南水北调中线工程水源区（汉江上游）和受水区（华北北部）存在多个时间尺度的同旱现象，迫切需要了解其共同的气候影响因子。利用1700—2023年汉江上游和华北北部的旱涝等级序列，以及太阳黑子序列，主要探讨了11 a、30 a和50 a时间尺度上，太阳黑子与两地旱涝的相关性。 结果表明，汉江上游和华北北部旱涝与太阳黑子的相关关系随时间呈阶段性变化。在太阳黑子数值较高时期，汉江上游和华北北部极端干旱事件的发生频次往往偏多。汉江上游和华北北部旱涝与太阳黑子相关关系的位相变化对两地之间旱涝对应关系的转变有很大影响，当汉江上游和华北北部旱涝与太阳黑子基本同/逆向变化时，两地旱涝以正/负相关为主。汉江上游和华北北部旱涝与太阳黑子均存在2~4 a的年际周期，11~12 a的年代际周期，以及20~30 a和50 a的多年代际周期。在多个时间尺度上，太阳黑子变化均可能影响两地的旱涝变化。此外，当太阳黑子明显突变上升，两地均更趋向偏旱。
降水氢氧稳定同位素（δ2Hp和δ18Op）能够揭示区域气候和环境因子特征，解析不同强度降水δ2Hp和δ18Op的变化特征对于探索极端降水过程和区域气候变化内在机制具有重要意义。本文基于2020—2022年华北地区6个站点采集的539个大气降水样本的氢氧稳定同位素的测定结果，系统分析不同强度降水事件氢氧稳定同位素的时空分布差异，探讨其水汽输送路径及水汽来源组分。 结果表明：① 研究区总降水事件（AP）、极端降水事件（EP）以及各强度降水事件均表现出显著的时空异质性。δ2Hp和δ18Op呈现夏秋贫化、冬春富集，雨季贫化、非雨季富集的季节变化特点，降水稳定同位素的波动范围自沿海向内陆增大。δ2Hp和δ18Op随降水强度增强而贫化。② 不同区域大气降水线（LMWL）表现出明显的异质性，大暴雨（DP）事件的LWML与其他强度降水相比有显著差异。③ 环境因子的波动与全区降水稳定同位素的变化无显著相关性，仅在个别站点体现了降水稳定同位素的环境效应。④ 西风是该区最主要的水汽传输路径，主导水汽来源表现出海源与陆源水汽交替控制的特点。陆源水汽为区域强降水事件的重要水汽源。本文结果将有助于提高对区域水文循环的认知和实现水资源优化配置。
潜在蒸散发（ET0）在水资源利用与管理等方面具有重要作用，不同季节ET0变化的不确定性给准确模拟ET0带来一定困难。本文以淮河流域为研究区，根据该流域29个气象站点1960—2020年逐日气象数据，利用Penman-Monteith方程计算不同季节ET0，采用正态云模型的3个特征参数（期望Ex、熵En与超熵He）量化不同季节ET0的不确定性，从趋势性、突变性、空间分布等方面分析该流域不同季节ET0的不确定性特征。 结果表明：① Ex、En与He的季节性排序相同，均为夏>春>秋>冬；② 四季ET0的各特征参数均出现突变点，春季Ex呈显著上升趋势，夏、秋两季Ex呈显著下降趋势，春、秋两季En呈显著上升趋势，春季He呈显著上升趋势，秋、冬两季He呈显著下降趋势；③ 四季ET0的Ex、En与He空间分布总体呈现西向东递减的趋势。本文结果刻画了淮河流域不同季节ET0的不确定性特征，可为准确模拟流域不同季节ET0的未来趋势提供科学依据。
丹霞地貌是一种由第三纪红色砂岩经长久自然风化侵蚀而形成的独特地表形态，深入研究其地表热环境的时空分布特征，具有重要的现实意义。本文以广东省韶关市仁化县的亚热带典型丹霞地貌——丹霞山为研究区，利用2022—2023年的可持续发展科学卫星1号（SDGSAT-1）、Sentinel-2A/2B和SPOT6等遥感数据，通过三通道分裂窗算法，反演研究区30 m空间分辨率的地表温度（LST），并分析其时空分异特征，阐明不同微地形对LST时空变化的影响。研究表明，丹霞山的微地形可分为山峰、山脊、凸背坡、直背坡、凹背坡、沟谷和洼地等7种形态。在地势较低的洼地和沟谷，白天平均LST相对较高，呈现出“沟谷热效应”特征；在高海拔的山峰和山脊，夜间平均LST相对较高，形成“山顶热效应”现象。春季白天LST与归一化植被指数（NDVI）在不同丹霞山微地形上均呈现出负相关关系，但这种负相关关系在秋季正好相反；秋季白天LST与NDVI之间表现出正相关关系，尤其在直背坡和凸背坡上更为明显。夜间LST与高程之间存在正相关关系，在春季和冬季尤为明显。本文进一步揭示丹霞山微地形条件下LST的时空分异特征，为丹霞地貌分布区的生态环境研究、生物多样性保护和气候变化适应提供了重要的LST时空变化特征支持。
全球变化导致极端气候事件的发生频率和强度显著增加，影响陆地生态系统的结构和功能。气候变暖导致温带森林生长季延长、碳汇能力增强，但不同季节极端气候事件如何影响森林物候和生产力仍不清楚，限制了对陆地生态系统碳循环的认识。本文基于GIMMS NDVI3g提取的植被秋季物候数据集，使用偏相关分析评估了1982—2015年极端干旱、极端降水、高温和低温事件对中国温带森林秋季物候和总初级生产力的影响及其季节性差异。 结果发现，中国温带森林平均植被生长季结束日期发生在281~345 d之间，每年以0.5 d的速度延迟；总初级生产力集中在276~1367 g C m-2，每年以0.4 g C m-2的速度增加。生长季干旱程度和极端高温天数增加导致秋季物候提前、生产力降低，而干旱天数和中等高温天数增加导致秋季物候延迟、生产力增加。不同季节极端气候事件的影响存在差异，春、夏季极端高温、干旱导致秋季物候提前、生产力降低，秋季极端高温、干旱对秋季物候和生产力的影响相反，这可能是因为夏季温度较高，极端高温胁迫和干旱程度增强加剧水分胁迫，抑制植物光合作用，导致秋季物候提前、植被生产力降低；而秋季温度较低，高温事件增加使植物处于较适宜的生长环境，延迟森林秋季物候、促进生产力。本文揭示了极端气候事件对秋季物候和植被生长的显著影响及其季节性差异，暗示了极端气候事件对植被物候和陆地碳循环的影响研究需关注极端气候的发生时间，对于深刻理解陆地生态系统碳循环及其对未来气候变化的响应具有重要意义。
山洪灾害是威胁山区人民生命财产安全和社会经济稳定发展的重要因素。认识和理解山洪灾害的驱动因素及其时空分异特征对于山洪灾害防治具有重要的指示意义。地貌特征在不同尺度上对山洪灾害的发生与发展均具有重要影响。因此，本文基于1985—2015年中国历史山洪灾害记录，综合利用基于三级地势阶梯的地貌区划单元和基于成因的地貌类型特征，从季节、年际以及多年时间尺度对山洪灾害变化规律、驱动因素及其时空分异特征展开研究。结果表明，基于三级地势阶梯的宏观地貌区划单元能够有效刻画山洪灾害分布规律以及驱动因素的时空异质性，具体地，中国六大地貌分区内山洪灾害的年际变化规律具有一定的差异性，增加趋势最为明显的地区为西南高山区、东南丘陵区和青藏高原区，山洪灾害发生率的增长主要集中于夏季，其次为春季和秋季；基于成因的地貌类型能够帮助理解环境要素对山洪灾害的驱动作用，其中，侵蚀剥蚀山地和丘陵地区山洪灾害的主要驱动因素为温度、植被覆盖度、土壤质地类型和土地利用，喀斯特地貌区山洪灾害的主要驱动因素为温度、降水、土地利用和土壤质地类型，平原和台地区山洪灾害的主要驱动因素为土壤质地类型、降水以及土地利用。该研究结果能够帮助人们全面理解和掌握山洪灾害的历史发展规律，对进一步探索不同地貌类型条件下山洪灾害的发生发展机理具有一定的指示意义。
历史时期聚落时空演化对于认识过去环境变迁、土地利用和人地关系变化具有重要意义。中国历史文献蕴含丰富的聚落信息，是开展距今百年以上聚落演化研究的重要代用资料。历史文献一般用地名记录聚落的空间位置，然而现有的历史地名空间数据库难以实现聚落等微观地名的自动定位，制约了历史聚落空间重建及时空演化研究的推进。本文聚焦历史聚落地名的自动匹配方法，以清代晚期的苏州府为研究区，选取地方志记录的11340个聚落地名及其基层区划资料，结合现代地名匹配技术构造古今地名匹配概念模型，归纳地名演变特征，构建地名匹配规则，提出基于相似度的聚落地名分组匹配算法，完成研究区历史聚落的空间重建。在此基础上对重建结果的空间分布和城乡关系进行分析。 结果显示，基于地名自动匹配方法重建的聚落数量约占文献记录总数的98%，空间分辨率约为1.4 km×1.4 km，自动匹配结果与人工考证结果的一致度约96%；清代晚期研究区聚落分布呈集聚特征，以苏州城西郊为核心形成聚落网络等级结构；网络内部城乡联系散漫。研究结果改进了利用历史文献进行聚落空间重建的技术手段，深化了对长期聚落演变阶段特征及其影响因素的科学认识。
基于陆海统筹的海岸带空间规划是海岸带可持续发展的基础。目前陆地与海洋空间规划与分类缺乏有效统筹机制，难以实现海陆空间功能的良好衔接，且已有分类未考虑土地利用功能因区位不同产生的差异性，难以反映海岸带地区复杂的“陆—人—海”关系。为解决上述问题，本文采用先分区再分类的新范式开展海岸带分区分类研究。首先基于陆海统筹理念，以海陆之间的物质流、能量流或信息流为介质将海洋和陆地联系起来，构建了海陆一体化管理分区；再引入地理空间场景分类规则，开展了海陆分区内用地用海功能精细化分类，构建了一套自上而下多层次、多属性的海陆一体化地理空间场景分区分类体系。地理空间场景具备自然、社会、经济和生态等多维属性，是不同地理单元功能属性差异性在空间上的一种分布状况。该体系与主体功能区划和传统的土地覆被不同，一方面实现了海陆空间统筹分区，另一方面可反映土地覆被功能的区位差异性。本文以粤港澳大湾区海岸带为例，以陆源污染为联系海陆的介质，基于区域地理空间场景空间分布特征，建立了大湾区海岸带地理空间场景分区分类体系。该体系有助于海岸带地区实施精细化、差异化、高效化的分区管理方式，可提高海陆空间的运作效率。
全球湿地在近百年间经历了大规模的流失。准确复原湿地变化过程，揭示其演变轨迹和机制，有助于推进湿地生态修复与保护。在研究近百年湿地变化时，尽可能地全面重建各个时期不同类型、不同规模的湿地，是深刻认识湿地演变过程及其影响机制的重要内容。本文选取过去百年湿地变化最为典型的江汉平原作为研究区域，利用中华民国（1912—1949年）时期的1∶5万地形图与遥感解译结果，基于景观格局指数和地理探测器，考察近百年江汉平原面积大于0.01 km2的湿地景观的演化过程及其影响因子。结果显示，20世纪20年代江汉平原湿地总面积约为11613 km2，其中湖泊、草洲、河流、泥滩分别占湿地总面积的52.8%、32.0%、12.8%和2.4%。近百年来江汉平原的湿地总面积呈现先降低再增加的过程，1985年、2000年和2022年的湿地总面积分别相当于20世纪20年代的57.3%、62.6%和63.6%。20世纪20年代—2022年江汉平原湿地景观斑块分布趋于离散、平均面积持续减少。湿地景观的形状复杂程度和蔓延度总体上呈现减少的趋势，但2000年以后缓慢回升。近百年来江汉平原湿地景观演变受自然、人为双重因素的影响，不同时段影响湿地景观演变的主导因子呈现较为明显的差异。本文结果可为再认识过去百年江汉平原围垦与湿地流失、当前湿地保护与修复等方面研究工作提供参考。
人类活动导致的生物多样性损失正以惊人的速度发生，亟需扭转生物多样性下降的趋势。无净损失常用于环境影响评估，是推动全球生物多样性保护目标实现的重要途径。本文系统梳理了生物多样性无净损失的概念、途径与成效。无净损失早期重点关注湿地，生物多样性无净损失被定义为弥补人类活动造成的生物多样性损失，以确保生物多样性整体不会发生净损失。缓解等级是实现生物多样性无净损失公认的系统途径，其中避免和最小化面向预防，恢复和抵消面向补救。首先尽可能避免负面影响，在无法避免时最大程度地减少影响，然后恢复受影响的地区，最后抵消所有剩余的影响。现有研究多关注抵消，未来需转向无净损失缓解等级的有效组合。近年来生物多样性无净损失的成效评估逐渐受到关注，其很大程度上受到无净损失判定标准影响，分为固定和动态参照基准，但反事实情景确定和生物多样性衡量仍具有一定挑战。当前无净损失政策有效性的证据仍较少，主要原因是度量方法不可靠且缺乏数据来评估无净损失是否实现。未来生物多样性无净损失研究，需要重点关注生物多样性和特有性的协同保护，以及无净损失目标实现的不确定性、时间权衡和空间范围等核心议题。
城镇化与土地开发导致大范围的土地覆被变化并对生物多样性造成严重威胁。量化分析城镇建设用地扩张造成的生物多样性影响是认识与应对城镇化过程中的生态风险的重点问题。本文基于Countryside种—面积关系建立预测模型，分析了可持续路径（SSP1）、中间路径（SSP2）和化石燃料发展路径（SSP5）3种情景下2020—2100年城镇建设用地扩张导致的植物、哺乳类、鸟类、爬行类和两栖类区域物种多样性潜在丧失，并构建了针对中国31个省区（暂未含港澳台）、6种土地覆被类型的区域特征因子。研究结果表明，2020—2100年中国各省区植物潜在物种丧失比例预测为0.001%~0.449%，哺乳类潜在物种丧失比例为0.0005%~0.523%，鸟类潜在物种丧失比例为0.001%~3.431%，爬行类潜在物种丧失比例为0.001%~2.365%，两栖类潜在物种丧失比例为0.001%~3.924%；其中，北京、天津、上海和东部沿海省份的潜在物种丧失比例较高。城镇建设用地侵占农田产生的累积陆生生物多样性影响最大，其次是侵占适度开发利用的林地。本文构建的区域特征因子可用于评估未来新增城镇建设用地的陆生生物多样性影响。综合的区域特征因子取值在1.10×10-9~4.50×10-7 PDF/hm2之间。不同省区、不同土地覆被类型的区域特征因子具有较大差别，这强调了生物多样性变化的区域差异与分区域、分类型评估的重要性。
理解气候变化和人类活动影响下中国陆地生态系统质量的时空演变及其驱动因素，对生态系统可持续管理具有重要意义。生态系统质量评估框架的不完善和服务功能模拟的偏差是质量评估不确定性的主要来源。因此，本文发展了基于生态系统服务评估过程模型（CEVSA-ES）和“结构—功能—稳定性—胁迫”框架的生态系统质量评价体系，并分析了2003—2020年中国陆地生态系统质量的时空格局及其驱动因素。结果显示，中国生态系统质量整体呈南高北低、东高西低的格局；2003—2020年中国生态系统质量显著改善，生态系统质量指数年均增加0.28%（p < 0.01）。生态系统质量各组分的多年变化趋势存在显著差异，其中生态系统的服务功能、稳定性和结构显著改善（p < 0.01），但人类活动导致的生态压力也越来越大（p < 0.01），生态系统服务功能主导了生态系统质量的增加趋势。相对重要性分析表明，森林覆盖度增加通过提升生态系统服务功能和结构，贡献了生态系统质量增加的53%；降水增加通过改善生态系统服务功能和稳定性，解释了33%的质量增加。本文有助于深入理解生态系统质量的动态变化过程，可为中国生态系统的保护和管理决策提供支持。
黄土高原作为中国中西部重要生态屏障，对维护中国的生态安全至关重要。厘清人类活动对黄土高原生态系统服务权衡/协同关系的影响，有助于推进黄河流域生态保护和高质量发展。本文运用InVEST模型、地理加权回归等方法，在分析2000—2020年黄土高原人类活动与粮食生产、土壤保持、产水、固碳等关键生态系统服务时空格局的基础上，探讨了网格及县域尺度人类活动对生态系统服务权衡/协同关系的影响。 结果表明：① 2000—2020年黄土高原人类活动不断增强，呈“东南高、西北低”的分布特征；② 粮食产量、土壤保持量、产水量均呈增加趋势，固碳量的变化则相对稳定，总体呈“东南高、西北低”的分布特征；③ 2000—2020年黄土高原6种生态系统服务对在不同尺度上均以协同关系为主，相较于网格尺度，生态系统服务的协同关系在县域尺度的比例更高；④ 人类活动对6种生态系统服务的作用均以负向为主，人类活动会促使生态系统服务间由协同向权衡关系转变；⑤ 随着尺度的扩大，人类活动集聚程度加剧，生态系统服务分布离散程度加剧，生态系统服务对呈先离散、后集中的趋势，人类活动对生态系统服务权衡/协同关系影响的分布离散度也增大。未来应根据人类活动强度的空间分异精准实施分区管控，以提高生态保护的有效性。
青藏高原是“亚洲水塔”和重要生态安全屏障，在保障下游水资源安全与实现“碳中和”国家战略目标中皆扮演重要角色。在气候和下垫面变化背景下，该区生态系统光合作用与耗水的权衡关系及其变化机制目前还缺乏深入研究。本文聚焦植被条件较好的青藏高原东部河源区，以考虑碳水耦合的物理模型PML_V2为主要工具，借助9个涡度相关通量站观测资料提升模型的局地适用性，进而揭示该区生态系统水分利用效率（WUE）的时空格局与变化机制。 结果表明，青藏高原东部河源区生长季WUE多年均值为1.26 g C kg-1 H2O。1982—2016年该区WUE以4.3×10-3 g C kg-1 H2O a-1的速率显著增大了11.9%，亦即该区生态系统在消耗相同水分条件下，总初级生产力明显提升。基于PML_V2模型的多情景模拟试验发现，叶面积指数（LAI）对WUE变化的贡献最大（38.3%），即植被变化是导致WUE增大的主导因素；大气CO2浓度和气温的贡献次之，但二者对WUE的影响相反且几乎互相抵消。空间上，LAI是大多数区域WUE变化的主导因素，其面积占整个研究区的65%；尽管气温和降水分别是研究区东缘和西缘WUE变化的主导因素，但面积相对较少，故整体而言气候要素对WUE变化的直接影响较小。本文研究结果可为“亚洲水塔”水资源安全保障和生态安全屏障建设提供科学参考。
冰川为干旱区生态环境和社会经济发展提供不可缺少的资源和服务，定量评估冰川服务价值是合理利用和保护冰川资源、实现区域可持续发展的重要依据。本文基于Landsat遥感影像数据、气象数据和相关社会经济数据，通过构建冰川服务价值评估体系，定量评估了2000—2020年中国阿尔泰山冰川服务价值；利用第六次气候模式比较计划（CMIP6）的气候模式，探讨了2020—2100年3种未来气候情景（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5）下冰川服务价值的变化情况，主要得到以下结论：① 2020年中国阿尔泰山的冰川服务价值为36.23亿元，气候调节是该地区冰川提供的最主要的服务，其次是径流调节和淡水资源供给，三者分别占总服务价值的88.06%、8.70%、2.44%。② 2000—2020年中国阿尔泰山的冰川服务价值呈递减趋势，共减少41.95亿元，服务价值变化率为-53.66%，各流域和各县市的冰川服务价值也都处于减少状态。③ SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5 3种情景的冰川服务价值在2030年后都呈现出下降的趋势。至2100年，SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5 3种情景的冰川服务价值分别下降至11.99亿、10.07亿、6.52亿元，累计冰川服务价值损失分别为24.23亿元、26.16亿元和29.71亿元。该研究揭示了气候变化对冰川服务价值的影响，为阿尔泰山冰川保护和可持续发展提供了重要参考。
塔里木河流域是典型的干旱区河流系统，其溶解性有机物（DOM）来源组成对碳排放的影响尚未明确。本文旨在探究塔里木河流域水系溶解性有机物（DOM）组成特征及对碳排放（CO2和CH4）的潜在驱动机制。通过2023—2024年对流域内7大水系101个样点开展采样分析，结合顶空—扩散系数法测定河流表层水体CO2、CH4浓度（cCO2、cCH4）和通量（FCO2、FCH4），并利用DOM光谱吸收、三维荧光和平行因子分析等手段解析DOM来源与组成。 结果表明，流域东部开都—孔雀河DOM呈现较高芳香性（a254均值为(16.2 ± 12.6) m-1）和较强腐殖化（HIX均值为2.1 ± 0.7）特征，这与流域城市污废水和农业面源输入密切相关；西部冰川补给河流DOM腐殖化程度较低，但有着相对较高的氮、磷浓度。相关分析、偏最小二乘及随机森林分析结果表明DOM相关参数在一定程度上可以解释cCO2（R2=0.42、p<0.001）和cCH4（p<0.001）变化。与全球范围河流对比发现，塔里木河流域FCO2（均值为(203.5 ± 215.7) mmol m-2 d-1）高于其他干旱区河流（20.8~44.6 mmol m-2 d-1），但低于非干旱区河流（186.0~565.3 mmol m-2 d-1），而FCH4（均值为(1.7±10.2) mmol m-2 d-1）与温带河流（0.8~1.7 mmol m-2 d-1）大致相当，凸显了干旱区河流在夏季高温与人类活动叠加下的特殊碳排放特征。本文明确了塔里木河流域河流碳排放规律及其潜在驱动机制，填补了干旱区河流碳排放研究的空白，为区域水—碳相互作用提供了数据支持，并为流域生态保护与碳收支管理提供科学依据。
