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基于Google Earth Engine平台与复杂网络的黄河流域土地利用/覆被变化分析 被引量：15
1
作者 纪秋磊 梁伟 +5 位作者 傅伯杰 吕一河 严建武 张为彬 金朝 兰志洋 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期2122-2135,共14页
黄河流域在中国社会经济发展和生态安全方面的地位十分重要,过去几十年的自然演变和人类活动对其造成了深远影响,系统科学地认识黄河流域的环境格局变化是实现黄河流域高质量发展的重要前提。基于Google Earth Engine平台和复杂网络分... 黄河流域在中国社会经济发展和生态安全方面的地位十分重要,过去几十年的自然演变和人类活动对其造成了深远影响,系统科学地认识黄河流域的环境格局变化是实现黄河流域高质量发展的重要前提。基于Google Earth Engine平台和复杂网络分析方法,解译并分析了1986年至2018年黄河流域的连续年度土地利用/覆被变化(LUCC)。基于1000个独立验证点进行的评估显示解译的覆盖黄河流域33年的年度土地利用/覆被数据集的7个一级类的总体准确率为82.6%,15个二级类的总体准确率为74.7%。分析结果显示黄河流域的土地系统在整个研究期间呈现出复杂的时空变化,主要的LUCC模式包括:不变或很小的变化、伴随耕地流失的城市扩张、草地恢复、果园和梯田扩张和森林增加。基于复杂网络方法对黄河流域土地系统的分析表明,土地利用/覆被转移网络中的高覆盖草地、低植被覆盖地表和落叶常绿混交林与其他地类的转移较频繁,地类节点的中介中心性和度值较高,是黄河流域土地系统中的关键地类。另外与人类活动关系密切的果园和梯田、谷物耕地和城市及建设用地节点组成了较为活跃的网络社区结构,它们都有较高的结构多样性、接近中心性,这些地类之间的转移是土地系统中重要的地类转移类型。时间序列的转移网络分析表明黄河流域的土地系统在1993—1998年、2001—2007年、2011—2014年存在三个不稳定时期,这三个不稳定时期的出现可能分别由大量的农业土地开发、退耕还林还草工程和果园梯田的大量增加导致。对黄河流域的长时间土地利用/覆被动态的系统性分析提供了关于环境政策和社会经济活动对土地系统造成何种影响的见解,表明黄河流域正朝着实现农民生计安全,区域经济增长和生态环境保护的可持续发展的目标迈进,并为LUCC研究提供了新的数据处理方式和新的系统科学视角,有助于实现区域的高质量可持续发展和理解人与自然系统之间的相互作用关系。 展开更多
关键词 黄河流域 Google Earth Engine平台 复杂网络 土地利用/覆被变化
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黄河流域经济发展与生态环境压力的脱钩关系及其驱动效应分析 被引量：18
2
作者 李思雅 梁伟 +3 位作者 吕一河 纪秋磊 严建武 兰志洋 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第13期5417-5431,共15页
经济发展与生态环境的协调平衡是推动黄河流域高质量发展的重要途径之一,这对区域经济一体化高质量发展和生态环境健康可持续具有重要的现实意义。以黄河流域379个区县为研究对象,基于熵值-TOPSIS综合评价法和Tapio脱钩模型动态解析1990... 经济发展与生态环境的协调平衡是推动黄河流域高质量发展的重要途径之一,这对区域经济一体化高质量发展和生态环境健康可持续具有重要的现实意义。以黄河流域379个区县为研究对象,基于熵值-TOPSIS综合评价法和Tapio脱钩模型动态解析1990—2018年经济发展与生态环境压力的脱钩关系,引入结构分解模型(SDA)探讨影响生态环境压力的驱动因素,并运用因果诊断算法(PCMCI)推断驱动经济发展与生态环境压力脱钩的因果关联路径。结果表明:(1)黄河流域70%的区县生态环境压力处于较低压和低压,但因资源条件禀赋经济得以快速发展的内蒙古地区生态环境仍承载着较高压和高压。(2)生态环境压力主要受技术效应和经济效应驱动,技术效应的驱动作用实现经济产出并缓解了生态环境压力,经济效应的驱动作用在流域中下游地区更为突出。(3)黄河流域68.34%的区县实现了经济发展与生态环境压力的有效脱钩(强脱钩和弱脱钩),经济总量增长的同时减小了生态环境承载的压力,但黄河流域各区县经济发展与生态环境压力的脱钩类型处于动态变化之中,应防范强脱钩或弱脱钩类型的区县倒退至负脱钩类型。(4)以乡村人口和城镇化率要素为代表的人口因子有效驱动了黄河流域经济发展与生态环境压力脱钩,其中乡村人口与脱钩指数出现因果关系的频率最高,城镇化率要素与脱钩指数的因果强度最大,农业技术因子主导了最多的区县实现经济发展与生态环境压力脱钩,农业结构多样化和农业集约化缓解了经济发展对生态环境的压力。研究结果对提高经济高质量发展与生态环境保护的可持续性具有可推广的实践价值。 展开更多
关键词 经济发展 生态环境压力 脱钩模型 因果诊断 黄河流域
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基于多源数据的黄土高原陆地水循环结构变化分析 被引量：7
3
作者 安善涛 焦磊 +6 位作者 梁伟 严建武 张为彬 金朝 纪秋磊 王凤娇 杨盼 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第17期6800-6813,共14页
近几十年间,黄土高原的水循环进程在人类活动与气候变化的影响下已产生了剧烈的变化。为加深对水循环结构变化的了解与认识,利用1982—2010年的降水、蒸散发、径流、土壤储水量和社会经济用水等数据,运用Mann-Kendall趋势检验和线性回... 近几十年间,黄土高原的水循环进程在人类活动与气候变化的影响下已产生了剧烈的变化。为加深对水循环结构变化的了解与认识,利用1982—2010年的降水、蒸散发、径流、土壤储水量和社会经济用水等数据,运用Mann-Kendall趋势检验和线性回归分析方法,对黄土高原的水量平衡进行评估,且细化了组成水循环的12种水文变量,并分析了水循环各分量的变化趋势及其结构的演化规律。由于网格化的社会经济用水数据(1982—2010年)对本研究产生了较大的时间限制,因此本文注重于探究这29年间黄土高原各水文变量的变化趋势及水循环结构的演化规律。结果表明:在自然系统中,蒸散发以1.97 mm/a的速率上升(P<0.01),径流、降水和土壤储水量分别以1.01 mm/a(P<0.01)、0.77 mm/a和0.46 mm/a的速率下降。在社会系统中,社会经济用水以0.50 mm/a的速率上升,其中主要由于生活、制造业、发电和采矿用水分别以0.22、0.23、0.30 mm/a和0.01 mm/a的速率增加所导致。此外,灌溉和牲畜用水分别以0.25 mm/a(P<0.05)、0.01 mm/a(P<0.01)的速率减少。就水循环结构而言,多年平均蒸散发和社会经济用水占水循环的平均比例分别为80.95%、15.27%,并以每年0.16%、0.06%的速率逐渐升高。径流、土壤储水量的变化占水循环的平均比例分别为4.00%、-0.24%,并以每年0.24%(P<0.01)、0.02%的速率逐渐下降。随着社会经济的发展和人口的增加,区域水资源供需矛盾将进一步加剧,本研究对黄土高原水资源的科学调控与可持续利用有重要参考意义。 展开更多
关键词 黄土高原 水循环 水循环结构 水量平衡
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基于因果网络的黄河流域植被变化归因分析 被引量：2
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作者 兰志洋 梁伟 +3 位作者 傅伯杰 吕一河 严建武 纪秋磊 《地理科学进展》 CSSCI CSCD 北大核心 2022年第12期2342-2355,共14页
人类与自然耦合系统是一个充满大量非线性互馈关系的复杂巨系统。当前对系统内单要素和静态特征的研究,虽有助于理解某个时刻的系统状态,却不能完整地表达其内部不同要素间错综复杂的关联。论文着眼于黄河流域区县尺度植被变化归因(以... 人类与自然耦合系统是一个充满大量非线性互馈关系的复杂巨系统。当前对系统内单要素和静态特征的研究,虽有助于理解某个时刻的系统状态,却不能完整地表达其内部不同要素间错综复杂的关联。论文着眼于黄河流域区县尺度植被变化归因(以叶面积指数LAI作为表征植被的指标),综合利用人类—自然耦合系统多源数据和因果诊断方法,构建黄河流域LAI复杂因果网络。通过复杂网络统计方法对网络节点、结构特征进行分解,揭示影响流域LAI变化的关键要素及其空间分布特征。研究结果表明:①1990—2018年流域LAI以1.3%/a的速率增长,增长速率在空间上由东南向西北逐渐递减。②在网络视角下,降水量、气温、饱和水汽压差、农业用地、城镇化率和粮食产量为影响流域LAI变化的关键要素。③自然要素(如降水量和气温等)主导了流域内259个区县的LAI变化;社会经济(如城镇化率和粮食产量等)和土地利用类型(如林地和草地等)要素主导了流域内76个区县的LAI变化,主要集中于黄土高原且影响强度远大于自然要素。研究在人类—自然耦合系统框架下构建了黄河流域植被变化多层互馈网络,综合认知流域植被演变的自然和社会驱动力,为理解自然—社会系统复杂的互馈关系提供了一种新的思路和方法。 展开更多
关键词 叶面积指数 因果诊断 复杂网络 黄河流域
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