客观判断煤炭产业生命周期所处阶段,对于中国煤炭产业的可持续发展和有针对性地制定相应政策措施具有重要意义。本文依据中国经济发展阶段和煤炭产业发展现状,运用产业周期相关理论,将龚柏兹曲线定量分析法与计算判断法、经验对比法两种判别法相结合,构建煤炭产业生命周期模型并进行实证应用,通过煤炭资源与产业规模维度、煤炭产业结构和组织维度、煤炭产业技术结构和效率维度、政府角色维度综合判定中国煤炭产业正处于产业生命周期形成期向成长期发展的“过渡阶段”,这一阶段中国煤炭产业正在进入一个重大调整期和转型期,随着能源生产与利用由“变革”到“革命”的转变,煤炭全方位综合清洁高效利用技术的突破、推广和应用以及煤炭管理方式创新,未来中国煤炭产业将进入快速成长期。
运用区域重心、地理集中度和CGE等方法,基于全国粮食主产区1978-2013年省域层面粮食产量和地区生产总值(GDP)数据,计算改革开放以来主产区粮食重心、经济重心、粮食集中度、经济集中度和粮-经耦合系数,并对主产区的粮食生产和经济发展水平的关系(“粮-经”关系)及其一致性进行分析。结果显示:①1978年以来主产区粮食重心和经济重心均位于主产区几何重心的西南侧;主产区粮食重心总体向东北移动,移动幅度较大且不稳定,经济重心总体向主产区西南方向移动,移动缓慢且稳定;1978年粮-经重心相互偏离1.17个纬度,2013年经济重心位于粮食重心的西南方,粮-经重心相互偏离1.51个纬度,粮-经重心南北偏离程度进一步扩大;②1978年主产区粮-经关系表现出弱协调性,主产区经济水平相对发达的东部地区其粮食生产水平低于经济发展水平,粮食集聚的逆经济性开始显现;2013年主产区粮-经关系以粮食集聚高于经济集聚为主要特征,粮食集聚表现出明显的逆经济性;1978-2013年,主产区粮食与经济相互协调的省域单元个数减少,粮食-经济一致性系数差值明显增加。经济发展水平与粮食生产水平不一致程度呈增强趋势,粮食-经济二者空间不匹配,加剧“产粮大区、经济贫困”的恶性局面。
本文对区域分工与合作的比较优势理论进行新的诠释,构建了南水北调中线工程上下游的生态产品与物质产品分工与合作的理论模型,以利用区域资源禀赋提高效率,但由于外部性的存在,生态产品很难转化为经济价值,造成了南水北调中线工程上下游间的发展失衡和不公平问题突出。本文认为建立流域生态补偿机制是解决区域发展失衡和不公平问题的重要途径,而明确生态补偿标准是核心问题之一。随后,基于区域发展失衡视角,构建了一个将机会成本法与水资源价值法相结合的流域生态补偿标准计量模型。最后,测算南水北调中线工程陕西水源区为保护水源损失的排污权价值,得到2012年陕南三市应获得176.3亿元的生态补偿金额,并根据受水区的调水量分配,得到北京、天津、河北、河南应分别支付陕西水源区22.28亿元、18.57亿元、64.94亿元、70.51亿元,这个测算结果既能够弥补上游地区的生态产品价值,又充分考虑了下游地区的补偿能力,为其他跨区域生态补偿标准确定提供了借鉴。
中国生态补偿机制的建立有一个关键环节和重要难点,即生态补偿价值的评估。本文通过对生态补偿机制构成要素的识别,围绕谁补偿给谁、补偿额度是多少、补偿资金从何处来、如何进行补偿以及补偿效果怎么样五个维度,从资金运作链和行为效应链分析了补偿机制的隐性运行机理。以此为基础,以自然资源类生态补偿为例,运用层次分析法建立生态补偿机制的价值评估体系。研究结果表明,在生态补偿价值评估中,应更加重视环境价值,同时应充分考虑空气洁净度、空气负离子含量、植被覆盖率和资源稀缺度等的价值或对生态系统的贡献程度。
不透水面的分布规模、空间格局和变化是影响区域生态系统和环境变化的重要指标。Landsat 8卫星的成功发射使得基于Landsat系列遥感影像的陆地生态环境监测及其科学研究得以延续。本研究以该卫星搭载的陆地成像仪(OLI)影像为遥感数据源,基于植被-不透水面-土壤(V-I-S)模型,采用最小噪声分离法(MNF)和支持向量机(SVM)相结合的方法实现地表信息遥感影像分类,并提取高反照和低反照覆盖初步提取不透水面,利用遥感指数去除水体、阴影等干扰物后,得到研究区不透水面的分布现状,在此基础上分析其空间格局。结果表明：相较于TM影像,OLI影像辐射分辨率提高为16bit,其波段范围普遍变窄,影像经大气校正后色彩丰富度提高,其不透水面提取精度较高;2013年,环渤海湾海岸带不透水面比例达到16.74%,其空间分布集中于城市中心城区和临港产业区;岸线向陆10km的海岸带区域和岸线外围填海区的不透水面面积达到1 794.30km2;与历史时期TM遥感影像提取结果相比,环渤海湾不透水面分布的趋海化现象明显,不透水面斑块聚集程度增加。
土壤水分作为地表水存储的重要组成部分,直接影响着陆地和大气间的物质和能量交换,成为水文、气象、农业和生态环境等领域的研究热点之一。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)由于其数据的极化特征、后向散射强度及相位特性对土壤水分的敏感性而成为高空间分辨率土壤水分监测中最有效的方法之一。本文首先对可用于土壤水分反演的SAR传感器进行总结;然后,分别对裸露地表和植被覆盖地表的微波散射模型进行介绍;在讨论影响土壤水分监测因素的基础上,分析主要影响因素的校正方法,并探讨当前合成孔径雷达反演土壤水分的主要方法;最后总结土壤水分反演中存在的问题,同时对未来的发展方向进行展望。
近年来随着中国城市化进程的加快,居住在城市及城市周边地区的人口日渐增多,在这样一个人口高度集中,人工建成环境为主导的现代城市中,人们从大自然中摄取的能源和材料越来越多,向自然生态系统中排放的废物远超过其负荷承载能力,城市物质代谢的失衡将引起众多环境问题。本文按时间顺序综述了国外城市建设过程中,城市物质代谢的兴起、发展、停滞和进步的过程。国外物质代谢研究的两个方向为：①奥德姆研究的能源当量的新陈代谢;②应用比较广泛的从城市物质输入到物质输出研究城市物质代谢。按不同层面综述了国内城市建设的物质代谢的研究历程,发现国内物质代谢研究侧重对建设生态城市中物质代谢的分析研究。最后通过国内外研究进展分析得出未来物质代谢的研究发展方向,主要体现在四方面：①作为城市可持续发展指标;②城市温室气体排放量计算;③城市代谢的数学模型分析;④可持续城市设计的基础。未来的发展方向是研究中应将社会性、健康性和经济指标等纳入到城市新陈代谢框架中,为城市的可持续发展找到合理路径。
生态建设工程可在很大程度上快速改变区域土地利用/覆被格局。本文以鄱阳湖区域三个典型村落为研究对象,利用遥感手段和实地调研获取研究区生态建设工程实施前(2000年)、后(2013年)土地利用信息,在此基础上,结合农户问卷调查,从土地利用程度综合指数(Lj)、土地利用重要性指数(Ci)、林草植被覆盖度(I)指数等方面,分析土地利用变化特征。结果表明:总体上,生态工程建设实施后,鄱阳湖典型村落土地利用程度均呈下降趋势,林草植被覆盖度呈上升趋势。这对于改善鄱阳湖区域生态环境质量具有重要的意义。不同生态建设工程对鄱阳湖区域典型村落土地利用变化影响差异明显。其中,退田还湖工程引起的土地利用变化的重要性指数相对较高,对综合土地利用程度和林草植被覆盖度影响最大;“一大四小”工程引起的土地利用变化的重要性指数也相对较高。单一的“一大四小”工程对土地利用程度和林草植被覆被度的影响较小,但“一大四小”工程与退田还湖工程重合部分使土地利用程度下降,林草植被覆盖度提升。退耕还林工程引起的土地利用变化的重要性指数相对较低,其对土地利用程度和林草植被覆盖度影响较大。
为研究2000-2010年辽宁省海岸带景观格局与生境质量变化并探讨其变化原因,提取研究区2000年、2005年以及2010年三期景观类型,使用马尔柯夫模型的转移矩阵分析景观格局时空变化特征;利用景观生态分级指数模型计算景观类型转化强度;采用InVEST模型评价生境质量,探究景观格局变化与人类活动之间关系。结果表明:10年间,人工湿地与自然湿地面积均增加,开发浅海水域形成的养殖用地面积增加最多;2000-2005年、2005- 2010年转化强度指数均为负,景观生态级别下降,大量高生态级别的景观向低生态级别转化。景观生境质量指数减少,生物多样性服务功能降低,生境质量发生退化。湿地景观格局变化与人类活动密切相关,滨海自然湿地人工化,湿地围垦以及城镇化扩张成为海岸带生态景观变化的主要原因。研究成果可为海岸带生态系统的可持续发展提供有效的决策支持。
基于线性和非线性双重假设,以1993年1月-2014年12月的时间序列数据为样本,采用邹氏检验、Granger因果关系检验和脉冲响应函数等多种方法,定量分析了煤炭价格波动对中国经济增长的影响。线性假设下的研究结果表明:从2002年开始煤炭价格波动对中国经济增长的影响由不显著转变为显著;在2002年1月至2014年12月这个区间内,煤炭价格波动在期初对中国经济增长造成负向影响后,随后转变为正向影响,且这种影响效力随着时间的推移逐渐消失。非线性假设下的研究结果表明:同样在此区间内,煤炭价格波动对中国经济增长的影响存在非对称性,即与煤炭价格上涨相比,煤炭价格下跌对中国经济增长的影响更为显著,具体表现为煤炭价格下跌在期初会促进经济增长,但随后会对经济增长起阻碍作用,这可能是受国内外煤炭价差及煤炭净进口量变化的影响。最后,就上述研究结论,从推进煤炭价格的市场化、完善煤炭市场的宏观调控以及优化能源消费结构三个方面提出了政策建议。
资源定价改革是今后改革的重点突破领域。天然气作为一种重要的资源,其定价方式变革将推动中国天然气市场发展路径和走向,是整个天然气市场改革至关重要的一环。本文在经典的古诺模型基础上,通过变分不等式转换揭示了生产商、销售商与消费者这三个市场主体在天然气网络市场中的相互作用机制,并由此建立了天然气市场均衡模型;进而探讨了在成本异质性、多气源竞争以及政府限价三种不同情景下均衡价格与社会福利水平的变化;最后以上海市为例进行了实证分析。研究表明:①从社会福利最大化的角度看,中国天然气均衡价格受到上游竞争程度、管输成本、生产成本等因素的影响。推动上游企业降低成本并不能有利于全社会福利水平的改善,政府限价的长期均衡结果是导致需求的膨胀,进一步加剧了短缺;②定价方式的改革对于天然气均衡价格和均衡量影响程度不一。自由竞争的定价方式将驱离成本最高的气源。而中国当前采取的净回值定价改革发挥了需求函数的作用,有利于天然气产业链上下游的平稳发展;③天然气净回值法定价与市场自由竞争定价的效果相等,说明在目前天然气供需存在缺口、市场发育不完全的情况下,净回值法是一种有效的价格改革的过渡方式。过渡的条件是天然气管网的互联互通,形成区域节点价格。
矿产资源开发利益关系是一个非常复杂的问题,涉及到经济问题、社会问题、资源问题和生态环境问题等。新疆是我国典型的矿产资源富集区,与矿产资源开发相伴,经济、社会、资源、生态环境等问题日益凸显,并不同程度地引发利益相关者间的利益矛盾。本文首先通过问卷调研界定出新疆矿产资源开发的核心利益相关者,主要包括中央政府、地方政府、矿产资源开发企业和当地居民。其次分析各核心利益相关者的利益诉求。在矿产资源开发产生的经济利益、社会利益、资源利益和环境利益中,各核心利益相关者利益诉求不尽相同,中央政府重视矿产资源开发的资源利益,地方政府、资源开发企业和当地的居民重视的是矿产资源开发产生的经济利益。第三通过建立指标体系,运用因子分析法从公平性和效率性两个方面对矿产资源开发利益格局进行检验,结果显示利益格局的合理性变化趋势为倒“U”型,即不合理性越来越强,利益格局急需调整和优化。
随着土地利用总体规划实施的推进,对土地利用总体规划的评估也日渐引起人们的重视,目前已经成为评价规划实施成功与否的关键环节。当前的评估多数是通过建立指标体系进行数量上的评估,这种评估不能反映土地利用在空间上的差异。本文以江苏省泗洪县为案例,借助GIS的空间分析功能,构建了空间吻合度、重心偏移、环形系统3个模型,分别从规划执行过程空间吻合性、规划执行结果空间吻合性、建设用地重心偏移及土地利用空间布局等方面,对土地利用总体规划的空间实施效果进行评价。采用这3种模型,实现了 “数量评估”与“空间评估”的结合,对土地利用总体规划评估的方法体系是有补充。
以低碳为目标的土地利用结构优化对区域和全球的碳循环具有重要意义。该文以海东市为例探讨了青海高原东部农业区低碳导向的土地利用结构优化方案。首先计算了海东市主要土地利用类型的碳密度和碳排放系数,然后以最大化碳储量和最小化碳排放量作为目标函数,运用线性规划方法构建了土地利用结构优化模型,获得了土地利用结构优化方案。通过与土地规划方案的对比发现,基于碳储量最大化的优化方案最佳。在该方案下,到2020年海东碳储量达14 171.68万t,碳排放量为217.65万t,比规划方案的碳储量增加了7.77万t,同时减少了31.98万t的碳排放,可见以增加碳储量和减少碳排放为目的的优化方案,对区域固碳作用明显。该结论能为相关部门进行土地利用规划及其调整提供了有效支持。
本文根据免疫学原理,从土地承载力(包括天然的、获得性的)和人口社会经济发展压力两个方面构建综合评价指标体系,将生物免疫学模型进行修正后与状态空间模型相结合,以海峡西岸城市群为例,对2006-2012年期间土地综合承载力时空分异特征及可持续发展状态进行综合测评。研究表明:在2006-2012年期间,承载力和压力二者的变化趋势夹角总体上由正转负,可持续发展趋势不太乐观;对2006年、2012年两个评价时点承载潜力对比分析发现,初步判断为超载的面积比重由72.9%扩大到90.3%,承载潜力内部差距正在逐渐拉近,承载潜力空间上均呈现“总体沿海高于内陆,局部山区和发展节点较低”的分布特征,与海峡西岸城市群的地势、开发密度的空间格局密切相关;未来应通过提高资源利用效率、改变发展方式等来调节承载力与压力之间的平衡,并重视引导各类社会经济要素在空间上的科学合理分布来促进城市群内部协调发展。
耕地后备资源储量调查及适宜性评价能够为耕地后备资源的合理开发利用提供科学依据。本文将3S技术支撑下的室内分析和野外科学考察相结合,从自然适宜性和生态安全性角度构建了江南四省(湖南、江西、浙江和福建)耕地后备资源的自然-生态适宜性指标体系,以“一票否决”和“设置容许度”两种方式对纳入的生态安全性指标进行区分,实现江南四省耕地后备资源的提取和评价。结果发现:江南四省共有未利用土地8 992.30km2,耕地后备资源总量为5 394.70km2,集中连片大面积的耕地后备资源基本上已开垦殆尽。储量少、质量低、分布零散是该地区耕地后备资源的基本特征。小面积耕地后备资源的充分利用已经成为江南四省维持耕地占补平衡的需要。
基于经济区域分析层次,运用多区域投入产出分析及有关差异分解方法,探寻生产视角下水足迹(生产水足迹)地区间差异及其成因,讨论有必要调整生产的地区及调整内容。研究结果显示:①中国生产水足迹总体空间差异主要源于经济区域间差异(贡献率69.46%);②中国西北、中部和东北区域生产水足迹高于其他经济区域;各经济区域生产水足迹均主要源于农林牧渔业;农林牧渔业生产水足迹经济区域间差异是中国生产水足迹经济区域间差异的最重要成因(贡献率59.19%),其关键因子为该部门最终需求量(贡献率74.57%);生产水足迹相关指标区域间比较中,京津区域水资源压力、西北区域生产水足迹强度、东北区域工业生产水足迹废弃率高于其他区域对应值;③各经济区域内省区间生产水足迹在总量、部门结构、差异成因上有异同,在生产水足迹相关指标上水平各异;④东北区域、上海等“很有必要”调整生产,而“有必要”调整的有京津区域、吉林等;具体调整应结合水足迹地区间差异及其成因分析结果进行。在生产视角下水足迹研究中引入经济区域分析层次、构建生产水足迹强度和工业生产水足迹废弃率指标,具有一定创新价值。
利用淮河流域1960-2008年141个气象站的日降水资料,以及王家坝和吴家渡水文站的日实测流量资料,分析研究时段内淮河流域面雨量时空变化特征及水文站实测径流量的响应,初步探讨实测径流量与降水的相关关系。结果表明,1960-2008年淮河流域面雨量呈增加趋势,但增加趋势不显著。淮河流域面雨量年内分配极不均匀,有显著的季节变化,且年际变幅大,区域差异明显。与面雨量相对应,淮河中上游主要水文站实测径流量存在明显年际震荡,这种年际差异在淮河中游更为显著,水资源更加不稳定。近50年来淮河中上游径流量变化趋势和其汇水区域面雨量变化趋势基本一致,两者呈显著的正相关,降水是影响该区域实测径流的一个重要因素,人类活动对实测径流的影响不明显。
依黄河上游靖远-景泰峡谷段金坪村和营坪村两地点发现的典型全新世古洪水滞流沉积地层,将其命名为JPC和YPC剖面,系统观测该河段水文参数,采取ArcGIS耦合HEC-RAS模型技术路线,推算出其洪峰流量介于(15 110~17 740)m3/s。河槽糙率灵敏度检验表明,给定糙率±25%变幅,模型模拟得到的洪峰流量误差在-10.6%~5.5%之间。采用该模型和相同水文参数,根据该河段2012年大洪水洪痕高程,恢复推算其洪峰流量,其结果与实测数据误差仅为2.7%,可知采用ArcGIS耦合HEC-RAS模型模拟恢复古洪水洪峰水位和洪峰流量结果是可靠的。通过OSL技术测年和地层对比方法,确定该期古洪水事件发生在3 200a B.P.~3 000a B.P.,此时段东亚季风发生恶化转折,河流水文系统发生相应的变化。该期特大古洪水事件是河流水文系统对于季风气候事件的响应。这些研究成果可为黄河上游水利枢纽、交通工程和防洪工程建设提供基础性数据,对深入了解黄河上游流域环境对于全球变化的响应规律具有重要的科学意义。
本文选取标准化降水指数(SPI),以黄淮海流域145个气象站点1961-2010年逐日降水资料为基础,选取旱涝频率和旱涝范围作为评价指标,结合morlet小波分析法和经验正交分解函数(EOF),从时间和空间两个方面对黄淮海流域旱涝变化特征进行分析。结果显示:研究时段内,黄淮海流域气候总体呈暖干化趋势,除中度干旱主周期为10年外,其余各级干旱、洪涝范围的主周期分别为20~25年、25~33年,另外除极度洪涝外,其余各级旱涝的突变年份均在1977-1978年左右;空间上,流域内洪涝频率总体上低于干旱频率,在大尺度气候异常影响下,黄河、海河流域旱涝变化基本同步,淮河流域与其它两流域旱涝变化相反。此外,受纬度和季风气候等因素的综合作用,流域内旱涝变化呈纬向分布特征。
利用国家气象信息中心提供的中国西北东部地区1961-2012年盛夏(7-8月)156个台站逐月降水量、国家气候中心提供的74个环流指数以及NCAR/NCEP月平均再分析资料,通过定义盛夏持续性旱涝指数,对中国西北东南部地区盛夏持续性旱涝异常的环流特征进行分析,并建立预测模型,结果表明:近半个世纪来西北东南部盛夏持续性干旱事件发生略多于持续性洪涝事件,但持续性洪涝事件的强度明显强于持续性干旱事件。在持续性涝年乌拉尔山脊明显偏强,西太平洋副热带高压偏西偏强,南亚高压偏东偏强,而且表现为双峰型,低层风场表现为辐合,高层表现为辐散,垂直场上表现为上升运动,且来自印度洋和太平洋的异常水汽能够输送到西北东南部,水汽散度场表现为辐合,因此降水偏多。而持续性旱年正好相反,因此降水偏少。利用前期大气环流指数对持续性旱涝指数建立的集合预报模型具有一定的预测能力,从而为西北东南部盛夏持续性旱涝现象的短期气候预测提供参考依据。
利用中国气象局整编的山西18个台站1961-2013年的逐日气温、降水数据,采用极端事件定义方法和Mann-kendall突变检验等方法,计算与植被生长的水热条件与寒旱灾害直接相关的极端气候事件指数,分析1961-2013年山西省极端温度和降水气候事件的时空演变特征。结果表明,研究区极端温度事件的发生频率与持续时间在前30年呈平稳态势,20世纪90年代后变化迅速。表征极端低温事件的霜日日数(FD0)、冷昼日数(TX10P)、冷夜日数(TN10P)、冷持续指数(CSDI) 等指数均呈现下降趋势,而表征极端高温事件的夏日指数(SU25)、作物生长期(GSL)、暖昼日数(TX90P)、暖夜日数(TN90P)、热持续指数(WSDI)则均呈上升趋势。极端降水指数除普通日降水强度(SDII)和持续干燥指数(CDD)外均呈下降趋势,表明该地降水总量略有减少,但降水强度和持续干燥指数却有所增加。与极端高温事件发生频率的加剧出现在90年代初不同,表征强降水事件发生频率和强度的极端降水指标的显著变化发生在70年代。在空间尺度上,与温度相关的极端气温指数呈现出由南向北递减的分布规律,冷、暖系列指数表明晋南地区最高,晋北地区最低。与降水量相关的极端降水指数也呈南高北低的规律,最近一个时段的强降水事件有所增加。
