基于生态热力学的城市生态系统健康评价方法研究

快速城市化过程中出现的生态环境问题使城市发展受到严重制约，需要系统诊断城市生态系统健康状况。本研究从系统生态观出发，以城市生态过程为主线，引入生态热力学方法统一核算与模拟城市生态系统中的各种生态流，在此基础上构建城市生态系统健康评价指标体系，从系统效率、系统结构、环境负荷、缓冲容量、代谢强度五个方面系统分析城市生态系统结构与功能特征。针对城市生态系统健康的相对性，建立加权距离综合评价模型，多维度客观反映城市生态系统相对健康状况。选取涵盖不同功能定位的中国典型城市开展实证研究，从时间维度动态评价北京城市生态系统多年健康状况演变趋势；从空间维度划分中国典型城市基本健康状况类型，辨识不同健康类型城市发展的限制因子，探求城市健康状况空间分布规律；最终提出适宜不同类型城市的发展模式，为我国城市生态管理提供科学依据与方法支撑；预期发表核心期刊论文5-8篇，其中SCI收录2-3篇。

围绕城市生态系统健康评价与诊断问题，该项目以城市生态过程为主线，引入生态热力学方法对城市生态系统中各种生态流进行统一核算与模拟；在此基础上构建和发展城市生态系统健康评价指标体系，基于内在生态过程和生物物理基础视角，从系统效率、系统结构、代谢强度、缓冲容量、环境负荷五方面系统分析城市生态系统的结构与功能特征。同时，鉴于城市生态系统健康的不确定性与相对性，建立城市生态系统健康集对分析模型，构造参考集优化传统的健康标准，多维度客观评价城市生态系统的相对健康状况。项目还开展了实证研究：从空间维度比较了中国典型城市相对健康水平，划分了中国城市健康状况类型，分析了中国城市健康等级空间分布规律；从时间维度分析了北京市生态系统健康状况的多年演变趋势，辨识了城市健康发展的关键限制因子，为我国城市生态规划与管理提供科学依据与方法支撑。基于上述研究工作，项目在城市生态流统一核算、城市生态系统健康评价指标构建、综合评价模型建立、健康标准优化、中国城市生态系统健康时空特征分析等方面取得突出进展，为推动生态热力学与城市生态系统健康理论融合做出重要贡献。.此外，项目在研究过程中秘密关注近年来相关领域的研究动向，结合逐渐明晰的新问题与新思路，还额外完成了各城市子系统的健康空间格局研究，探索性开展了中国多城市低碳发展水平比较与模式识别、北京与纽约等著名世界城市间宜居性和公共健康水平的比较研究，以期在更统筹考虑国际理论前沿、国家现实需求、广大民众生存诉求的前提下，实现对城市生态系统健康状况更全面深入的剖析。.项目研究取得了诸多成果，在国内外权威期刊发表（接收）26篇论文，其中SCI收录12篇，EI收录15篇，超额完成原定的“发表核心期刊论文5~8篇，其中SCI收录2~3篇”的成果产出计划。研究成果得到评阅专家和学术同行的高度评价，多篇文章成为下载次数最多（Most Downloaded）和最热点论文（Top Hottest Articles）并被国际权威科技媒体跟踪报道。成果在ISEM 2011、ISEIS 2010等国际会议报告后受到广泛关注。项目核心成果成为国家科学技术进步二等奖《城市及区域生态过程模拟与安全调控技术体系创建和应用》、教育部高等学校科学研究优秀成果一等奖《多尺度生态核算与城市生态模拟及调控技术》的重要组成部分。