云贵高原地区下行短波辐射时空变化及归因分析
这是一篇关于云贵高原,下行短波辐射,Theil-Sen Median趋势分析,Mann-Kendall检验分析,小波分析,Breaks for Additive Seasonal and Trend算法,地理探测器的论文, 主要内容为下行短波辐射(Downward Shortwave Radiation,DSR)是太阳辐射的主要组成部分,是地表辐射收支与能量平衡的一个重要参量,也是陆面过程模型和区域气候模型的关键输入参数。DSR是地表与大气之间热量、水汽、二氧化碳交换的能量来源,在能源循环、水文循环和碳循环中发挥着重要作用。因此,到达陆地表面的下行短波辐射对陆地生态系统和人类社会特别重要。云贵高原地区对气候变化敏感,DSR时空变化规律尚不明晰。研究云贵高原地区的下行短波辐射时空变化及归因分析,有助于全面了解高原地区辐射变化情况和全球气候变化的响应大小,为动态监测全球气候变化、碳循环等提供理论依据。另外,DSR受大气条件(气溶胶光学厚度、云光学厚度、云粒子有效半径、大气水汽含量、臭氧含量等)和地表条件(地表反照率、地表高程)等因素影响,故本文对云贵高原地区下行短波辐射变化展开归因分析。本文主要以Global Land Surface Satellite(GLASS)产品为主要数据源,选取GLASS的下行短波辐射(DSR)数据集。结合Theil-Sen Median趋势分析与Mann-Kendall检验分析的方法研究不同时间尺度的下行短波辐射及其驱动因子的变化趋势;采用小波分析法分析不同时间尺度上DSR的周期性;采用皮尔逊相关系数,简单分析不同时间尺度的长时序驱动因子与DSR的相关性;利用Breaks for Additive Seasonal and Trend(BFAST)算法分析日均DSR的趋势分量和季节分量上的突变点的数量和时间;最后结合地理探测器量化11个驱动因子(气温、降水、10m风速、气溶胶光学厚度、总云量、气候分区、高程、坡度、坡向、经度、纬度)对年均DSR空间异质性的解释力。主要的研究结论如下:(1)1984-2018年云贵高原地区DSR年均值为176.7 W·m-2,年均DSR辐射强度在117.5W·m-2和245W·m-2之间,其强辐射区主要集中在云南省的西北以及南部,弱辐射区主要集中在贵州省东部。年际变化呈减少趋。云贵高原地区DSR变化具有明显的季节性。整体春季辐射最强,冬季辐射最弱。云贵高原地区整体月均DSR最大平均值发生在5月,最小平均值在12月。(2)1984-2018年云贵高原地区DSR变化具有明显的周期性。月均和季均DSR的主周期时间尺度为18个月(6个季度),其中月均DSR的周期约为12个月,季均DSR的周期约为4个季度。年均DSR的第一主周期时间尺度为6年,周期约为3-5年;第二主周期时间尺度为13年,周期约为8-10年。(3)1984-2018年云贵高原地区日均DSR在趋势分量和季节分量上是不稳定的。基于BFAST算法,检测日均DSR在趋势分量、季节分量上存在突变点。(4)单个驱动因子对DSR的解释力由大到小的排序为:气溶胶光学厚度(85.26%)>经度(84.48%)>总云量(76.36%)>气候分区(51.99%)>高程(32.00%)>降水(30.49%)>纬度(29.14%)>气温(19.63%)>10m风速(15.96%)>坡度(0.74%)>坡向(0.15%);各驱动因子对DSR的影响不是相互独立的,也不是简单的叠加。双因子对DSR变化的交互作用显著,双因子增强或非线性增强;风险探测器显示下行短波辐射随着气溶胶光学厚度、纬度、总云量的增加而增强,随着经度、高程的增加而减弱。
净初级生产力（NPP）视角下的湖北省景观特征演变及其管护策略研究
这是一篇关于景观特征评估,景观特征类型变化,NPP,邻域代理法,地理探测器的论文, 主要内容为生态文明建设背景下,我国进入了以实现“双碳”目标为重点战略方向的关键时期,中共中央提出着力建设绿色发展的美丽中部,加快建成湖北省中部地区崛起战略支点,突出强调湖北省景观特征与生态系统固碳释氧能力的重要性。深入分析湖北省景观特征的演变过程,有助于我们理解湖北省景观发生变化的原因、特点以及未来可能产生变化的趋势。在研究景观特征演变的同时,判断植被净初级生产力(Net Primary Production,简称NPP)对景观特征变化的响应状态,探究两者之间的潜在联系,能够进一步以提升景观NPP为目标,进行系统的景观管护。本文将景观特征评估作为监测景观特征演变的工具,通过邻域代理法计算湖北省每五年以及二十年间景观特征类型变化区域内的NPP变化,利用地理探测器模型分析其驱动因子,判断景观特征类型变化过程中NPP的响应状态。分析景观特征演变的特点及规律识别出未来湖北省的重点景观管护区域,基于不同的NPP响应状态对景观管护提出了几点建议。本研究主要结论如下:(1)湖北省景观特征变化主要发生在景观特征类型交界处,表现为两种景观特征类型之间的相互转变,净初级生产力(NPP)响应状态为上升与下降相互交错。景观特征类型的边界处体现出复杂的过渡性特征,即丘陵与平原之间存在的森林农田混合景观特征,高海拔山地与中低海拔丘陵之间存在的森林灌丛混合景观特征。土地覆盖作为这一过程中净初级生产力(NPP)的主导驱动因子,由于各用地类型本身NPP不同——林地>灌丛>耕地,因此当耕地与灌丛或耕地与林地、林地与灌丛之间发生相互转变的时候,NPP体现出上升与下降相互交错的响应状态。(2)2020年湖北省首次形成了以武汉市为中心的低海拔平原流水地貌城镇村镇农田中GDP景观类型。该景观特征类型的产生,主要由于景观特征中土地覆盖C8大类(不透水面)的占比超过30%,同时该地区经济高度聚集,城镇化率高,使得城市系统在自然系统中体现出了自己独特的风貌。未来湖北省将打造襄阳、宜昌两大都市圈作为湖北省副中心,该区域也将产生其独特的城镇村镇类景观(3)湖泊湿地等水生态资源,2000-2020年经历了从破坏到保护的过程。破坏性措施——围湖造田,将水体变为耕地,提高了区域内整体NPP;保护性措施——退耕还湖,将耕地返还成水体,导致了NPP下降。可见在河湖景观特征类型附近,景观管护的目标与提升NPP的目标产生了冲突。在管护河湖湿地景观的同时,为了遏制NPP下降,应当推进退耕还湿建设,营造湿地生态系统,通过建造营造水源涵养林增加林地面积来提升景观内总体NPP。(4)省域尺度进行景观管护的建议将景观特征评估作为管理景观变化的工具分析景观特征演变的特点,在现状景观特征分类图基础上,根据景观特征演变的三大特点——交界处易变性、城镇景观潜在性、河湖景观恢复性,将景观分为景观特征敏感区、景观特征生成区、景观特征恢复区。在相应区域内,结合国土空间生态修复分区、新型城镇化建设等政策指导,确定二级分区——景观重点管护范围。最终根据湖北省“三线一单”区划图,确定最终景观管护单元,以“三线一单”中划定的优先保护单元、重点管控单元、一般管控单元确定管护优先级,分析景观资源、突出问题、潜在变化风险、NPP响应状态以及相应的景观管护目标提出景观管护建议。
中国对外贸易韧性测度与影响因素研究
这是一篇关于对外贸易韧性,空间差异,地理探测器的论文, 主要内容为随着疫情的反复和政治格局的演变,各国的贸易经济呈现低迷态势。并且随着疫情的复苏和全球价值链的进一步深化,我国各区域对外贸易在面对风险冲击时的“长鞭效应”越来越成为制约当地经济发展的重要因素之一。作为拉动经济增长的三驾马车之一——贸易经济,其是否实现健康发展将决定我国能否有效降低对外风险敞口,实现经济稳步增长,稳定“双循环”新发展格局。而经济韧性实质上则是经济系统受到外部风险冲击时稳定原有发展甚至演化出一种新的发展模式的能力,因此提升国家对外贸易韧性目前已成为我国乃至其他国家对外贸易安全和健康发展的突破路径之一。然而,当前国内关于对外贸易韧性的研究还较为缺乏,因此在新形势下推进我国对外贸易韧性的研究不仅可以为我国各区域对外贸易的发展提供理论突破,而且可以进一步丰富我国关于经济韧性的研究。本文在系统分析中国对外贸易及经济韧性相关理论、测度和影响因素的基础上,结合我国贸易的发展现状从贸易抵抗力与恢复能力——贸易重构与组织能力层面构建了中国对外贸易贸易韧性的评价指标体系,运用熵权法计算得出我国各地区2010-2019年的贸易韧性值并进行区域差异分析,进而运用泰尔指数及分解法进行区域空间差异分析,最后结合相关文献科学选取了十个影响因子,并运用地理探测器对各区域对外贸易韧性发展的影响因素进行了较为精准的探测。实证研究结果表明:(1)各省份的贸易韧性具有较大差异,贸易韧性得分较好的区域主要包括北京、上海、广东、浙江、江苏等经济发达、科技创新能力、制度创新强的地区,但包括天津在内的其他东部地区与之相比还有较大差距;近年来,重庆和四川贸易韧性开始显著上升,但其他西部地区贸易韧性在全国领域依旧得分最低。(2)中国对外贸易韧性的总体差异、区域内及区域间差异均呈不断缩小的趋势。通过对中国对外贸易韧性空间差异的泰尔指数分解可以发现:这种差异主要来源于区域内差异,而区域内差异主要由西部和中部地区的省际差异引起。(3)当下影响中国对外贸易韧性的因素是多源的,整体来看进出口贸易额、一类开放口岸数量等对贸易抵抗性和恢复性的解释度最高;对重构能力解释度最高的因子为跨境电子商务综合实验区数量和财政科技支出水平。(4)通过对比2010年和2019年影响各区域贸易韧性的因素发现:财政规模、财政风险、市场容量、市场潜力、互联网普及率、跨境电商发展水平、科技发展水平、教育投入水平均在1%的水平下显著;贸易结构在5%的水平下显著;而产业结构无论在2010年还是2019年均不显著。(5)各影响因素交互项在2010-2019年十年间作用力明显提升,唯有跨境电商与各因素的交互作用在减弱。基于上述分析,本文将分别从改善我国对外贸易韧性发展不平衡性以及有针对性地提升中国及各区域对外贸易韧性两个层面出发提出相应的政策意见。
基于NPP与RUE的陕西省土地退化研究
这是一篇关于土地退化,NPP,RUE,地理探测器,陕西省的论文, 主要内容为土地是人类赖以生存的基础,由于气候变化和人类活动等综合因素影响下,土地退化的状况不断加剧,致使生态环境不断的恶化,给我国社会和经济发展带来巨大隐患。本文以陕西省为研究区域,运用了CASA模型,一元线性回归,相关性分析等方法,利用陕西省2000-2020年的NDVI,植被覆盖,气象等序列数据,研究了陕西省近20年间的植被净初级生产力(NPP)、植被降水利用率(RUE)时空变化情况,综合两者的趋势变化特征,判断陕西省的土地退化特点、类型,并运用地理探测器模型进行了退化原因分析。结果表明:(1)陕西省2000年-2020年,多年NPP均值的范围是0-1114.38g C.m-2.a-1,陕西省NPP的空间分布规律为由南向北,逐渐递减,NPP出现下降趋势的区域,经济活动较为频繁。近20年间,NPP呈波动式上升趋势,表明陕西省整体的植被质量向好。陕西省多年RUE均值范围为0-1.82,最低值出现在城市中心区域,最高值出现在山区常绿阔叶林及其与落叶阔叶混交林聚集地区。除关中城市群地区之外的研究区,RUE呈现中间高,向两边逐渐递减的分布规律,与陕西省中间平坦两边陡峭的地形相吻合。(2)陕西省NPP以及RUE趋势变化情况为:陕西省整体的NPP趋势斜率均值为8.23。NPP具有显著下降趋势的面积为563.5km2,不显著下降的面积为1056.75km2,NPP保持不变地区的面积为2426.5km2,NPP具有不显著提升趋势面积为7044.25km2,具有显著提升趋势的面积为205040.5km2。陕西省整体的RUE斜率slope均值为0.0097,说明陕西省的植被降水利用率在整体上呈微弱上升趋势。RUE具有显著下降趋势的面积为447.75km2,不显著下降的面积为9643km2,RUE保持不变地区的面积为2426.5km2,RUE具有不显著提升趋势面积为89563.75km2,具有显著提升趋势的面积为114140.5km2。(3)在研究时段内,陕西省整体的土地退化情况得到明显的改善。陕西省土地发生严重退化的区域主要集中在关中的城镇扩张地区,轻微退化的区域主要集中在陕南地区。陕北发生退化的面积有所下降,关中严重退化面积多,陕南轻微退化面积多。陕西省土地严重退化面积1634.25km2,土地轻微退化区域面积为2236.75km2,保持不变的区域面积是2426.5km2,轻微改善的区域面积是6295.75km2,显著改善的区域面积最大,是203628.25km2。(4)本文中陕西省土地退化类型情况为:土地沙化的面积为6.74km2,水土流失的面积为218.89km2,盐碱化的土地面积为484.35km2,土地污染的面积为555.04km2,土地损毁的面积为709.30km2,土地贫瘠化的面积有1676.91km2,保持不变的土地面积有2272.20km2,轻微改善的土地面积为5994.36km2,显著改善的土地面积为192983.32km2。(5)根据地理探测器结果可知,2000年的土地利用q值为0.082,2020年的q值为0.136,且两者的P值都为0,显著性很高。因子交互探测的结果XTULI2000∩XTULI2020的q值为0.1698,表明人为因素对土地退化的影响权重为16.89%。
承德市接坝区生态脆弱性时空分布及驱动因素研究
这是一篇关于生态脆弱性,空间主成分分析,地理探测器,承德市接坝区的论文, 主要内容为承德市接坝区处于半干旱向半湿润过渡区和典型农牧交错区,随着全球气候变化、人类活动和自然灾害等因素影响,该区域出现土地荒漠化、生物多样性锐减和水资源短缺等一系列环境问题,打破了生态系统的平衡,加剧了人类社会与生态环境之间的矛盾,阻碍了区域可持续发展和生态文明建设。本文以承德市接坝区作为研究对象,基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度模型构建生态脆弱性评估体系,运用空间主成分分析法计算该区域2000、2005、2010、2015、2020年不同时期的生态脆弱指数(EVI),并对其进行标准化处理,其结果按照等间距分割法分成微度(0≤EVI<0.2)、轻度(0.2≤EVI<0.4)、中度(0.4≤EVI<0.6)、重度(0.6≤EVI<0.8)和极度(0.8≤EVI≤1.0)5种脆弱等级。分析土地利用类型、不同区域(围场满族蒙古族自治县、丰宁满族自治县和隆化县)脆弱等级占比,基于生态脆弱综合指数评估不同时期脆弱性大小。基于转移矩阵和重心迁移模型分析不同脆弱等级相互转化面积、重心迁移方向,运用地理探测器模型分析单项指标因子影响生态脆弱性空间分布能力和因子间相互作用影响生态脆弱空间分布能力及作用类型,并将植被净初级生产力作为指标,利用机器学习中的特征排序算法对3个村庄(二道营村、三复兴村和套鹿村)进行脆弱性验证。通过上述研究,本文得出主要结论如下:(1)依据生态脆弱性评估遵循的科学性、综合性、可操作性和动态性原则,最终选取了高程、坡度、地形起伏度、年均气温、年均降水量、土壤侵蚀强度、归一化植被指数、生物丰度指数、人口密度和GDP密度构建承德市接坝区生态脆弱性评估体系。(2)承德市接坝区生态脆弱性空间分布整体呈现自西北向东南方向递增。耕地、林地、草地和未利用地中脆弱等级以中度、重度为主,建设用地以重度、极度为主,水域以重度为主。围场满族蒙古族自治县生态脆弱等级以中度为主,丰宁满族自治县以中度、重度为主,隆化县以中度、极度为主。(3)2000-2020年期间,承德市接坝区脆弱等级以中度和重度为主,转化方向主要是由重度向中度转化(占比为12.05%),自2010年以后,该区域生态环境得到持续改善;生态脆弱等级微度、轻度、中度、重度和极度的重心迁移分别整体向东(104.09m)、东南(164.09 m)、西南(117.67 m)、东北(149.27 m)、西南(224.00 m)方向移动,生态脆弱性重心迁移整体向西南方向移动,迁移距离为372.46 m。(4)年均气温、高程和土壤侵蚀强度是影响承德市接坝区生态脆弱性空间分布的主要驱动因素,然而,指标因子影响不同村庄脆弱性空间分布能力存在差异。归一化植被指数、高程、坡度和人口密度是影响三复兴村的植被净初级生产力能力最强的4项指标因子;影响套鹿村的植被净初级生产力能力的最强4个指标因子是归一化植被指数、土壤侵蚀强度、高程和坡度;影响二道营村的植被净初级生产力能力的最强4个指标因子依次是高程、人口密度、GDP和归一化植被指数。
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