀作用等因素耦合的作用;洞穴壶穴主要是流水的侵—溶蚀作用形成的,并非冰川作用的结果,与“冰臼”的发育存在本质上的区别。
2016年是中国现代河流地貌研究的开拓者和奠基人沈玉昌先生100年诞辰,本文对中国河流地貌研究进展进行综述,以资纪念。研究涉及4个方面：① 水系发育与河谷地貌演变,包括大江大河水系历史发育和山区河流地貌;② 侵蚀与产沙过程,包括有物理成因基础的侵蚀产沙模型、侵蚀产沙过程的尺度效应、植被对侵蚀的影响及临界现象、坡面细沟发育过程模拟等;③ 河床过程与河型,包括河道冲淤过程、河床演变、河型成因与演变等;④ 河流地貌系统研究,包括流域系统不同子系统的耦合关系、河流地貌系统中的高含沙水流和多营力地貌过程、河流地貌系统对于自然因素变化和人类活动的响应、河流地貌系统中的泥沙灾害和河流地貌系统的实验研究等。50年前沈玉昌先生与钱宁先生提出在地貌学与河流动力学相结合的基础上发展中国河流学科。文中对此方面的进展进行了综述,并提出了需要深化和解决的问题。
王乃樑先生是中国著名的地貌学家。20世纪40年代至90年代初期,先后在清华大学和北京大学任教。他对中国黄土高原、华北、东北、西北、四川、湖北和广西等广大地区进行了地貌和新生代沉积研究,在新生代沉积与地貌演化历史、新构造活动与构造地貌学、地貌学与沉积学基本理论与方法等诸多领域取得了一系列创新性的成果。在地貌学学科建设、人才培养、科学研究和国内外学术交流诸方面,为中国地貌学的发展做出了卓越贡献。
基于文献计量与数据挖掘的方法,以Web of Science检索平台中SCI数据库所收录的《Journal of Geographical Sciences》、《Chinese Geographical Science》、《Journal of Mountain Science》和《Journal of Arid Land》四种地学期刊为研究对象,针对四种刊物被SCI收录以来所载文章被引次数高的前50篇论文（共计221篇论文）进行深入剖析,探讨高被引论文的被引频次、学科分布、研究热点等问题,进一步揭示了四种刊物所关注的研究内容与研究热点,解析中国地理科学研究特色和发展态势,对今后期刊办刊的学科栏目特色设计及对地理学科的发展提供参考。
