东江流域1980—2020年森林时空演变特征及水源林改造潜力分析

东江是粤港澳大湾区最重要的水源地，担负着香港、深圳和广州3个超大城市的供水任务。东江流域光、热资源充足，雨量充沛，是中国森林覆盖率最高的地区之一，其自1980年以来由于自然因素、政策和经济发展等原因，流域的土地覆盖发生了显著变化，尤其是东江流域面积占比最大的森林的变化更加明显。因此，如何科学规划设计造林工程，依据潜力分析改造水源林已成为社会热点问题。该研究基于1980—2020年东江流域30 m分辨率的土地利用、土壤等数据，结合东江源测站数据和社会经济指标数据，利用空间分析和因子分析等方法，探索东江流域1980—2020年森林覆盖的时空变化及驱动机制，同时对水源林改造的未来潜力进行了分析。(1)1980—2020年东江流域森林持续减少，总减少量为998.81 km²,变化多集中于南部和北部，流域北部大量林地转化为耕地，流域南部大量林地转化为城乡、工矿、居民用地；(2)1980—2020年，影响林地面积变化的因素中，常住人口数量、人口密度、GDP、第二和第三产业产值、工农林业产值、社会消费品零售总额、固定资产投资额、城镇登记失业率等因素占主要成分；(3)东江流域未来...     

1986—2021年粤港澳大湾区自然岸线时空变迁及保护对策

粤港澳大湾区是支撑国家发展的重要区域。系统分析粤港澳大湾区岸线资源开发利用总体态势，制定科学的自然岸线保护和控制策略，对于支撑新时期粤港澳大湾区高质量发展具有重要意义。研究提出了自然岸线分级分类体系，利用多源遥感解译与现场踏勘相结合的方法，对近40年大湾区自然岸线进行提取，分析自然岸线时空变化情况，并探讨大湾区自然岸线空间管控策略，为联动大湾区多部门、多地区的可持续发展提供技术支撑。     

基于遥感和GIS的江苏滨海地区湿地信息提取及动态变化分析

掌握湿地分布及动态变化特征能够为更好地保护湿地提供科学依据。以江苏省滨海湿地为研究对象,对研究区1992年、2002年、2012年3个时期的遥感数据进行处理,利用最大似然法分类提取湿地信息,研究滨海地区的湿地信息、动态变化并对驱动因子进行分析。结果表明江苏滨海湿地总面积呈减少趋势,其中人工湿地所占比重增加了22.43%,自然湿地所占比重则相应减少,此外自然湿地呈现以獐茅、盐蒿群落大幅度减少以及米草先大范围扩散后相对稳定的趋势;在转移过程中,转入面积最高的是人工养殖塘,而转出率由光滩变成了浅海水域;滨海湿地变化驱动因素主要是人类活动影响。     

1975—2020年环巢湖湿地景观格局演变及驱动分析

基于1975—2020年间7期遥感数据,分析环巢湖湿地景观格局变化,揭示研究区域的演变特征及其驱动因素。采用基于样本的面向对象分类法,辅以高分辨率影像对错分地类进行目视修正。通过计算转移矩阵、动态度和景观格局指数分析景观格局特征与动态变化,通过主成分分析讨论演变驱动力。结果表明:①1975—2020年,研究区域湿地面积总体上处于缩减状态,由971.77 km²缩减到905.29 km²,主要转换成建设用地、农用地和植被用地;人工湿地在2013—2020年面积增加至39.58 km²,主要由农用地转化而来;非湿地景观中,建设用地面积增长最快,由13.85 km²增长到566.56 km²。②在景观指数分析中,斑块数量增加,不同类型斑块指数的波动变化存在一定差异;整体上景观破碎化指数从0.49增加到1.26,景观异质性增加,研究区域趋于复杂化;多样性指数总体呈现缓慢增长趋势,趋于均衡化分布。③由驱动力分析得出,自然因素在景观格局演变前期影响显著,随着社会经济的发展,自然因素作用逐渐弱化,社会经济成为景观变化的重要驱动因素;政策因素在研究区域景观演变方向中起主导作用,随着一系列政策调控的实施,有效改善了景观类型的分布。     

2012—2021年粤港澳大湾区植被NDVI时空变化及其对气候响应

探讨粤港澳大湾区植被NDVI变化及其对气候变化的响应规律，对于区域的生态环境修复和植被改善具有重要意义。基于MODIS NDVI数据和气象数据，利用Sen趋势分析、CV变异系数和相关性分析方法，对近10年粤港澳大湾区区域植被时空变化特征及其对气候变化的响应进行分析。结果表明：(1)粤港澳大湾区植被NDVI总体呈现缓慢上升趋势，上升斜率为0.003 3/a,植被持续改善效果良好；(2)大湾区植被NDVI稳定性较强，平均变异系数为0.054 8,植被低波动变化和较低波动变化的面积占比为89.94%,高波动变化和较高波动变化主要分布于佛山市、中山市、东莞市、深圳市、珠海市及广州市南部等经济发展快的区域；(3)大湾区植被NDVI与平均气温的相关性高于降水量，气温是影响植被生长的主导因子，降水量与植被NDVI以负相关性为主。研究结果可为粤港澳大湾区生态环境治理及绿色可持续发展提供一定的理论依据。     

粤港澳大湾区1961—2014年降水时空演变特征分析EI北大核心CSCD

利用粤港澳大湾区31个气象站点1961—2014年逐日降水资料,采用Mann-Kendall非参数检验法、Hurst指数、小波分析法、经验正交函数(EOF)分解法等方法,分析区域年、季节降水时空演变规律。结果表明:1961—2014粤港澳大湾区降水波动较大,时空分布不均,年、冬季、春季降水量呈不显著上升趋势,秋季呈不显著下降趋势;春夏两季降水分别在1964—1965年和1965—1966年发生突变;降水变化的整体方向将继承过去的趋势,系统的平均循环长度分别为4 a、6 a、8 a、10 a和11 a;年降水量变化以28 a为主周期,以18 a、13 a和6 a为次周期;年降水量总体上从东南至西北呈现递减趋势;大湾区降水主要是全区一致的变化,其次为东部沿海地区及西北部封开、怀集地区与内陆地区反位向分布。     

基于时序特征的黄河三角洲土地覆盖动态及驱动力分析

综合不同土地利用类型的Landsat影像时序特征和面向对象分割方法,分析1985-2018年现代黄河三角洲土地覆盖时空特征,探讨土地覆盖变化的驱动机制。结果表明:1985-2018年间研究区天然湿地面积大幅减少,共减少9.9847×104 hm²,其中沼泽和草甸湿地面积减少尤为明显,而人工湿地面积则逐年增加,年平均增加率达54.66%,主要是盐田养殖场和水稻种植面积的增大;社会经济因素对研究区土地覆盖的影响程度高于水文因素;输沙量是影响研究区土地覆盖变化的主要水文因素,实测径流量的减少进一步导致天然湿地向旱地类型转化;人口和GDP变化对人工湿地面积增加的正相关作用比较显著,而天然湿地面积的减少则与该两个指标的负相关关系比较明显。     

基于Landsat的粤港澳大湾区水面率演变分析

适宜的城市水面率对改善城市地区生态质量和提高城市生活空间质量具有至关重要的作用。借助RS与GIS技术,以免费开放的光学遥感数据Landsat影像作为数据源,利用水体指数NDWI和植被指数NDVI构建自动水体判别模型,以此开展粤港澳大湾区核心城市近20年来水面率演变分析。结果分析表明,近20年来,粤港澳大湾区水域面积共减少了136 km²,水面率从4.48%减少到4.22%;粤港澳大湾区各城市中,水域面积减少最多的城市为江门市,水域面积减少44.20 km²,水面率从6.10%减少到5.62%,其次是佛山市,水域面积减少32.34 km²,水面率从13.17%减少到12.32%;澳门、香港、惠州、肇庆水域面积减少不超过10 km²;广州、深圳水域面积减少不超过20 km²。对粤港澳大湾区土地利用类型做转移矩阵分析,得出水域面积减少的主要原因是建筑用地的增加侵占了原有的水域范围。研究成果可为粤港澳大湾区城市群水资源合理利用和水生态建设工作提供理论和方法支持,同时对推进粤港澳大湾区生...     

近40年辽河保护区湿地生态环境演变过程及驱动因子分析

辽河保护区湿地在辽河干流污染负荷削减和生物多样性维持等方面发挥重要作用。综述了辽河保护区湿地近40年生态环境演变过程及其主要驱动因子,并以此为依据提出湿地保护措施与未来研究展望。1980—2010年,湿地面积总体呈减少态势,辽河口保护区段以外的辽河保护区植物资源稀少且种类单一,不适宜大部分鸟类和鱼类等动物的繁衍生息;2010—2020年,湿地面积快速恢复,宏观植被群落结构及多样性明显改善,鸟类与鱼类的种群数量明显增多。气温和降水量变化是湿地生态环境演变的主要自然驱动因子,大规模农业开发、水利工程修建、油气开发、城镇化和外来物种入侵等人为驱动因子在湿地演变过程中起主导作用。当前可重点从严格保障生态需水、多层次重建水陆交错带及敞水区水生植被、物理化学与生态防治措施联合控制外来物种入侵等方面开展湿地保护工作。未来重点开展基于流域尺度的辽河保护区湿地发育机制等相关研究。     

鄱阳湖湿地南部区域景观格局演变与动态模拟

基于3S技术对鄱阳湖湿地南部区域景观格局变化的分析和预测为管理和保护湿地提供科学依据。基于2000年、2005年、2010年和2015年的4期Landsat遥感影像数据,构建MCE-CA-Markov复合模型模拟鄱阳湖湿地南部区域的景观格局变化,利用遥感解译图检验模型精度,并根据已检验的景观演变限制条件和因子组合制作较优的适宜性图集,最后对2025年景观格局变化进行预测。研究结果表明:①2000—2015年期间,耕地面积不断减少,建设用地和林草地面积呈上升趋势,未利用地大幅下降,水域面积相对稳定;景观要素增多且连通性变弱,景观破碎化程度增强;②鄱阳湖湿地景观格局的动态变化受到自然因素和人为因素的共同影响,其中社会经济发展和城镇化进程因素起着主导作用;③预测模拟得到的2010年和2015年的景观格局与解译的景观格局基本一致,Kappa系数分别为0.927 1和0.863 2,模拟预测精度较高;④2025年模拟预测结果显示,耕地面积和未利用地面积将持续减少,建设用地和林草地面积呈上升趋势,水域面积无明显变化。预测结果表明研究区域景观格局变化比较活跃,生态环境压力大,需要加强耕地保护和合理利用未利用地。     

粤港澳大湾区韧性内涝防治体系研究

粤港澳大湾区是我国开放程度最高、经济活力最强的区域之一,在国家发展大局中具有重要战略地位.近年来,粤港澳大湾区极端天气频发,且高度城镇化建设改变了下垫面情况.粤港澳大湾区的战略地位及其遭受内涝灾害所可能产生的巨大损失决定了该区域内涝防治的重要性.探讨了韧性体系的概念及演进过程,并结合粤港澳大湾区高度城镇化区域的内涝特征...     

粤港澳大湾区城市洪涝问题及其分析

近年来,粤港澳大湾区城市洪涝问题日趋严峻。本文梳理了大湾区典型城市洪涝事件,归纳了洪涝特征并分析了洪涝问题的主要驱动要素。结果表明,近100多年,大湾区年降雨量、降雨日平均雨量、暴雨日数及暴雨日降雨量占全年比例都波动增加,而降雨日数波动减少,降雨呈现增多且趋于集中的态势。大湾区降雨时空分布不均,近10年广州、东莞、惠州汛期降雨量占全年雨量的81%,广州龙舟水期间降雨量占全年约22%。虽然大湾区城市群呈现热岛效应,气温与城镇化率呈正相关,且100多年来各城市温度上升并与降雨量呈正相关;但受地理位置影响,各城市降雨量与其城镇化率的关系并不明显,而更下游的沿海城市面临更多的锋面雨和台风雨影响。近10年给大湾区带来暴雨以上降雨的台风有47场,发生在6—10月,其中恰逢天文大潮的有21场、有26场在大湾区以西登陆。近40年珠江口沿海海平面上升速率3.5 mm/a,高于全国平均水平,海平面的持续上升将使大湾区面临严重洪涝风险。对强降雨、台风暴潮、海平面变化等要素开展分析可为大湾区防灾减灾工作提供重要参考。     

粤港澳大湾区水安全协同调控理论框架研究

针对粤港澳大湾区水问题多维交织特性,基于流域系统整体观梳理总结了技术上可控、逻辑上关联的5个水安全调控子系统结构,包括：河势调控子系统、内河水环境水生态调控子系统、外江咸潮调控子系统、城市暴雨洪涝调控子系统、外江洪潮调控子系统。探讨了各子系统关键机理、系统间的协同作用原理、协同调控的关键技术需求及协同调控模型算法架构,构建了大湾区水安全协同调控理论框架,以珠江河口为例开展了粤港澳大湾区水安全协同调控理论的应用,为大湾区水问题系统治理提出了新的解决方案。     

东江下游流域城水耦合协调关系评价及其影响因素

针对城镇化进程对水资源系统干扰逐步加强的问题, 基于水资源、水环境、水生态子系统构建水资源环境评价体系,基于空间、人口、社会经济子系统构建城镇化质量评价体系,测算东江下游流域14个区县单元的城水耦合协调度,并运用灰色关联模型分析城水动态耦合关系的主要影响因素。结果表明,2010—2020年大湾区东岸城镇化水平不断提高,水资源环境水平波动上升,城水耦合度提升显著,由磨合阶段转变高水平耦合阶段;耦合协调度在2010—2015年显著提升,2016—2020年微弱下降,其中黄埔、龙华等城市边缘区耦合协调度降幅较为明显,空间分异显著;高水平城水耦合关系下,人口增长、建设用地扩张是胁迫水资源环境的主要因素,水资源紧缺、用水效率低下以及水生态系统服务功能恶化是限制城镇化发展的主要原因。     

粤港澳大湾区咸潮综合防控体系研究

针对粤港澳大湾区咸潮逐年加剧、江河来水偏枯、供水需求增加的趋势，系统分析了珠江河口咸情面临形势及主要问题，揭示了珠江河口咸潮运动机理和上溯规律，结合珠江河口地区水资源时空分布和水厂取水、蓄水、供水格局特点，统筹考虑上游补水压咸、中游取蓄水避咸、下游工程措施阻咸3个层面的对策措施，创建了粤港澳大湾区咸潮综合防控体系。     

Spatial and temporal trends in invertebrate communities of Great Lakes coastal wetlands,with emphasis on Saginaw Bay of Lake Huron

The shallow-sloping coastal bathymetry of Saginaw Bay (Lake Huron) supports broad fringing wetlands. Because benthic invertebrates form an important forage base for fish, wading birds, and waterfowl that utilize these habitats, understanding the drivers of invertebrate community structure has significant management implications. We used Great Lakes basin-wide data from 2002 to place Saginaw Bay wetland invertebrate communities and their environmental drivers into a basin-wide context. Various aspects of community structure were highly correlated with fetch and watershed agriculture across the basin. Saginaw Bay wetlands had relatively high fetch and watershed agriculture and supported unique invertebrate communities, typified by high abundances of many insect taxa. Wetlands from other regions around the basin tended to have more crustaceans and gastropods than the Saginaw Bay wetlands. A 1997–2012 time series from three representative Saginaw Bay wetlands revealed substantial shifts in community structure throughout the period, especially from 2001 through 2004. These years followed a 1-m decline in Lake Huron water levels that occurred between 1997 and 2000. Major community changes included decreasing insect abundance, especially chironomids, and increasing crustacean abundances, especially Hyalella azteca (Amphipoda). While factors in addition to water levels were likely also important, our time series analysis reveals the marked temporal dynamics of Saginaw Bay wetland invertebrate communities and suggests that water level decline may have influenced these communities substantially. Both the spatial and temporal community patterns that we found should be considered in future bio-assessments utilizing wetland invertebrates.     

脏盆理论——一种基于河湖水质影响的地表水资源评价新方法

粗放且剧烈的人类活动造成了严重的水环境污染,进一步恶化了水资源使用条件,靠水而居却无水可用的窘境成为制约人类社会可持续发展的重大瓶颈。粤港澳大湾区的珠三角九市正是处于该发展阶段的典型区域之一。结合珠三角九市发展现状和水资源水环境问题,提出一种基于河湖水质影响的地表水资源评价新方法,评估水环境污染对地区水资源开发利用产生的危害,探究水污染防治策略。研究结果表明:(1)现状由于污染物大量排放,导致大湾区珠三角九市损失13.8%的地表水资源,广州和深圳等经济相对发达的网河区六市的地表水资源损失比例高达34.1%;(2)要显著降低地表水资源损失量,污水收集处理率至少要提高到90%以上;(3)采用一级A标准将所有生活污水处理后排放,仍存在地表水资源损失量,提高污水处理的出水标准十分必要。研究成果有利于促使社会群众和决策者形成对水环境污染危害的直观印象,提高社会水环境保护意识,为水资源保障和水环境治理战略决策提供技术支撑。     

Scenario-based hydrodynamic simulation of adaptive strategies for urban design to improve flood resilience: A case study of the Mingzhu Bay Region,Guangzhou, Greater Bay Area

The Pearl River Delta is a complex ecological-artificial system. The low-elevation landform and land subsidence make the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (GBA) more vulnerable to heavy rainstorms with sea-level rise in the future. Therefore, this study discussed how to optimize the delta-related built environment based on locality via cooperation between urban designers and hydrology researchers so that urban development in the GBA can adapt to water disasters. First, this study proposed three adaptive spatial strategies for urban design to improve flood resilience: (a) adding more sunken space and rearranging the locations of manholes; (b) adding more retention space to the waterway system; and (c) improving foundation elevation for suitable development intensity. With the prediction of sea-level rise and land subsidence, four different scenarios were defined. Second, a coupled 1D/2D hydrodynamic model was built for scenario-based urban inundation simulations. Third, a Python workflow was developed to reveal the water volume exchange, and an ArcMap workflow to realize the impact of inundation. The simulation results show that (a) more sunken space can lower the peak runoff discharges and decrease the runoff coefficient; (b) more retention space can extend the capacity of the urban drainage system and adapt to the rise of sea level; and (c) improving foundation elevation and more sunken green space can direct the surface water to submerge urban land in reasonable order, which can protect the significant infrastructures and development lands. This paper suggests that these adaptive spatial strategies can serve as solutions for resilience development.     

Applying science to conservation and restoration of the world's wetlands.

The world has an estimated 7 to 9 million km2 of wetlands which can be defined through their hydrology, physiochemical environment, and biota. Many human cultures have lived in harmony with wetland environments for centuries. Many others have not, resulting in drainage or severe impact of wetlands throughout the world. Conservation of wetlands needs to be a priority for the cultural and ecological values they provide. But a more optimistic note is that large-scale restoration and re-creation of wetlands and riverine systems is beginning to happen throughout the world through ecological engineering. Examples of large-scale wetland restoration projects are presented for Delaware Bay, the Skjern River (Denmark), Florida Everglades, Louisiana Delta, the Mississippi River Basin, and the Mesopotamian Marshlands of Iraq.