长江三角洲土地利用变化的生态环境效应及其机制

本项目围绕长江三角洲城市化进程中生态环境快速变化这一热点问题，借助遥感、地理信息系统和模式等技术，对区域土地利用变化的生态环境效应及机制开展如下研究：.（1）以多源卫星遥感数据(MODIS, FY-3和NOAA/AVHRR)为主，辅以空间纹理、地形和时间序列NDVI等信息，建立不同地类赖以区分的先验知识库，并采用决策树等方法实现长江三角洲IGBP分类系统下土地利用类型的高精度提取；.（2）选取三期(1992, 2001和2009年)夏季典型晴朗天气个例，利用WRF模式开展不同土地利用情景下的控制试验和敏感性试验，模拟近地层气象环境因子(包括温度场、湿度场、感热和潜热通量等)的时空变化特征；.（3）分析长江三角洲土地利用类型变化与区域地表和近地层生态环境因子变化在空间结构和景观格局上的联系，重点分析近20年来长江三角洲土地利用变化对城市热岛、植被NDVI和海陆风环流特征的影响机制。

本项目围绕长江三角洲城市化进程中生态环境快速变化这一热点问题，借助遥感、地理信息系统和数值模式等技术，对区域土地利用变化及其生态环境效应、机制开展研究，并得出如下主要结论：.（1）以多源卫星数据为基础，辅以空间纹理、地形和NDVI等信息，建立不同地物赖以区分的先验知识库，采用C45决策树方法实现了长江三角洲土地利用的高精度提取。研究表明该方法保证了分类精度和效率，在三期图像分类结果验证中均达到了80%以上，这对于长三角地区土地覆盖的快速提取具有重要的指导意义和应用参考价值。.（2）对TM土地利用分类结果研究表明，1990～2010年期间，长三角土地利用类型发生变化的总面积为1.5万平方公里，占整个长三角面积的15.1%，城市化过程伴随着大量的高质量耕地转变为建设用地。对夜间灯光数据分析进一步表明长三角城市化水平存在较大区域内部差异，上海是城市化程度最高的城市，杭州和台州城市化程度增加较为缓慢。.（3）近10年间，长三角以上海和杭州为转折点，呈现一略向右倾斜的“Z”字型热岛分布格局，地表覆盖改变是城市群热岛效应的主要成因。长三角高温日数增加、大雾和大风日数的减少以及相对湿度和风速降低，都与经济发展和区域下垫面改变有密切关系。土地利用变化也影响到区域植被NDVI，并使得区域生长季始日提前，终日推迟，生长季期间积温增加。.（4）不同土地利用情景下的WRF/CHEM控制试验和敏感性试验结果表明，长三角下垫面数据集和城市冠层参数化方案在一定程度上改善了近地层气象和环境要素的预报结果，但不同城市和站点的评估结果有所差异，在城市化比较显著的站点，BEP对近地面风速的预报效果具有明显改善。对于大气成分而言，两类冠层参数化方案的预报结果无显著差异。.（5）WRF模式模拟表明，海风对长三角城市热岛具有明显的减弱作用。长三角城市规模扩大和热岛强度增加，在一定程度上会减弱海风对近海地区热岛效应的减缓和对污染物的清洁。城市化和土地利用变化使得城区汛期降水量和降水强度增加，降水强度日峰值及日变化曲线延后，并使得城市群风速减弱，相对湿度降低，不利于污染物的扩散和稀释，增加霾出现频率。.在本项目资助下，截止目前，发表期刊论文近20篇，其中SCI(E)论文1篇，一级核心期刊论文10篇，国际会议论文1篇（EI检索），完成联合培养硕士研究生2 名，正在培养1名。