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城市化及城市绿地对CO2调节功能研究

 ?????? 城市作为陆地生态系统的一个组成部分,是一个以人类活动为主体的人工生态系统,城市表面主要是由植被与不可渗透表面(水泥、沥青和建筑物)构成。随着城市化的飞速发展,城市建筑物趋向密集化和高层化,不可渗透表面增加。另一方面随着城市居民对生活环境的质量要求的提高,城市绿化力度加大,因而植被表面积也在不断增加。作为城市气候边界条件的城市下垫面的改变,直接影响到城市气候的变化。城市绿地通过光合作用、蒸腾作用、净化作用对城市生态环境发挥着释氧固碳、降温增湿、吸收有毒和有害气体及降尘、减噪等生态效应,在改善环境质量、维护生态平衡方面具有极其重要的作用。城市下垫面与大气之间进行物质能量交换,其输送的总量及速率(通量)随着城市下垫面表面积的增加,必然在不断改变,这些改变直接影响着城市气候、城市环境以及城市绿地的生态效益。因此,作为城市化与城市绿地生态功能评价的重要指标,碳通量时空变化的遥感定量研究成为一个呼之欲出的课题。北京作为首都,申奥成功使得政府加大了对城市绿地建设的投资力度,同时城市的飞速发展,建筑物呈现出密集化和高层化的趋势,城市表面积的迅速变化,迫切需要对地表通量进行定量研究。

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主要研究内容及预期研究目标

(1) 城市化所引起的土地利用变化研究。利用多时相遥感影像分析北京市城市化过程所引起的土地利用/土地覆盖变化。
(2)遥感反演城市绿地的生态物理参数:反照率、叶面积指数、净第一性生产力(NPP),并进行地面验证,建立城市绿地的CO2与生态物理参数和环境因子之间的关系,研究城市下垫面比辐射率、辐射亮度温度的测量方法,以及观测方向和观测角度对它们的影响,进而反演地表真实温度,并讨论地表温度场(城市热岛)的时间变化规律。为建立城市绿地生态效益定量评价模型提供根据。
(3)建立城市化地区生态系统碳循环模型。分析城市化所引起的土地利用、土壤性质的变化对碳循环的影响机制,在现有生态系统碳循环模型的基础上,改进并建立适合于城市化地区的生态系统碳循环模型。
(4) 城市化不同阶段生态系统碳循环研究。利用低分辨率遥感影像(NOAA AVHRR和MODIS)数据,结合不同时相Landsat TM影像数据及土地利用/土地覆盖图,利用混合像元分解、尺度转换技术,反演并生成不同年度北京市高分辨率植被指数及叶面积指数(LAI)的季节变化序列数据。利用碳循环模型模拟估算不同年度的植被生产力及碳平衡。
(5) 城市化对生态系统碳平衡影响的预测。通过对北京市城市扩展的模拟及预测,初步预测北京市未来发展情况下生态系统的碳平衡状况。 (6)综合评价城市化对地区碳平衡的影响。利用北京市工业、交通、人口等统计数据,定量分析人类活动所导致的碳释放量,并给合生态系统碳循环研究结果,综合评价北京市城市化对地区碳平衡的影响。