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当期目录

    2018年, 第73卷, 第1期 刊出日期:2018-01-31 上一期    下一期
    气候变化
    2016-2060年欧美中印CO2排放变化模拟及其与INDCs的比较
    葛全胜,刘洋,王芳,郑景云
    2018 (1):  3-12.  doi: 10.11821/dlxb201801001
    摘要 ( 554 )   HTML ( 5 )   PDF(526KB) ( 1032 )  

    研究各国在未来政策实施下温室气体排放量变化,对比其与国家自主贡献预案(INDCs)承诺目标的差别,对促进各国继续提高温室气体减排力度、加强国际合作,实现全球应对气候变化的长期目标有重要意义。基于最新的各国经济和能源数据,构建了化石能源CO2排放的动态模型,通过设置“延续”和“规划”两类情景,模拟了欧盟、美国、中国、印度2016-2060年的CO2排放量变化,并与各自的INDCs进行了对比。结果显示:① 中国在全部实现既有政策规划的前提下,将于2030年达到CO2排放峰值,约11277±643 Mt CO2,比延续过往发展趋势的情景提前10年达峰,峰值降低接近3000 Mt CO2;2030年单位GDP碳强度比2005年下降约63.6%,一次能源消耗中非化石能源占比约24.7%,能够实现中国提出的INDC目标。② 在全部实现既有政策规划的前提下,欧盟和美国CO2排放量有明显下降,印度CO2排放增速将明显放缓,欧盟和印度基本可以实现INDCs的最低要求,但美国与其最低承诺目标尚有差距。③ 各国INDCs目标均有力度,其中以中国和美国最为突出。但要在INDCs目标基础上,更进一步减缓全球增暖,确保21世纪末气温上升幅度低于2 ℃甚至1.5 ℃,发达国家需进一步推进减排举措、技术、资金等的落实,包括带头推进碳捕获与封存技术,以尽早实现CO2排放负增长,并对发展中国家提供资金和技术支持。

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    1970-2015年秦岭南北气温时空变化及其气候分界意义
    李双双,芦佳玉,延军平,刘宪锋,孔锋,王娟
    2018 (1):  13-24.  doi: 10.11821/dlxb201801002
    摘要 ( 1004 )   HTML ( 32 )   PDF(1022KB) ( 1679 )  

    基于秦岭南北70个气象站点观测资料,辅以极点对称模态分解方法(ESMD),对秦岭南北近期气温时空变化特征进行分析,进而以日平均温≥ 10 ℃积温天数为主要指标,以1月0 ℃等温线变化为辅助指标,探讨秦岭山脉的气候分界意义。结果表明:① 1970-2015年秦岭南北气温变化具有同步性,呈现出“非平稳、非线性、阶梯状”的增暖过程,变化阶段可分为:1970-1993年为低位波动期、1994-2002年为快速上升期、2003-2015年为增温停滞期;② ESMD信息分解结果表明,秦岭南北气温变化以年际波动为主导,并未呈现出明显的线性增暖趋势;③ 在空间上,秦岭南北气温趋势呈现“同步增温,南北分异”的响应特征,即秦岭以北地区空间增温具有一致性,秦岭以南地区则呈现“西乡—安康盆地交界”、“商丹盆地”两个低值中心;④ 在气候变暖背景下,秦岭作为气候分界线的作用依然明显,但是南北响应方式存在差异。其中,秦岭以南,北亚热带北界沿山地“垂直上升”,汉江谷地热量资源逐年增加;秦岭以北,尽管以城市带为中心的增温区不断延展,但是冷月气温偏低的格局并未改变。

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    长江中下游流域旱涝急转事件特征分析及其与ENSO的关系
    闪丽洁,张利平,张艳军,佘敦先,夏军
    2018 (1):  25-40.  doi: 10.11821/dlxb201801003
    摘要 ( 575 )   HTML ( 6 )   PDF(1273KB) ( 937 )  

    基于长江中下游流域75个雨量站1960-2015年的日降水资料,通过对原有的旱涝急转指数加以改进,定义了日尺度旱涝急转指数(Dry-Wet Abrupt Alternation Index, DWAAI),全面分析长江中下游流域夏季(5-8月)旱涝急转事件的时空演变特征,并讨论了旱涝急转事件与事件发生前太平洋海表温度的关系。结果表明:① 改进的DWAAI综合考虑了事件前后期旱涝差异与急转快慢程度,筛选事件更加全面。② 总体来说,自20世纪60年以来,流域内发生旱涝急转事件的区域范围越来越广,事件频率和强度均具有逐年增长趋势。旱涝急转事件主要发生在5月和6月,且汉江水系、中游干流区间、洞庭湖水系北部和鄱阳湖水系西北部地区为事件高发区。③ 旱涝急转事件与事件发生前Nino 3.4区域海温持续异常偏低存在一定关系。在发生时间上,La Ni?a现象具有一定的先兆作用,41.04%的事件发生在La Ni?a现象衰亡期或现象结束后8个月内;在事件强度上,流域内站点的DWAAI与事件发生前第1~6个月的Nino 3.4区域海温异常值存在显著的负相关性,尤其是在鄱阳湖水系和中游干流区间,二者负相关性最强。研究结果可以为长江中下游流域防洪抗旱工作提供一定的依据。

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    伏牛山地森林植被物候及其对气候变化的响应
    张晓东,朱文博,张静静,朱连奇,赵芳,崔耀平
    2018 (1):  41-53.  doi: 10.11821/dlxb201801004
    摘要 ( 782 )   HTML ( 21 )   PDF(1199KB) ( 1589 )  

    研究植被物候是理解植被与气候关系的重要途径。在植被对气候变化响应的敏感地区,开展植被物候研究有助于揭示气候变化对植被的影响机制。基于2000-2015年MODIS EVI时间序列影像数据,利用Savitzky-Golay (S-G)滤波方法和动态阈值法提取伏牛山地2000-2015年森林植被物候参数,结合气温、降水数据,运用Man-Kendall趋势检验、Sen斜率、ANUSPLIN插值和相关性分析等方法,研究伏牛山地森林植被物候对气候要素(气温、降水)变化的响应。结果表明:① 伏牛山地森林植被生长季始期主要集中在第105~120 d,生长季末期主要集中在第285~315 d,生长季长度主要集中在165~195 d。从海拔梯度看,随海拔升高,生长季始期、末期和长度整体上分别呈显著推迟、提前及缩短趋势。② 生长季始期和生长季末期整体上呈推迟趋势,推迟的像元分别占森林植被的76.57%和83.81%。生长季长度整体呈延长趋势,延长的像元占比为61.21%。生长季始期变化特征主要是由该地区的春季气温降低所导致的。③ 研究区森林植被生长季始期与3月平均气温呈显著偏相关,且呈负相关的区域最多,即3月平均气温降低,导致生长季始期推迟;生长季末期与9月降水呈显著偏相关区域最多,且两者主要呈正相关,即9月降水增加,使生长季末期推迟。植被生长季长度由整个生长期的气温和降水来共同作用,对大多数的区域而言,8月的平均气温和降水与生长季长度的关系最为密切。

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    气候要素及El Niño/La Niña事件对中国陆地NPP变化的影响
    崔林丽,史军,肖风劲
    2018 (1):  54-66.  doi: 10.11821/dlxb201801005
    摘要 ( 754 )   HTML ( 22 )   PDF(948KB) ( 1089 )  

    植被净初级生产力(NPP)是表征陆地生态系统碳循环的重要指标,也是人类社会赖以生存与发展的物质基础。基于遥感—过程耦合模型(GLOPEM-CEVSA模型)模拟的中国区域NPP数据和气象站点观测资料以及厄尔尼诺/拉尼娜(El Ni?o/La Ni?a)事件信息,利用GIS空间分析技术和数理统计方法研究了中国植被NPP的时空格局、动态变化以及气候要素和El Ni?o/La Ni?a气候事件对其影响。结果表明,1982-2011年,中国植被NPP总体上以5.66 gCm-2(10a)-1的趋势增长,空间上,植被NPP在中国西部和东北北部、东部地区增加,而在东北中部、华北平原、内蒙中东部、长三角和珠三角地区减少。中国江淮地区植被NPP的降低与日照时数的减少具有较好的对应关系,在华北地区和新疆北部,NPP的增减取决于降水量的增减。东北地区日照时数的增加和气温的升高则是NPP增加的主要原因。就全国整体而言,在El Ni?o年植被NPP增加的区域略多于减少的区域,在La Ni?a年NPP增加的区域则与减少的区域基本相等,日照时数是造成El Ni?o年与La Ni?a年植被NPP差异的主要气候因子。未来需要更加关注辐射、极端气候事件以及人为空气污染对中国不同地区植被的影响。

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    中国气象农业非参数化综合干旱监测及其适用性
    李勤,张强,黄庆忠,史培军
    2018 (1):  67-80.  doi: 10.11821/dlxb201801006
    摘要 ( 624 )   HTML ( 4 )   PDF(1779KB) ( 1085 )  

    旱灾是对人类社会影响以及致损最大的灾种之一,如何进行可靠的旱灾监测是旱灾预警与旱灾防灾减灾的关键。气象干旱与农业干旱的综合干旱方法是目前干旱监测的主要方法之一。本文对多变量标准化干旱指数(MSDI)方法进行改进,以非参数化的方法计算标准化降水蒸散指数(SPEI)、标准化土壤湿度指数(SSI),提出改进的MSDI,即气象农业综合干旱指标(MMSDI)。在此基础上,用1979-2015年中国降水资料、蒸散发资料以及土壤湿度数据对不同时间尺度(3月尺度与6月尺度)分别研究气象干旱、农业干旱、气象农业综合干旱,用气象农业综合干旱分别与气象干旱、农业干旱和改进之前的气象农业综合干旱对比,并结合实际记录的干旱事件时空特征验证,结果证实MMSDI指数可以同时监测气象与农业干旱,且其监测结果准确度高于单一变量的气象(SPEI)或农业(SSI)干旱监测,MMSDI指数对气象农业综合干旱具有更好的监测效果,可考虑作为中国气象农业综合干旱监测及旱灾预警的重要理论依据。

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    地表过程与生态环境
    官坝河泥石流发育特征及对四川邛海的泥沙淤积效应
    魏学利,陈宁生
    2018 (1):  81-91.  doi: 10.11821/dlxb201801007
    摘要 ( 514 )   HTML ( 17 )   PDF(915KB) ( 657 )  

    晚新生代以来青藏高原的强烈隆升造成青藏高原东南边界形成大量的构造断裂,同时构造拉伸和挤压作用也塑造了许多构造断陷湖泊。近年来很多湖泊的面积和深度逐渐减小,对当地生态环境和社会经济发展带来极大影响。选取青藏高原东南缘的西昌邛海流域为研究区,探讨邛海北岸官坝河泥石流发育特征及对邛海的泥沙淤积效应。研究发现:① 官坝河泥石流暴发频率高且规模大,崩塌滑坡和面源侵蚀是泥石流最主要的固体物质来源,动储量约为428.03万m3;② 山洪泥石流的频繁发生是邛海泥沙淤积的主要原因,而频繁地震和强降雨耦合作用控制着区域山洪泥石流活动,预测邛海流域泥石流活动仍将频繁发生,泥沙淤积问题更加严重;③ 自1950年以来,邛海流域泥沙淤积速率约为17.09 mm/a,如按当前淤积速率推算,邛海的寿命将仅约为600年左右;④ 建议对官坝河流域实施工程治理和生物防护相结合的综合治理,并加强流域管理和宣传培训等行政法治管理。该成果可为邛海流域综合规划管理和防灾减灾提供参考依据,有助于揭示青藏高原东南缘湖泊逐渐萎缩的真正原因和控制要素。

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    中国典型自然保护区生境状况时空变化特征
    祝萍,黄麟,肖桐,王军邦
    2018 (1):  92-103.  doi: 10.11821/dlxb201801008
    摘要 ( 955 )   HTML ( 18 )   PDF(856KB) ( 1243 )  

    中国已建立各类自然保护区2740个,占全国陆地面积的14.8%。本文以典型国家级自然保护区为例,基于遥感反演、模型模拟、空间分析等方法,获得植被覆盖度、净初级生产力(NPP)和土地覆被时空数据集,分析2000-2015年中国不同区域、不同类型自然保护区生境状况时空变化及人类扰动的影响,进而评估自然保护区在栖息地及生物多样性保护方面的效果。结果表明:2000-2015年,国家级自然保护区植被覆盖度从36.3%提高到37.1%,各类型自然保护区均有不同程度提高,其中森林类保护区年增速0.11%,草原草甸类0.84%,内陆湿地类0.21%,荒漠生态类0.09%,野生动物类和野生植物类则分别为0.11%和0.08%。草原草甸类、内陆湿地类、荒漠生态类、野生动物类自然保护区植被NPP年增速分别为2.06 g·m-2、1.23 g·m-2、0.28 g·m-2、0.4 g·m-2,而森林类和野生植物类则分别以3.45 g·m-2和2.35 g·m-2的年速率减少。近15年,国家级自然保护区内人类扰动呈现微弱变化,除青藏高原区和南亚热带湿润区内保护区人类扰动略微下降以外,其他区域均有所增强,特别是北亚热带和温带湿润区,其保护区人类扰动由4.70%明显增至5.35%。

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    平原水网地区快速城市化对河流水系的影响
    吴雷,许有鹏,徐羽,袁甲,项捷,徐兴,徐勇
    2018 (1):  104-114.  doi: 10.11821/dlxb201801009
    摘要 ( 772 )   HTML ( 10 )   PDF(773KB) ( 1166 )  

    为了揭示平原水网地区快速城市化对河流水系的影响,基于1:50000地形图和30 m空间分辨率遥感影像数据,采用格网化河网密度、支流发育系数和分形维数等水系指标,分析了20世纪80年代至21世纪10年代苏州市河流水系的时空变化特征,探讨了土地城市化水平与河网密度变化之间的定量关系。结果表明:① 苏州市河流长度衰减了10.55%,其中干流长度增加了3.24%,一级支流与二级支流的长度分别减少了18.87%和11.76%;河网密度在空间上以减小为主,其中干流河网密度在空间上以增加为主,支流河网密度在空间上以减少为主。② 支流发育系数由3.36下降至2.78,水系结构趋于主干化;水系分形维数由1.70下降至1.63,水系形态趋于简单化。③ 土地城市化率高于40%时,河流水系衰减趋于明显,且土地城市化水平越高,河流减少的越多。为满足不同的经济社会发展需要,不同等级河流对土地城市化的响应不尽相同:为提高城市防洪排涝能力,一级河流总体上有所增加;土地城市化率小于40%时,部分二级河流被侵占以增加耕地面积,并新开挖了许多三级河流以提高农田排涝与灌溉能力;土地城市化率大于40%时,大量支流被填埋并转换为建设用地,而且等级越低的河流衰减的越严重。

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    基于水环境改善的城市湖泊群河湖连通方案研究
    杨卫,张利平,李宗礼,张艳军,肖宜,夏军
    2018 (1):  115-128.  doi: 10.11821/dlxb201801010
    摘要 ( 853 )   HTML ( 7 )   PDF(985KB) ( 1245 )  

    河湖水系连通作为水资源调配、水生态修复与改善的重要手段,已成为江河湖泊治理工作的重点之一。河湖水系连通方案的选择和连通效应的评估直接关系到连通工程对湖泊水动力和水环境的改善效果,但目前缺乏对水系连通后河湖水动力和水质的综合评估体系。以汤逊湖湖泊群为研究对象,构建二维水动力水质数学模型,选取NH3-N、TN和TP作为水质指标,模拟不同连通方案下汤逊湖湖泊群的流场及水质变化情况,结合水动力、水质和经济社会三个方面的评价指标建立综合评价体系,对各连通方案下湖泊群的改善效果进行评估。研究结果表明:引水后湖泊水体流动性有了很大的改善,河湖连通工程能够在短时间内达到改善湖泊水质的目的,但随着引水时间的增长,改善率逐渐减小。通过对比五种连通方案发现,方案五对水动力和水质的改善都取得了最显著的效果,且能够带来最大的引水效益。

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    1717-2011年高宝诸湖的演变过程及其原因分析
    杨霄,韩昭庆
    2018 (1):  129-137.  doi: 10.11821/dlxb201801011
    摘要 ( 693 )   HTML ( 22 )   PDF(656KB) ( 941 )  

    高宝诸湖位于江苏省中部,紧邻大运河西岸,是淮河重要的入江水道。近300年来受到黄淮关系演变和人类垦殖活动的影响,高宝诸湖的形态发生了较大变化。在对古今地图中高宝诸湖的形态进行数字化和空间比较的基础上,结合对历史文献和部分钻孔资料的综合分析,将高宝诸湖的演变分为三个阶段:① 清康熙至乾隆年间为近300年来水域面积最大的时期,1717年水域面积为1606.02 km2;② 清中期以后受淮河通过高家堰不定期排泄泥沙的影响,湖中沙洲开始发育;③ 1851年开始,淮河改道经由洪泽湖东南的三河闸,通过高宝诸湖进入长江,其携带的部分泥沙在高宝诸湖沉淀下来,形成三河三角洲,随着三河三角洲在在高宝诸湖内的不断淤涨,湖面萎缩速度加快,1868年湖面缩小到1494.03 km2,1916年为1071.97 km2,2011年为886.90 km2。洪泽湖泥沙是导致近300年来高宝诸湖不断萎缩的主要原因,此外,圩田的兴建进一步加剧了这一过程。

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    黄山北麓青弋江发育研究
    胡春生,刘邵晨,胡晨琦,曹乐,周迎秋
    2018 (1):  138-151.  doi: 10.11821/dlxb201801012
    摘要 ( 610 )   HTML ( 10 )   PDF(771KB) ( 627 )  

    青弋江位于黄山北麓,为长江下游最长的支流。野外考察发现青弋江泾县盆地段存在溪口剖面和城北剖面等2个天然剖面,共发育了1级洪积扇台地(P)和3级河流阶地(T3、T2和T1),并相应堆积了4级砾石层。通过对砾石层进行砾组分析,并借助电子自旋共振(ESR)测年和古地磁测年等方法,初步探讨了青弋江发育的年代、过程和成因。研究结论为:① 砾组分析表明青弋江T3阶地是青弋江的最老阶地,并且其砾石层是青弋江的最老砾石层;② 测年结果表明青弋江发育的年代区间为1300~900 ka,其中~1300 ka为青弋江发育的最早年代,而~900 ka则为青弋江发育的最晚年代;③ 青弋江发育于~1377 ka前的洪积扇辫状河,并先后经历了洪积扇及辫状河发育、辫状河下切、青弋江形成等阶段,即所谓的源于洪积扇辫状河的青弋江发育过程;④ 青弋江发育可能是降水增加和构造抬升共同作用的结果。该研究有助于为中国东部地区中小河流发育研究提供参考。

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    采伐影响下人工林木材生产与固碳功能权衡特征——以湖南会同森林生态实验站为例
    朱建佳,戴尔阜,郑度,王晓莉
    2018 (1):  152-163.  doi: 10.11821/dlxb201801013
    摘要 ( 433 )   HTML ( 6 )   PDF(736KB) ( 798 )  

    中国人工林面积居世界首位,在全球气候变暖背景下,人工林在提供木材和固定CO2等方面同时具有重要意义。然而木材生产与碳储量之间存在此消彼长的权衡关系,如何综合考虑二者权衡过程,实现区域森林综合效益最大化,是中国森林生态建设中亟待解决的问题。选择会同森林生态实验站磨哨林场作为研究区,采用人工林固定样地多年观测数据以及InVEST模型,定量评估木材生产与碳储量,构建了不同管理模式下的权衡分析方法,提出了研究区森林生态系统综合效益最佳的权衡对策。研究发现:① 在采伐活动的影响下,木材生产与碳储量显著负相关(R = -0.907, P < 0.001),表现出强权衡关系;② 随着采伐强度增加,木材生产与碳储量的综合效益逐渐增加,权衡值先下降后上升;每10年采伐总面积10%~20%的管理模式下,收获木材量和碳储量的综合效益相对较高且权衡值最低,是最佳森林管理模式;③ 研究区当前采伐强度略高于最佳采伐强度,适当降低采伐强度能够使森林获取更多的综合效益。因此,在明确森林管理目标的基础上,可借助基于标准差的权衡分析方法,提出中国南方人工林生态系统服务提升与可持续经营的权衡对策。

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    青藏高原维管植物物种丰富度分布的情景模拟
    范泽孟,黄言,岳天祥
    2018 (1):  164-176.  doi: 10.11821/dlxb201801014
    摘要 ( 640 )   HTML ( 10 )   PDF(930KB) ( 765 )  

    如何充分利用离散的观测数据,通过对维管植物物种分布丰富度及其与生境因子之间的相互作用和影响机理的定量分析,实现维管植物物种丰富度的空间分布及其情景模拟,是目前生物多样性研究前沿和核心内容之一。针对这一问题,在实现青藏高原37个国家自然保护区的维管植物物种数量收集和边界数据矢量化的基础上,分别进行维管植物物种数量与土地覆盖类型、环境因子和景观生态指数等三大类生境因子之间的相关关系的定量计算和对比分析,筛选和确定最佳相关分析方程,进而构建青藏高原维管植物物种丰富度的空间模拟分析模型。该模型中,维管植物物种丰富度与生境因子之间的复相关系数为0.94,模型验证结果表明,青藏高原的维管植物物种的平均丰富度为496.79种/100 km2,其空间分布格局整体上呈东南向西北逐渐减少趋势;另外,除柴达木盆地荒漠区域以外,维管植物物种的空间分布随海拔的升高而减少。基于CMIP5 RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5三种气候情景模拟获得的青藏高原维管植物物种丰富度未来情景结果显示,在T0-T4(2010-2100)时段内,青藏高原维管植物物种丰富度整体将呈减少趋势。RCP 8.5情景下青藏高原维管植物物种丰富度的变化幅度最大,而RCP 2.6情景下的维管植物物种丰富度的变化幅度最小。研究表明,本文构建的模型能够对青藏高原维管植物物种丰富度的空间分布格局及其未来情景进行模拟分析,模拟结果可为青藏高原生物多样性及其对气候变化响应的综合评估和情景模拟提供方法和技术支持。

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    京津冀城市群大气污染的时空特征与影响因素解析
    刘海猛,方创琳,黄解军,朱向东,周艺,王振波,张蔷
    2018 (1):  177-191.  doi: 10.11821/dlxb201801015
    摘要 ( 1419 )   HTML ( 56 )   PDF(961KB) ( 2040 )  

    京津冀城市群是中国雾霾最严重的区域,在京津冀协同发展背景下,探究该地区大气污染的时空分布和影响因素具有重要意义。运用空间自相关分析和三种空间计量模型,分析了京津冀202个区县PM2.5的时空分异特征,创新性地对自然与人文影响因素贡献及其空间溢出效应进行系统地甄别和量化。结果表明:2000-2014年来京津冀城市群PM2.5浓度整体呈上升趋势,季节上呈秋冬高、春夏低,空间上呈东南高、西北低的特点,且城市建成区PM2.5浓度比周围郊区和农村平均高10~20 μg/m3;2014年仅有13.9%的区县空气质量达标,PM2.5浓度存在显著的空间集聚性与扩散性,城市间交互影响距离平均为200 km,邻近地区的PM2.5每升高1%,将导致本地PM2.5至少升高0.5%;社会经济内因对PM2.5主要是正向影响,自然外因主要是负向影响;影响因素中对本地大气污染的直接效应贡献强度依次是:年均风速>年均气温>人口密度>地形起伏度>第二产业占比>能源消费>植被覆盖度,人均GDP、年降水量和相对湿度对本地PM2.5没有显著影响;对邻近地区大气污染具有显著空间溢出效应的因素排序是:植被覆盖度>地形起伏度>能源消费>人口密度;对于自然和人文影响因素应分别采取针对性的适应策略和调控策略,加强区域间联防联控与合作治理,在城市群规划中注重环保规划与立法。

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    学术信息
    自然地理学发展迎来新时代——从“2017年全国自然地理学大会”看自然地理学新发展与新挑战
    徐志伟,鹿化煜
    2018 (1):  192-196. 
    摘要 ( 541 )   HTML ( 10 )   PDF(528KB) ( 1280 )  

    2017年全国自然地理学大会在南京顺利召开。本次大会以“变化背景下自然地理学新发展与新挑战”为主题,近3000位学者与会。会议邀请中国科学院院士、国际地理学会秘书长、英国地貌学会主席等国内外多位专家学者做大会特邀报告,并安排了41个专题共1261个口头报告和展板报告。本次大会规模空前、主题前沿、层次高端、宣传多样,在学术上发挥了重要的推动作用,是中国自然地理学发展进程中的里程碑。本文就本次大会的会议概况和主要议题进行了介绍,并对新时代自然地理学发展的机遇和挑战进行了展望。

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