粤港澳大湾区生态环境变化与综合治理观测研究站持续推进

  近期,粤港澳大湾区环境变化与综合治理观测研究站(以下简称“大湾区站”)项目组顺利完成了门户网站(https://ghmurban.dilizixun.com)和大数据共享系统(https://geodev.dilizixun.com/portal/apps/sites/#/ghm)的建设,将大湾区站研究进展、观测数据及实体资源等信息资源面向科研人员开放共享,建立天-空-地一体化的水土气生人大数据监测体系,充分发挥野外台站的观测、研究、示范与服务等功能,为粤港澳大湾区人-地耦合系统提供观测与研究数据支撑。
  目前已完成一期部分基础设施和生态观测设备的野外布置,包括39米山-水-城梯度观测塔、永久性水源涵养林观测样地、城市气象观测系统(美国GM1000X)、酸/氮沉降自动观测系统、林下便携式自动气象站(德国CR300-WS601)、土壤剖面水分温度监测站(美国SoilVUE10)、机载模块化多光谱仪(美国K6)、Bartington便携式磁化率仪(MS2型英国)、地下水监测系统、能见度仪(美国CS120A)、物候观测系统(美国ZYNetCam)等。

  1. 大湾区站简介
  大湾区台站具有广东省科学院长期支持建设的基础,是广东省科学技术厅在科技基础条件领域首批立项的野外科学观测研究站。广州地理研究所作为承担单位与香港大学、澳门大学、中国科学院广州地球化学研究所、广东省微生物研究所、珠江水利委员会水利科学研究院、珠海市水库管理中心等多家单位协作共建。大湾区台站以大湾区城市群为主要研究对象,针对粤港澳大湾区高强度人类活动背景下的生态环境问题,构建基于卫星遥感观测、无人机观测和地面观测相结合的多尺度城市群生态系统观测技术框架,形成水-土-气-生-人的大数据监测体系。
  2. 野外观测进展
  (1)模拟极端降水下的坡面径流观测系统
日前,针对粤港澳大湾区强降水条件下的水土流失问题,根据不同坡度及下垫面已建成模拟极端降水条件下的坡面径流观测系统并投入使用,可配合移动式降雨机模拟不同降水强度下城市土壤侵蚀效应。

 

图1 西岸站(大镜山)模拟极端降水下的坡面径流系统

 

  (2)水源涵养林样地
  目前,已经在大镜山水库周边建立了9块30米×30米的水源涵养林固定观测样地,主要类型包括退化林地自然更新样地、退化林地林分改造样地、火烧退化林地改造样地、台风干扰后自然更新样地和自然恢复林地等。

 

图2 西岸站(大镜山)水源涵养林固定监测样地

 

  (3)实验室和办公室改造持续推进
  位于珠海市水库管理中心一楼的大湾区台站西岸站实验室和办公室正在进行改造装修,并预计于4月底完工。

图3西岸站(大镜山)实验室和办公室改造现状

 

  (4)山-水-城梯度观测塔选址
  根据研究的内容和地质地貌情况,结合珠海市水库管理中心和专家意见,在在大镜山水库内进行了山-水-城梯度观测塔的选址工作,最终确定位于大镜山水库大坝左侧山坡(②号点)建立观测塔,预计在7月初完成塔建工作。

图4 西岸站山-水-城梯度观测塔初选位置(① 坡面径流场旁边②大坝左侧山坡③水库中心岛④大坝右侧山坡)

 

  (5)大湾区台站数据可视化系统
  大湾区台站综合大数据可视化管理系统可实时接入大湾区城市监测站点数据与城市综合地理信息数据,可基于地理位置信息进行数据分析检索,并进行统一可视化呈现,全面呈现大湾区城市水、土、气、生、城生态监测准实况,并包括政府在地域边界、流域范围、传统文化、地质安全、环境保护等领域取得的数据成果;支持按时间、空间、统计类别等不同维度与数据进行交互,全面分析了解大湾区城市生态环境发展态势,帮助城市经济与产业发展数据综合监管,为更好地对大湾区城市进行生态环境变化与与综合治理提供数据参考。

 

图5 大湾区台站数据可视化系统

 

  (6)大湾区台站大数据中心
  基于云计算和地理时空大数据架构,基于构建融合卫星、无人机、分布式地面和现有观测网络的“天空地一体化”协同观测技术框架,已初步搭建了大湾区台站大数据中心,并尝试建立从点到线到面、从高空-低空-地面-地下、从单时间点到多时序的多层次、多尺度和多维度结合的水、土、气、生、人、地灾立体化观测数据和研究专题数据。

 

图6 大湾区台站大数据中心

 

  (7)大湾区台站门户网站
  建设完善服务于台站人员、设备、数据的网络门户,在互联网上统一发布各类研究进展、项目成果、科普教育、数据资源等资讯,全方位展示台站运行状况和团队动态,实现学术交流、协作共享的在线互动,提升台站运行效能。

 

图7 大湾区台站门户网站

 
  3. 研究进展
  (1)粤港澳大湾区土地利用/覆被变化显著
  通过多源遥感影像解译土地利用/覆被状况,研究表明近40年来大湾区森林、湿地、草地等自然生态系统被大量占用,导致栖息地质量和碳储量大幅下降,中心城市及其周边区域衰退最为明显。城镇用地快速扩张和人类活动不断增强导致生态系统污染物输出量显著增加,不透水层面积增加降低了生态系统的雨洪调蓄能力,区域产水量增加明显。在剔除降水年际波动变化的影响后,污染物输出量和区域产水量仍然呈现显著增加趋势,凸显出海绵城市和生态城市建设的必要性与急迫性。通过空间计量经济理论中的面板分析方法,建立了生态系统服务与多个景观格局和社会经济变量的联系,发现边缘密度、斑块数量等景观指标与生态服务功能强弱关系密切,呈现显著空间相关关系,同时人口密度和经济总量这两个主要社会经济指标对生态系统服务的影响贡献随着时间推移不断增强。

 

图8粤港澳大湾区1980~2017年土地利用/覆被空间分布图

 

  (2)粤港澳大湾区局部水生态环境变化剧烈
  分析了大湾区传统基塘区近40年水域变化,总体呈增加趋势,人工水体增长明显, 但自然水体则逐年趋减。珠江三角洲水体总面积自1980年的3527.39km2增长至2017年的4412.58km2,年均增长24.07km2,年均增长率为0.68%,1980-2017年珠江三角洲新增水体885.19km2,不同时期新增水体主要来源于耕地、林地。 同期消失水体主要体现为农业结构调整中,养殖水面转为耕地,以及城市化、工业化过程中,建设用地对水体的占用。

 

图9 粤港澳大湾区水体时空格局变化

 
  (3)粤港澳大湾区的植被面积较稳定,植被覆盖度不断提高
  在1980-1990年期间较为稳定,保持在3.20万km2左右,1990-1995年迅速增加至3.25万km2,1995年以后持续下降(图17)。在植被比例方面,尽管1990-1995年间有小幅提升,但1980-2017年间植被比例一致维持在60%左右。粤港澳大湾区植被整体呈现“中心低,周边高”的空间格局,2000年以来植被覆盖度不断提高。

 

图10 粤港澳大湾区植被覆盖度时空格局变化

 

  (4)粤港澳大湾区正面临地质环境恶化和地质灾害频发的重大挑战
  粤港澳大湾区地质灾害主要为地面塌陷和崩滑流灾害。已发地质灾害中,肇庆市地质灾害最多(60.99%),广州市地质灾害隐患点最多(33.4%)。

 

图11 粤港澳大湾区地层岩性及主要地灾分布点

 

  (5)粤港澳大湾区快速城镇化过程显著影响生态系统服务
  粤港澳大湾区快速城镇化过程对生态系统服务影响显著,其中碳储量、栖息地质量(生物多样性)的空间分布格局变化剧烈,产水量空间分布格局保持稳定。

 

图12 粤港澳大湾区生态系统服务空间变化(土壤保持量及碳储量)

 

  (6)《近40年来粤港澳大湾区城市群生态系统变化研究》初稿完成
  目前,已完成《近40年来粤港澳大湾区城市群生态系统变化研究》初稿,目前正处于一校与修订工作,预计2020年10月正式出版。

  4. 学术交流
  (1)2019年5月28日北京中国科学院生态环境研究中心参加由城市与区域生态国家重点实验室、北京城市生态系统研究站、中国生态学学会主办,SURE-China承办的“第八届城市生态论坛”,以“城市生态系统长期研究与生态管理”为议题,围绕“搭建城市生态系统长期监测与对比研究平台:机遇与挑战”,听取国内外主要城市生态站的研究思路与建设经验;

  (2)2019年9月4-5日在广州参加由中国林业科学研究院热带林业研究所主办的“粤港澳大湾区森林生态与人居环境”学术交流会,以“森林景观、生物资源、生态监测”为议题作学术报告并展开热烈讨论;

  (3)2019年11月20-22日在澳门参加由广东工业大学、北京师范大学、东莞理工学院、意大利那不勒斯帕斯诺普大学联合主办的“第一届国际湾区循环经济会议(1st IBACEC)”,与佛罗里达湾区、日本湾区、挪威湾区、意大利城市集团和巴西城市集团等研究机构进行讨论和交流国际经验;

  (4)2019年12月6-7日在广东省深圳市参加由广东省生态学会主办的“粤港澳大湾区绿色发展与生态创新学术研讨会暨广东省生态学会年会”,主题为“粤港澳大湾区绿色发展与生态创新”,并与参会代表们深入交流,分享观点,为推动粤港澳大湾区的绿色发展与生态创新,建设美丽,富饶,宜居的大湾区出谋划策。

  (5)2019年12月14日在广州参加由广东省科学院广州地理研究所和粤港澳大湾区战略研究院联合主办,广东创新发展研究院、香港大学(SPPR研究项目)协办的“粤港澳大湾区创新与区域发展国际论坛”,会议主题为“创新创意的国际经验与粤港澳大湾区创新发展”,积极听取粤港澳三地以及纽约湾区、旧金山湾区和温哥华湾区等国际、国内顶尖专家和学者的报告。




版权所有 © 广东省科学院广州地理研究所 备案号:粤ICP备05147258号
地址:广州市先烈中路100号大院广州地理研究所 邮政编码: 510070
电 话:020-87685006 传 真:020-87685006

 


广东省科学院广州地理研究所

 

 


广东创新发展研究院

 

 


热带地理