气候变化显著影响中国干湿过程与格局,直接关系农业和水资源适应性管理、土地荒漠化防治、空间生态修复等管理决策。当前研究多聚焦于干湿气候要素变化,缺乏对地域系统动态演变及其非线性响应的定量揭示和解析。本文基于1961—2020年全国气象站点数据,系统量化干湿格局对气候变化响应的非线性特征。结果表明,1961—2020年6.98%的区域生态地理干湿区类型发生转变,其中4.95%的区域向相对更加湿润的类型转变。湿润区和半干旱区面积显著扩张,半湿润区和干旱区面积显著缩减。20世纪90年代后期湿润区和半湿润区变化趋势发生转折,其中华北湿润区收缩由降水减少主导,青藏高原则受潜在蒸散增加趋势驱动。同期干旱区退缩速率减缓,与华北西部干旱化以及西北地区变湿速率减缓有关,均受降水趋势的主导影响。研究揭示了气候变化下干湿格局的非线性响应特征,可为区域气候韧性提升提供科学依据。
干旱级联传播严重制约区域水资源可持续利用,但目前仍缺乏长链式干旱传播阈值动态演变规律的定量刻画,且阈值变化的多过程耦合驱动机制尚未明晰。本文以蒙古高原为研究区域,集成标准化降水指数(SPI)、标准化径流指数(SRI)和标准化土壤水指数(SSI)、游程理论、Copula函数模型与机器学习方法,系统解析了1982—2021年干旱级联传播阈值时空动态及其驱动因子。结果表明:1982—2021年研究区超过30%区域的SPI、SRI与SSI均变干,其变干速率分别为-0.25/10a、-0.19/10a和-0.34/10a。SPI及SRI呈现“高频次—短历时—低强度”特征,SSI呈现“低频次—长历时—高强度”特征。干旱传播遵循“气象干旱→水文干旱→土壤水干旱”级联路径,平均传播时间分别为2个月和9个月。干旱级联传播概率呈现“等级正相关、强度负相关、路径衰减性”的三重特征。蒙古高原山区及林地的传播阈值较低,耐旱性较强,中部荒漠—典型草原过渡带传播阈值较高,容易引发级联效应,呈现“边缘低敏感—内部高敏感”的特征。分别有60%和49%区域的SPI→SRI和SRI→SSI传播阈值呈上升趋势。此外,降水主导SPI→SRI传播(贡献率44%),土壤含水量(贡献率60%)成为SRI→SSI传播的关键瓶颈,NDVI、潜在蒸散发与温度协同调控边缘过渡带级联风险。研究结果可为干旱半干旱区级联干旱精准预警提供依据,同时为降低干旱传播对生态系统的负面影响,实现区域生态及农牧业可持续发展提供理论参考。
随着全球气候快速变暖和大气污染物排放的增加,城市臭氧污染事件频发,严重威胁人类健康。臭氧的形成受污染物排放和气象条件等多种因素的复杂影响,导致当前臭氧浓度预报精度普遍不高。本文基于环境质量监测站观测数据、气象再分析资料和排放数据,利用站点的空间关系构建无向图,建立了基于GCN-GRU的时空图卷积模型,对长三角地区24个典型城市的臭氧浓度时空格局进行模拟。结果表明:① 基于GCN-GRU的时空图卷积模型在MAE和RMSE指标上分别较常规统计模型和机器学习模型优化降低了17.7%和16.3%;② 在针对高臭氧浓度污染事件的案例模拟中,模型能够较好地捕捉臭氧浓度观测值的周期性变化及关键转折点(r = 0.735、p < 0.05),并准确反应区域臭氧浓度的空间变化特征;③ 模型模拟的2015—2023年研究区臭氧浓度呈现波动上升的特征,年均增速达0.56 μg m-3 a-1(p < 0.05),与观测值呈现的变化特征基本一致,且模拟与观测的臭氧浓度在空间分布上均呈现出内陆地区逐渐上升,而沿海地区逐渐减弱的空间差异特征。本文为长三角地区臭氧浓度的精准预测及污染防治政策的制定提供了科学依据。
科尔沁沙地是中国四大沙地之一,位于中国东北平原西部和内蒙古自治区东南部,开展土地沙化时空变化格局及驱动因子研究是科学开展防沙治沙工作的重要基础。本文基于Landsat遥感影像反演土壤沙化指标,以气象、NDVI、DEM和土壤质地等数据计算土壤风蚀强度,采用Slope趋势分析和Pearson相关分析等方法,揭示科尔沁沙地1991—2020年土壤沙化时空分布格局及其对土壤风蚀的响应。结果表明:① 1991—2020年科尔沁沙地土地沙化呈现逆转趋势,沙化逆转区域面积占研究区总面积的71.27%;沙化呈现加剧趋势的面积占比为17.54%,呈零星分布状态。② 1991—2020年科尔沁沙地土地沙化变化与土壤风蚀强度变化基本一致,呈现先增加后减少的趋势。③ 沙化进程中风力侵蚀起主导作用区域中,人为活动影响区域占比66.36%。风蚀减弱与沙化逆转区域,人类活动积极影响显著,占78.34%;风蚀增加与沙化加剧区域,气候变化贡献(57.69%)大于人类活动(42.31%),二者分布相邻,主要位于北部科尔沁右翼中旗、通榆县西部与科尔沁区。研究通过分析近30年科尔沁沙地时空分布格局演变及其与风蚀强度的响应关系,为科尔沁沙地沙化防治工作提供理论依据与科学指导,助力该地区生态环境的持续恢复与改善。
白鹤滩水库库区是金沙江下游产输沙强度最大的区域,库区入汇的多条支流含沙量偏大,支流来沙带来的河口段及干流库区泥沙淤积对于水库运行和局部水生态环境有重要影响。本文以当前金沙江流域含沙量最大的支流黑水河为研究对象,基于流域全序列的降雨、径流和泥沙观测资料,详细解析了流域水沙输移及其变化特征与主要影响因素,建立了流域高精度的分布式侵蚀产沙模型,开展了产流产沙过程模拟,结果表明:① 黑水河流域降雨径流量增大的趋势性不显著,受水土保持工程的影响,2001—2020年输沙量均值相较于1981—2000年减少约214万t,减幅达到34.5%;② 降雨是流域主要的产沙驱动因子,降雨量、落区、强度和过程均会影响产沙和输沙,流域中下游普格至宁南段的强降雨更容易导致宁南水文站的强输沙;③ 计算出2021—2023年黑水河流域径流偏枯,平均年径流量为16.8亿m3,平均年输沙量为164万t,径流偏枯导致输沙量较多年平均值偏少65.3%。
作物种植温室气体减排是应对气候变化、实现农业可持续发展的重要举措。本文基于1993—2020年农业农村部全国农村固定观察点追踪调查数据(FORS)和团队一手调研的中国农村发展调查数据(CRDS),运用C-D生产函数、生命周期评价法分别核算了农业全要素生产率和农户作物种植温室气体排放强度,并采用双向固定效应模型实证考察了两者间的关系。研究发现,在当前技术条件和管理模式下,农业全要素生产率与作物种植温室气体排放强度之间呈现反弹波动特征,最优农业全要素生产率低于农业全要素生产率均值,意味着农业全要素生产率持续提高已引发作物种植温室气体排放强度的“反弹效应”。经过一系列稳健性检验后,上述结论依然成立。调节效应分析表明,更高的受教育水平、人均收入和劳动力投入量均可以显著加强农业全要素生产率对作物种植温室气体排放强度的影响;九大农区的异质性结果显示,各农区均呈现出与基准回归一致的反弹波动特征,但其拐点差异较大。基于研究结论,本文认为应加强农民教育与培训、优化农业种植结构,并制定因地制宜的作物种植温室气体减排策略,在提升农业全要素生产率的同时警惕温室气体排放强度的“反弹效应”。
城市土地利用变化和产业用地空间重构是碳排放的关键驱动源,解析其内在作用机制对碳中和目标下的国土空间治理具有重要理论价值。本文以广州市为例,创新性融合POI核密度分析与随机森林算法构建了高精度产业用地空间识别模型(分类总体精度达72%),并耦合支持向量回归(SVR)、随机森林回归(RFR)与对数平均指数分解法(LMDI),系统揭示了2012—2022年广州市产业用地空间演进与碳排放的关联特征及其驱动因素。研究表明:① 广州市建成区呈现显著外延式扩张特征,面积从1091.95 km2增至1370.87 km2,碳排放量从6764.60万t增至8431.12万t;② 广州市产业用地空间与碳排放呈现出“混合区域主导—工业、商业、居住区高碳排—公共服务区低碳排”的关联特征,工业区碳排放总量增长但强度下降,商业区、居住区呈现总量和强度均增长的态势,公共服务区碳排放总量及强度仍处于较低水平;③ 基于“自然—经济—空间”多维分析框架,融合遥感光谱、社会经济与景观形态指标构建的RFR模型,对碳排放的拟合精度最优(R2=0.86);④ 碳排放驱动机制呈现出显著异质性,工业区受产业活动强度与用地规模主导,商业区与居住区由社会经济活动与人口密度驱动,公共服务区与商业活动存在“绑定效应”。本文为多中心城市结构优化、绿色产业集聚发展及精准碳减排政策制定提供科学支撑。
多尺度社会水循环碳排放特征及未来演化趋势对于实现水循环低碳可持续化具有重要意义。首先,基于水—能—碳关系,从宏观到中微观视角提出“自上而下”的社会水循环碳排放核算方法;其次,基于深度学习—非线性动力系统耦合模型,从微观到中宏观视角提出“自下而上”的社会水循环碳排放预测方法;最后,对2009—2022年甘肃省不同尺度下的社会水循环碳排放量进行测算,并对2023—2035年甘肃省不同尺度下的社会水循环碳排放趋势进行预测和分析。结果表明:① 2009—2022年甘肃全省社会水循环碳排放呈先稳定增长后波动减少的态势;多数地级市社会水循环碳排放表现为波动减少与趋于稳定状态,仅酒泉市与嘉峪关市表现为波动增长;县域社会水循环碳排放呈“两头低、中间高”的空间分布格局。② 深度学习—非线性动力系统耦合模型在社会水循环碳排放预测方面表现出良好的鲁棒性与通用性,从时间角度与空间角度来看,其均优于传统的动力系统模型与灰色预测模型。③ 在人口流失与用水结构优化的影响下,甘肃社会水循环碳排放达峰时间较早,已于2012年达到峰值,且多数地级市达峰时间集中分布在2011—2013年。
城市间经济贸易收益与碳排放代价的不均衡匹配会导致碳排放治理责任的不公平转移,但是现有治碳责任分配路径并未充分考虑跨城市贸易与碳转移下的碳不公平格局。为此,本文以长三角城市群为例,基于市级投入产出表与直接碳排放,使用环境投入产出模型、Tapio脱钩模型、随机森林以及Shapley值等方法,揭示城市群内因碳不公平关系导致的收益分异,以碳不公平格局和“社会—经济—生态—公平—效率—可持续”多维度指标体系表征城市利益特征,构建合作博弈模型,实现长三角城市群碳配额分解。结果表明:① 在区域经济活动与碳转移过程中,上海是碳密集产品投入产出的重要节点;江苏省与安徽省内部碳转移规模较高,但前者对外经济转移较后者更强;浙江省内转移量较低,但却与上海保持更紧密的经济及碳转移联系。② 在碳不公平格局中,高收益城市整体呈现出环绕省内中心城市的圈层式布局,低收益城市则多处于地区外围。Shapley值结果显示“江浙沪”二省一市联盟更容易在区域治碳博弈中获得超额收益,但自由竞合的惯性会导致碳配额最终向头部城市倾斜,加剧“马太效应”。③ 基于碳不公平格局的碳配额方案同时照顾到高收益与低收益城市的碳减排压力与需求,并且二者的优势互补合作也将产生更多的发展利益。碳公平视角下的碳配额路径能对地区内碳密集型城市施加更有效的碳排放约束,为地区整体实现“双碳”目标提供有力支撑。
随着人类活动与全球变化对生态系统的影响日益加深,生物多样性足迹作为评估生物多样性损失及影响因素的重要工具快速兴起。然而,不同尺度的研究内容存在交叉重叠,且评估范式尚未兼容等问题较为突出,亟需通过系统梳理与比较研究加以解决。本文首先辨析了多种生态环境足迹的概念与量化原理,并基于全球、国家、地方行为主体3个尺度比较了生物多样性足迹的研究视角、指标选取、评估方法及核心研究结论。从全球尺度看,研究主要采用物种—面积关系模型、投入产出模型、生命周期评价等方法,揭示全球商品生产消费网络引发的生物多样性损失及其跨国转移规律,并通过共享社会经济路径(SSPs)预测不同情景下的生物多样性足迹变化趋势;在国家尺度,多采用投入产出模型与土地利用变化分析,识别开发建设、生产活动中对生物多样性构成威胁的主导产业与经济部门;而在地方行为主体层面,研究整合生命周期评价与生态学方法,评估其在投资配置、生物资源获取、生产干扰、污染排放及消费行为等环节产生的本地生物多样性影响及跨尺度关联。最后,本文提出,未来研究应聚焦指标体系、理论模型与政策调控等层面的协同衔接,进一步推动生物多样性足迹的理论完善与实践应用。
自然保护地是生态文明建设的核心载体,而自然保护地政策是引导人类保护和永续利用自然资源,协调人地关系,实现可持续发展的重要保障。本文基于公共政策地理学的理论视角,构建了“政策结构—政策工具—政策效力”三维分析框架,通过社会网络分析、内容分析及政策一致性指数模型等方法,分析了1982—2021年中国自然保护地政策的演化格局及变迁逻辑。结果表明:① 政策演进历经了萌芽初探(1982—1993年)、体系构建(1994—2012年)和体系完善与深化(2013—2021年)3个阶段,呈现从“数量扩张”向“高质量发展”的范式转变。② 政策类型以通知、意见等规范性文本为主,政策主体集中于生态环境部、国家林业和草原局、住房和城乡建设部等部门,跨部门协同深度和广度不足。③ 政策工具类型丰富,但在使用上呈现出结构失衡现象,环境型政策工具占比最大;政策工具联合使用经历了点状联系、结构优化和网络协同格局形成3个阶段。④ 政策效力普遍较高,政策质量相对良好,为促进生态保护、提高管理水平和自然保护地建设质量、协调开发与保护关系等提供了重要支撑。本文不仅有助于拓展公共政策地理学“人地关系”研究要旨的理论边界,同时也能在一定程度上为自然保护地体系建设提供决策参考。
本文以长江经济带107个地级及以上城市为研究样本,采用耦合协调度模型、空间自相关模型与面板向量自回归模型,分析了其2009—2023年生态韧性与生态效率的协调性及互动效应。结果表明:① 2009—2023年长江经济带城市生态韧性呈现出波动上升的趋势,由2009年的0.1242上升至2023年的0.1709,年均增长率为2.31%;在空间上展现出“南高北低”的格局特征。城市生态效率呈现逐年上升的特征,由2009年的0.1960上升至2023年的0.5475,年均增长率为7.61%;在空间上展现出“下游地区>中游地区>上游地区”的格局特征。② 长江经济带城市生态韧性与生态效率的协调度波动上升,由2009年的0.3818上升为2023年的0.5329,年均增长率为2.41%;且呈现出“下游地区>中游地区>上游地区”的空间格局特征。③ 长江经济带城市生态韧性与生态效率的协调度存在空间正相关,但集聚强度呈衰减趋势,具体表现为,上游地区新兴集聚区萌发,而下游地区集聚范围呈收缩态势,特别是安徽地区低—低集聚区大幅缩减。④ 长江经济带城市生态韧性与生态效率存在动态交互效应。二者互为Granger因果关系,对彼此的影响呈波动态势,但整体仍是积极影响,而相较于彼此的交互影响作用,城市生态韧性与生态效率对各自的影响效应更强。
迄今为止,海洋政治地理领域尚未形成统一的研究范式,且中西方理论对话相对匮乏。本文选取截至2025年5月西方14种英文期刊发表的369篇论文以及中国知网收录的156篇相关论文,通过文献计量分析和系统阅读,对海洋政治地理研究的现状进行了全面梳理。研究归纳出6个主要议题:海洋本体论、海权与地缘战略、主权争端与海域划界、移民与海洋边界管控、政治生态与海洋环境保护、海洋治理与空间规划。从区域分异的角度看,不同海域的研究议题有所差异,大体形成了“三洋两海”的格局。基于政治地理学理论视角,本文提出了海洋政治地理的定义,构建了基于“资源—划界—战略”与“政治(权力)—海洋本体”的海洋政治地理分析框架。论文探讨了未来海洋政治地理研究的主要方向,围绕理论创新、多尺度研究及特殊海洋空间的研究议题,提出有待深化研究的领域。
统筹发展与安全是推动边境地区高质量发展、防范化解重大风险的关键路径。本文基于“发展—安全”统筹导向解构边境地域功能类型,以中国云桂边境地区为例,采用投影寻踪聚类模型测度边境地域功能水平,借助系列时空组合和映射模型探究其演进过程并进行分区优化。结果表明:① 云桂边境地域发展功能与安全功能具有时空负向关系,由强权衡逐渐转至协同,呈现云南段高、广西段低的分异格局,区域差异源自两段的省际发展不均衡。② 边境地域功能适配性呈上升趋势,发展与安全功能的耦合协调和匹配程度逐渐加强;地域功能适配性以云南段较优,沿边口岸与中心城镇地区最佳。③ 云桂边境地域功能由低等级向高等级跃迁,具备收敛于均衡水平的能力,广西段的收敛速度高于云南段,但收敛过程存在一定的时空惯性与空间依赖。④ 基于主导功能将云桂边境地区划分为战略腹地、开放前沿和安全屏障3种空间,各类空间辅以维护、提升和重构措施,最终集成管理划定8类边境功能区并提出优化路径。打造稳定的安全功能区、构建宜居的发展功能区和培育绿色的开放功能区,是优化边境地域可持续发展格局的重要途径。
阿富汗自古便是多元地缘体互动博弈的重要场域,是解析多元地缘体双层博弈塑造地缘环境的典型国家。地缘环境研究议程中地缘体、地缘环境与国(内)际政治的互动存在明显的视角和方法缺位。鉴于此,本文援引双层博弈搭建地缘体国内外互动的地缘环境分析框架,探讨2018年1月19日—2021年8月15日以阿富汗国内加尼政府与塔利班为起点的多元地缘体双层博弈下的国别地缘环境变化过程。结果表明:① 阿富汗国别地缘环境变化是多元地缘体国内外双层博弈的必然结果,国内关键地缘体的权力斗争是双层博弈的运作中心,国际层的大国博弈是双层博弈的地缘框架,地缘体利用地缘环境要素作为双层博弈的投射媒介和互动工具,国内和国际地缘环境在双层博弈下得到更新与重塑;② 加尼政府和塔利班是阿富汗国内博弈的核心地缘体,巩固政权和光复酋长国分别是二者的根本博弈目标,加—塔受到动态化的利益驱动“游走”于国际和国内地缘体网络,为谋求国内外政治机会和生存空间互为对方在不同尺度、不同领域设置博弈障碍;③ 阿富汗国内外双层博弈与国内外地缘环境具有明显阶段化特征,《多哈协议》前后2个阶段的多元地缘体博弈的手段内容形式复杂多样,地缘环境分别表现为“内乱外压”和“内崩外斗”;④ 受到复杂的多元地缘体、破碎的地缘环境、动态化的国内外政治等的共同裹挟和制约,阿富汗国家整体对外政策始终缺乏连贯性,难以以一致的战略姿态参与国内外政治互动。文末从双层博弈模型适用性、研究展望、对中国的启示作出讨论。
地球系统韧性受到严重破坏,正迅速远离全新世稳态。在提升地球系统韧性和人类福祉双重需求的驱动下,行星边界(PBs)和安全公正运行空间(SJOS)概念框架应运而生。近年来,虽然PBs和SJOS框架不断完善,但在实际应用中,缺乏尺度匹配的安全公正边界、科学且公平的尺度推绎方法、跨尺度联动及多过程复杂交互机制的认知,难以实现从全球到局地的协同治理。本文梳理了PBs和SJOS的框架演变、边界、状态及其尺度推绎原则及方法,构建了地球多等级嵌套的人—地耦合系统,揭示其大洲、国家、区域、城市及局域景观的跨层级结构范式,探讨其在物质循环、能量流动及国际/国内贸易的连接下的空间约束、累积、级联效应,分析多过程权衡、正向协同等潜在情景,理解其跨尺度交互机制。本文提出尺度推绎通过应用或组合历史责任、承载力和景观模拟等方法,达成目标导向、公平的资源分配与因地制宜的区域可持续治理目标,考虑潜在跨尺度关联及交互作用,避免负向空间级联及不可逆风险。未来研究应结合历史责任、承载力及社会—经济贡献等方案,科学地推绎多尺度区域治理责任,模拟多尺度人—地耦合系统的可持续情景,基于科学—政策—实践的协同治理,实现中国可持续发展。