4.第四篇-自然地理學(xué)的應(yīng)用

1、第四篇 自然地理學(xué)的應(yīng)用 ——方法、原理與實例,第十四章 地表環(huán)境評估與區(qū)劃第十五章 地表環(huán)境預(yù)測第十六章 地表環(huán)境的規(guī)劃與管理第十七章 地表環(huán)境的優(yōu)化調(diào)控,,第十四章 地表環(huán)境評估與區(qū)劃,第一節(jié) 氣候類型劃分與氣候環(huán)境評估第二節(jié) 生物環(huán)境分區(qū)與評估第三節(jié) 地形、地貌與地質(zhì)環(huán)境評估與區(qū)劃第四節(jié) 水資源與水資源分布第五節(jié) 土地分類、分級與評估第六節(jié) 綜合自然區(qū)劃,柯本氣候分類與主要的氣候帶和氣候型,其中

2、A、C、D、E帶為濕潤氣候，B帶為干旱氣候，H帶為高地氣候。各帶氣候又據(jù)氣溫、降水及自然植被分布劃分為若干氣候型，用f、m、w等字母放在首位字母后表示，如Af 表示熱帶雨林氣候。在氣候型的基礎(chǔ)上又根據(jù)氣溫的差異劃分出氣候副型，用a、b、c、d等字母放在第三位來表示，如Cfa表示副熱帶濕潤氣候。,第十四章,柯本氣候分類系統(tǒng)中所用的符號及意義,第十四章,全球六個氣候帶（柯本氣候分類系統(tǒng)）,德國氣候?qū)W家柯本（W. Koppen）

3、以氣溫和降水為指標(biāo)，參照自然植被狀況于1900年建立了柯本氣候分類系統(tǒng)，在氣候分類法中屬于經(jīng)驗分類。隨后經(jīng)過多次修訂，已成為世界上使用最廣泛的氣候分類系統(tǒng)。 在柯本氣候分類系統(tǒng)中，首先根據(jù)氣溫狀況將全球氣候分為六個氣候帶，用A、B、C、D、E和H表示，在柯本氣候分類系統(tǒng)中位于表示字母的首位。,第十四章,氣候類型圖（據(jù)劉德生）,第十四章,氣候?qū)θ祟惖挠绊?主要?dú)庀笠貙θ梭w的直接影響：氧氣：人類只能忍受大氣氧分壓20

4、%的降低，因此一般來說，人在高于海拔2000米的地方就會出現(xiàn)高山反應(yīng)。溫度：一般來說人體只能忍受體內(nèi)±4oC的變化。體溫低于32oC就會失去知覺，高于41oC就有可能導(dǎo)致人體循環(huán)系統(tǒng)的崩潰。熱、濕的綜合影響：溫度20~24oC，濕度40%~60%是體感最舒適的溫濕度范圍。氣候?qū)θ祟惤】档拈g接影響：不同氣候區(qū)和不同季節(jié)，有不同的典型疾病，其發(fā)病率也不同。風(fēng)濕病、關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率在冷濕地區(qū)是干熱地區(qū)的4倍。氣候或氣象災(zāi)害：不同氣

5、候區(qū)有不同氣候和氣象災(zāi)害，對人類生活與生產(chǎn)均帶來影響。,第十四章,人對溫、濕度感覺分類,溫度20～24℃，濕度40%～60％是體感最舒適的溫、濕度范圍。當(dāng)環(huán)境的炎熱和潮濕組合時，人的感覺極不舒服。溫度與濕度的組合情況可以用溫濕度指數(shù)THI來表示。,第十四章,生物環(huán)境評估指標(biāo),生物環(huán)境評估指標(biāo)：,2.凈初級生物生產(chǎn)率,1.生物多樣性,第十四章,生物在地表環(huán)境形成中的作用,參與巖石和非金屬礦物的建造,,生物在地表環(huán)境形成

6、中的作用,參與地表化學(xué)元素的遷移,改變大氣圈、水圈的組成,參與巖石的風(fēng)化和土壤的形成,,,,,第十四章,世界大陸凈初級生產(chǎn)率（Huggett,1998),從世界海洋和陸地生物凈初級生產(chǎn)率分布圖不難看出，生物凈初級生產(chǎn)率，陸地高于海洋，近岸淺海高于開闊大洋，森林高于草原，沼澤高于河流、湖泊，草原高于沙漠，草甸高于凍原等等。,第十四章,世界陸地生物群(Mackenzie，1998),第十四章,生物環(huán)境分級評價結(jié)果,,第

7、十四章,地形、地貌與地質(zhì)環(huán)境評估與區(qū)劃,14.3.1 地形、地貌與地質(zhì)環(huán)境評估的途徑,海拔高度：生物的生產(chǎn)量、人口、經(jīng)濟(jì)密度，都隨著海拔高度增大而減小。 地面組成：從地面組成的元素含量高低，來估價人類生活的元素地球化學(xué)環(huán)境，將人類的元素地球化學(xué)環(huán)境劃分為好、一般和差。 地質(zhì)災(zāi)害：地質(zhì)災(zāi)害如地震、火山、滑坡、崩塌、泥石流等，嚴(yán)重威脅著人類的生產(chǎn)與生活環(huán)境。 地面起伏：地面起伏越大，人類生活越不方便，根據(jù)地面起伏度的大

8、小，將人類生活的適宜度劃分為4級：小于100 m為適宜，100~500 m為一般，500~-1 000 m為不適宜，大于1 000 m為很不適宜。 地貌部位：不同的地貌部位其環(huán)境條件也是不同的。,第十四章,海拔高度對人類生活的影響分級,從目前的狀況看，無論是生物的生產(chǎn)量，還是人口的密度，都存在隨著海拔高度增大而減小的趨勢。因此可以說，在目前的科技和經(jīng)濟(jì)條件下，對大多數(shù)人來說，高海拔地區(qū)仍然是不太適合居住與生活的地方。如果要對

9、海拔高度進(jìn)行分級的話，可以借鑒原來對山地、丘陵的分類標(biāo)準(zhǔn)。,人類生活適宜度的海拔高度分級（王建，2000）,第十四章,地面元素組成與人類的元素地球化學(xué)環(huán)境（王建，2000）,地球表層存在很多種元素，根據(jù)它們與人體、生物的關(guān)系，可以將其劃分為必需元素、非必需元素和有毒元素。由于不同地區(qū)的地面組成物質(zhì)的不同，導(dǎo)致了元素在各個地區(qū)的分布不平衡，對人類的身體健康產(chǎn)生一定的影響。如果要評價一個地區(qū)地面物質(zhì)組成對人類環(huán)境有利或不利，適宜或不

10、適宜，就要從這些元素的含量高低以及對人體有害還是有利來評價。,第十四章,地面起伏分級及其對人類生活的影響,地面起伏對人類的生產(chǎn)、生活有著重要的影響。對大多數(shù)人來說，在平坦的地面生活要比在高低不平的地面生活更方便些。用地面高度值的標(biāo)準(zhǔn)差，可以在一定程度上反映地面的起伏程度，可以稱之為地面起伏度。根據(jù)地面起伏度，可以評價其對人類生活的適宜度。,地面起伏度與人類生活的適宜度（王建，2000）,第十四章,中國的地形、地貌與地質(zhì)環(huán)境

11、特征,三大階梯:中國的地勢是西高東低，并且由青藏高原起周圍呈階梯狀 降低。三橫三縱加一弧的山文特征——中國地表結(jié)構(gòu)的骨架。,四大高原、四大盆地和三大平原 四大高原：青藏高原、內(nèi)蒙古高原、黃土高原和云貴高原。 四大盆地：塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、柴達(dá)木盆地、四川盆地。 三大平原：東北平原、華北平原和長江中下游平原。,第十四章,三大階梯與西高東低的地勢,中國的地勢是西高東低，并且由青藏高原起

12、向東呈階梯狀降低。三大階梯是中國地形總輪廓的真實寫照。青藏高原平均海拔在4 000～5 000 m之間，是最高一級階梯，也是第一級階梯；青藏高原的東面和北面則是由一系列盆地和高原組成的第二級階梯，平均高度在1 000～2 000 m之間；以大興安嶺—太行山—巫山—雪峰山為界，向東海拔大多低于500 m的低山、丘陵、平原區(qū)，構(gòu)成了第三級階梯。由于地勢西高東低，河流大都由西向東流。比如，中國大的河流長江、黃河、珠江、淮河、海河等都是如此。,

13、第十四章,水資源特性與水資源分布特征,地球上的水體總量約有1.36×1010 km3，其中97.22％為海水，而淡水僅占2.78％。淡水中又有77.14％為冰，而可供人類直接利用，占人類用水總量4/5的河水卻只有1 250 km3，僅占淡水的0.003％，地球總水量的0.000 1％。就人類可利用的淡水資源而言，人均可達(dá)5×106 L，完全可以滿足人類對水的需要。問題的關(guān)鍵不是水量不夠，而是水資源在區(qū)域分布上的

14、不平衡，導(dǎo)致某些地區(qū)缺水出現(xiàn)水荒，某些地區(qū)水過多出現(xiàn)水災(zāi)，而另一些更為不幸的地區(qū)則受到水荒和水災(zāi)的雙重威脅。,水資源的分布特征,補(bǔ)給的循環(huán)性,變化的復(fù)雜性,利用的廣泛性,利與害的兩重性,不可替代性,水資源的特性,,,,,,第十四章,水資源評價,水資源評價就是對一個地區(qū)水資源的數(shù)量、質(zhì)量、時空分布特征和開發(fā)利用條件的全面分析評價?？茖W(xué)地評價水資源狀況是合理開發(fā)利用水資源的前提，可為水資源的規(guī)劃、管理和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。,水資源評價的

15、范圍和內(nèi)容,水資源評價的原則:,水質(zhì)狀況,變化狀況,供需狀況,來源與分布,地表水與大氣水、地下水相互轉(zhuǎn)化的綜合性原則,水資源量和質(zhì)統(tǒng)籌兼顧的原則,水資源調(diào)查、開發(fā)與管理協(xié)調(diào)一致的整體性原則,,綜合開發(fā)利用水資源的系統(tǒng)性原則,,第十四章,水圈的組成,地球上各種形式的水體通過水循環(huán)彼此相互聯(lián)系，相互影響，構(gòu)成一個完整的水圈。從廣義上說，水圈中的水對人類都有著直接或間接的利用價值，都可以視為水資源。但就目前的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件而言，對

16、含鹽量較高的海水、分布在極地和高山、高原的冰川，以及埋藏在地下較大深度的地下水，還無法進(jìn)行大規(guī)模的開發(fā)和利用。因此，通常所說的水資源是指陸地上可供人類生產(chǎn)、生活直接利用的地表淡水和埋藏較淺的地下淡水資源。這部分水量尚不足地球總儲水量的萬分之一。,第十四章,世界河流年徑流量圖（Jones,1998),第十四章,各大陸潛在供水量、2010年估計人口及人口倍增時間對比,隨著人口增長，人均水資源擁有量在減少。而另一方面，隨著經(jīng)濟(jì)的

17、發(fā)展，人均需水量在不斷增加。據(jù)估計，在不遠(yuǎn)的將來，全球?qū)⒂写蠹s80個國家面臨水資源短缺問題。,第十四章,地區(qū),中國地表徑流資源分區(qū),中國境內(nèi)河川徑流主要依靠降水補(bǔ)給，在地區(qū)分布上與降水量的分布密切對應(yīng)，具有明顯的地帶性規(guī)律。按各地徑流量的多少，參照降水量和蒸發(fā)量的地區(qū)分布，大致可分為豐水區(qū)、多水區(qū)、過渡區(qū)、少水區(qū)和缺水區(qū)五個不同的區(qū)域（天津師范大學(xué)地理系等，19986）。,第十四章,土地分等與土地評估的依據(jù),土地適宜性

18、 是指在一定的條件下，土地對某種經(jīng)濟(jì)利用的適宜程 度。 ①  多宜性，即同時適宜于農(nóng)、林、牧等多種生產(chǎn)； ②  雙宜性，即同時適宜于農(nóng)、林、牧等之中的兩種生產(chǎn)； ③  單宜性，即只適宜于農(nóng)、林、牧等之中的一種生產(chǎn)； ④  不宜性，即在目前的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下還不具備利用的價值。土地限制性 是指某種或某些不利因素對土地適宜性和生產(chǎn)潛力的抑制程度。土地經(jīng)濟(jì)效益

19、 是衡量土地質(zhì)量高低的主要依據(jù)之一，它是指在一定的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件下，土地能夠提供的有效收益。土地生態(tài)效益 是指某種生產(chǎn)利用條件下土地生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量。,第十四章,土地分級單位自然要素比較（陳傳康，1993）,三級分級系統(tǒng)：①相（立地）：綜合自然特征最一致的土地地段，是土地分級的最小單位。②限區(qū)（土地單元）：相有規(guī)律地組合而成的中級土地分級單位。③地方（土地系統(tǒng)）：限區(qū)有規(guī)律的組合而成的高級土地分級單位。

20、從相（立地）、限區(qū)（土地單元）到地方（土地系統(tǒng)），其內(nèi)部結(jié)構(gòu)從簡單到復(fù)雜，其內(nèi)部一致性越來越弱，而差異性越來越明顯。,第十四章,個體單位和類型等級的關(guān)系,一般來說，借助于生物分類的方法，以種、屬、科等作為土地類型的單位。如，在相一級基礎(chǔ)上的土地類型劃分，可以把性質(zhì)相似的某些相歸納為相種，性質(zhì)相近的相種歸納為相屬，性質(zhì)相近的相屬歸納為相科。,同理，性質(zhì)相近的限區(qū)可以歸納為限區(qū)種，性質(zhì)相近的限區(qū)種可以歸納為限區(qū)屬，性質(zhì)相近的限區(qū)屬可以

21、歸納為限區(qū)科。按照同樣的方法，可以將地方劃分為地方種、地方屬、地方科、地方目、地方綱、地方門。,（據(jù)伊薩欽科）,第十四章,兩列指標(biāo)網(wǎng)格法,土地分類以后，可以用順序法表示，即按照科、屬、種的順序直接列出各級分類單位，一般用拉丁數(shù)序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、……來表示科，用英文字母a、b、c、d、e、……表示屬，用阿拉伯?dāng)?shù)字1、2、3、……表示種。最后按科、屬、種依次組合為Ⅰa1、Ⅱb2、Ⅲc3等來表示土地的分類級別及其關(guān)系。也可以用兩列指

22、標(biāo)網(wǎng)格法表示。,（據(jù)陳傳康）,第十四章,土地分等圖式,土地等級是土地評價的最終結(jié)果，也是土地分等研究的核心部分。土地等級的數(shù)目應(yīng)按評價區(qū)域的復(fù)雜程度和評價的目的要求確定。目前，通常采用的土地等級為八級制。從一等地到八等地，土地的適宜性及生產(chǎn)潛力依次減小，而限制性因素增加；等級相同的土地，其適宜性及生產(chǎn)潛力大致相同。,第十四章,遞變型組合（據(jù)陳傳康）,土地結(jié)構(gòu)通?？梢苑譃閮纱箢悾哼f變型結(jié)構(gòu)和重復(fù)型結(jié)構(gòu)。遞變型結(jié)構(gòu)，是指各種土

23、地類型在空間上按一定的順序依次排列，組合在一起構(gòu)成一定的序列。,第十四章,重復(fù)型結(jié)構(gòu)（據(jù)陳傳康）,重復(fù)型結(jié)構(gòu)，如果土地類型在空間上不按一定順序更替，而是呈相間排列或斑塊狀分布，這樣的結(jié)構(gòu)叫做重復(fù)型結(jié)構(gòu)。如遭受沖溝切割的臺地區(qū)，分布有淺凹地的草地區(qū)的土地結(jié)構(gòu)，就類似于重復(fù)型結(jié)構(gòu)。,第十四章,綜合自然區(qū)劃,自然區(qū)劃是根據(jù)一定地域自然地理特征的相似性和差異性逐級劃分或合并自然地域單位，并按這些地域單位彼此間的從屬關(guān)系，建立一定形

24、式的地域等級系統(tǒng)的研究方法。,發(fā)生一致性原則；形態(tài)類似性原則；區(qū)域共軛性原則；綜合分析與主導(dǎo)因素相結(jié)合的原則地帶性與非地帶性相結(jié)合的原則。,自然區(qū)劃的原則,綜合自然區(qū)劃的方法,部門區(qū)劃疊置法；地理相關(guān)分析法；主導(dǎo)標(biāo)志法；自上而下逐級劃分法；自下而上逐級合并法。,第十四章,由雙列系統(tǒng)獲得單列系統(tǒng)及各單位之間相互關(guān)系示意圖,自然地域受到地帶性與非地帶性分異因素的共同制約與影響。根據(jù)地帶性地域分異規(guī)律和非地帶性分異規(guī)律確

25、定的區(qū)劃單位等級系統(tǒng)，分別稱為地帶性區(qū)劃單位等級系統(tǒng)和非地帶性區(qū)劃單位等級系統(tǒng)。兩者并列合稱為綜合自然區(qū)劃單位的雙列等級系統(tǒng)。地帶性區(qū)劃單位等級系統(tǒng)，從高到低的序列為：自然帶—自然地帶—自然亞地帶—自然次亞帶。非地帶性區(qū)劃單位等級系統(tǒng)，從高到低的序列為：自然大區(qū)—自然地區(qū)—自然亞地區(qū)—自然小區(qū)。,第十四章,單列系統(tǒng)逐漸劃分示意圖（據(jù)陳傳康改繪）,有些學(xué)者認(rèn)為，地表自然區(qū)域間的差異和區(qū)域單位空間分布的規(guī)律性是地帶性與非地帶性地域分

26、異規(guī)律的綜合反映。因此主張在區(qū)劃中采用，一種能綜合反映地帶性和非地帶性分異規(guī)律的統(tǒng)一的區(qū)劃等級系統(tǒng)，從高級到低級依次由帶段—自然國—地帶段—自然省—亞地帶段—自然州—次區(qū)地帶段—自然地理區(qū)（景觀）等區(qū)劃單位組成。,第十四章,綜合自然區(qū)劃,14.6.3世界自然區(qū)劃,14.6.4中國自然區(qū)劃,青藏高原高寒區(qū),極帶,冷溫帶,暖溫帶,熱帶,,青藏高原高山區(qū),赤道帶,東部季風(fēng)區(qū),西北干旱區(qū),“三大區(qū)”,“五帶”+“一區(qū)”,第十四章,中

27、國三個大區(qū)的主要特征（據(jù)席承藩、丘寶劍等）,第十四章,第十五章 地表環(huán)境預(yù)測,第一節(jié) 地表環(huán)境預(yù)測的原則第二節(jié) 巖石圈的變化趨勢第三節(jié) 大氣圈的變化趨勢第四節(jié) 水圈的變化趨勢第五節(jié) 生物圈的變化趨勢第六節(jié) 地球表層環(huán)境的變化趨勢,地表環(huán)境預(yù)測的原則,時空尺度原則 要注意環(huán)境預(yù)測的時間和空間尺度。 人地相互作用原則 應(yīng)綜合考慮自然變化與人類活動的反饋作用。 關(guān)聯(lián)性原則 地球表層環(huán)境是一個

28、復(fù)雜的系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)間相互作用、相互關(guān)聯(lián)，子系統(tǒng)的變化會導(dǎo)致系統(tǒng)的變化。 非線性原則 在環(huán)境預(yù)測時，首先要分析環(huán)境處于什么狀態(tài)，是否可以預(yù)測，預(yù)測的時限如何，是否在預(yù)測的時段內(nèi)存在突變點(diǎn)，從而確定預(yù)測的數(shù)學(xué)模型。,第十五章,巖石圈的變化趨勢,板塊運(yùn)動的結(jié)果,世界大陸的位置將向西偏移：海洋與大陸的經(jīng)度將會發(fā)生變化。歐亞與北美洲板塊的相向運(yùn)動：將導(dǎo)致太平洋的逐步縮小，大西洋的 不斷擴(kuò)大。澳大利亞板塊向東北

29、方向漂移：將使澳大利亞的緯度降低，南半球的陸地面積進(jìn)一步減小。印度板塊的向北移動 ：由于受到歐亞板塊的阻擋，將導(dǎo)致青藏高原與喜馬拉雅山脈的進(jìn)一步隆升，中國西部地區(qū)的向北遷移。東非大裂谷的擴(kuò)大：將使紅海擴(kuò)張為大洋，非洲與亞洲分離。,人類活動對于巖石圈表面形態(tài)有一定的修飾作用,圍海造陸、護(hù)岸工程；水利設(shè)施建設(shè)；城市建設(shè)；不同的土地利用方式。,第十五章,板塊運(yùn)動方向和速度,從十年至百年的時間尺度看，板塊運(yùn)動的方向與速度不會有根本的

30、改變，板塊的邊界也不會有很大的變化。因此，火山、地震的分布規(guī)律不會有本質(zhì)的改變。地震、火山仍然主要分布在板塊邊緣，環(huán)太平洋帶、洋中脊和喜馬拉雅－阿爾卑斯造山帶仍然是地震、火山活動集中分布的地帶。但從百萬年和千萬年尺度上來看，地表的海陸輪廓以及板塊的分布將會發(fā)生重大的變化，地震帶和火山帶也將發(fā)生重大的變化。,第十五章,未來海陸分布(Christensen,1991）,第十五章,大氣圈的變化趨勢,,大氣圈成分的變化趨勢,CO2

31、，N2O，甲烷（CH4），鹵化碳（包括CCl3F和CCl2F2）增加較快，SO2含量也有所增加。粉塵含量變化,大氣圈結(jié)構(gòu)的變化及其趨勢,臭氧層的變化 臭氧層的減薄，臭氧洞的形成與擴(kuò)大,氣候變化的趨勢,從十萬至萬年時間尺度看，從自然變化趨勢說，現(xiàn)代間冰期即將結(jié)束，新的冰期即將來臨，氣候?qū)蚝浞较虬l(fā)展。但如果人類對自身活動引起的溫室效應(yīng)不加以控制，溫室效應(yīng)的影響有可能在一定時間內(nèi)超出自然變冷的幅度，出現(xiàn)一個超間冰期。 從百年時

32、間尺度看，從自然變化趨勢來說，21世紀(jì)不會出現(xiàn)平均狀況比1900～1950年之間更溫暖的氣候階段。但是，由于人類活動對氣候變化的影響，溫室效應(yīng)在短期內(nèi)無法根本抑制。因此綜合考慮自然與人為影響，21世紀(jì)將是一個平均狀況比19世紀(jì)溫暖，與20世紀(jì)相當(dāng)或略為溫暖的世紀(jì)。,第十五章,大氣組成的變化趨勢 （據(jù)Machenzie改繪）,第十五章,臭氧層形成與破壞過程,第十五章,氣 候 變 化,從百年時間尺度看

33、，氣候變化具有明顯的150～200年的雙世紀(jì)周期，最近一次暖峰出現(xiàn)在公元1900—1950之間，下一個暖峰將出現(xiàn)在2050年以后。因此2000—2050年之間應(yīng)該是一個相對寒冷或溫涼的時期。也就是說，從1950年以后出現(xiàn)的氣候相對溫涼的時期，將持續(xù)到2050年前后。盡管中間可能會出現(xiàn)一些較短時間尺度的氣候波動，但從自然變化趨勢來說，不會出現(xiàn)平均狀況比1900—1950年之間更溫暖的氣候階段。,第十五章,水圈的變化趨勢,15.4.1

34、海面的變化,15.4.2水循環(huán)與水平衡的變化,板塊運(yùn)動—太平洋縮小、大西洋的擴(kuò)張—水循環(huán)的格局改變—區(qū)域水平衡失衡；青藏高原的進(jìn)一步隆升—亞洲中部的干旱化；氣候變暖—世界水平衡發(fā)生重大變化。,全球增溫—冰川融化—海面上升；區(qū)域或局部的地殼下降—海面相對上升；地面沉降—海面上升；海水升溫—海水膨脹—海面上升。,15.4.3水圈組成與結(jié)構(gòu)的變化,氣態(tài)水、液態(tài)水比例增大，而固態(tài)水比例減小海面的升高將導(dǎo)致地球表面水體分布的重心向較低

35、緯度偏移河流、湖泊、沼澤的分布的區(qū)域不均勻性將會進(jìn)一步增強(qiáng),第十五章,海面的變化,研究表明，現(xiàn)在世界海面并不是一個平面，而是一個高低起伏的曲面，這個面是一個重力等勢面，隨著重力場的變化而變化。最高的隆起在新幾內(nèi)亞，高出平均海平面76 m，而最大的凹陷在馬爾代夫，低于平均海平面104 m，兩者相差180m，超過了冰期-間冰期海平面變化的平均幅度。由于地球表面的重力場，是由地球內(nèi)部的物質(zhì)組成決定的。巖石圈相對于地核、地幔的西向漂移，

36、將導(dǎo)致各地重力場的變化，從而導(dǎo)致海面的變化。,第十五章,海面的變化,從百年時間尺度的變化來看，隨著未來氣候的變暖，海平面將會呈現(xiàn)上升趨勢。對于海平面上升幅度的估計，存在很大的差異。根據(jù)上述對氣候變化趨勢的預(yù)測，結(jié)合各種預(yù)測結(jié)果，我們認(rèn)為到2030年前后，世界平均海平面將會升高15 cm左右，到2100年前后世界平均海平面將會升高40～50 cm。但由于地面沉降等原因，在某些大河三角洲和沿海平原地區(qū)海平面相對上升的幅度有可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于

37、這個數(shù)值。,第十五章,海平面變化趨勢(據(jù)Warrick ,1996),海平面上升的影響圖,第十五章,生物圈的變化趨勢,15.5.2生物圈結(jié)構(gòu)的變化,大氣中的微生物含量增加（大氣濕度增大）；地球表面生物水平分布的不均勻性進(jìn)一步增大（降水的區(qū)域差異變大）；生物分布向中高緯度地區(qū)擴(kuò)展（氣候變暖）；海洋生態(tài)系統(tǒng)空間范圍擴(kuò)大，而陸地生態(tài)系統(tǒng)空間范圍縮?。êＣ嫔仙?；一些漁場消失，而另一些漁場則可能擴(kuò)大或誕生（洋流的改變）。,

38、15.5.3生物生產(chǎn)率的變化,一些種類由于氣候的變暖，病蟲害加重，生產(chǎn)率降低；一些種類，尤其是小麥、水稻、大豆等植物，將會由于大氣CO2濃度升高，植物的光合作用增強(qiáng)，植物的生產(chǎn)率將會提高。,15.5.1生物圈組成的變化,生物種類的減少;人的比重將會進(jìn)一步變大;生物多樣性的保護(hù)任務(wù)艱巨。,第十五章,生物圈組成的變化,由于生物對環(huán)境變化的適應(yīng)需要一定的時間，因此由于環(huán)境的變化，將導(dǎo)致一些生物種類的滅絕。由于氣候的變暖，尤其是中高緯

39、度地區(qū)的變暖，一些喜歡寒冷的生物由于難以忍受高溫將會減少或消失。一些干旱區(qū)，由于水的進(jìn)一步減少，一些生物種類也將減少或消失。盡管環(huán)境的變化會導(dǎo)致一些新的生物種類的誕生，但從短期看滅絕的生物種類將會多于新生的生物種類。另外，再加上人類活動的影響，生物的多樣性將會遭到一定程度的破壞。也就是說，未來的生物圈的組成將不如現(xiàn)在的生物圈的組成那么豐富多彩。,人口增長與動物滅絕（陶世龍等）,第十五章,生物圈組成的變化,自然界生物的種類在減少，

40、而人口的增長卻從來沒有停止。根據(jù)預(yù)測，不到2050年世界人口就會超過100億，如果不采取有效措施，再過44年，人口還將翻一翻。因此未來生物圈中人的比重將會進(jìn)一步變大。,世界人口變化趨勢（Mackenzie,1998）,第十五章,,生物圈結(jié)構(gòu)的變化,從長時間尺度說，海陸分布的變化、地面起伏的調(diào)整，將會導(dǎo)致植被帶、生物區(qū)的重大變化和調(diào)整，因而使生物圈的結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大的變化。例如，太平洋的消失將會使現(xiàn)在的東亞地區(qū)森林消失，而變?yōu)椴菰c荒

41、漠；澳大利亞的向北移動將使其原來的荒漠變?yōu)樯?；紅海裂谷的擴(kuò)大將使得紅海兩岸的一些草原、荒漠變?yōu)樯帧?,冰期-間冰期歐洲植被的變化,第十五章,生物圈結(jié)構(gòu)的變化（王建，2000）,從短時間尺度說，全球氣候的變化，也將導(dǎo)致生物圈結(jié)構(gòu)的變化：（1）大氣中的微生物含量增加。（2）地球表面生物水平分布的不均勻性進(jìn)一步增大。（3）生物分布向中高緯度地區(qū)擴(kuò)展。（4）由于海平面上升導(dǎo)致的海侵，將使海洋生態(tài)系統(tǒng)的空間范圍擴(kuò)大，而陸地生態(tài)系統(tǒng)的空

42、間范圍縮小。（5）海面上升和海水溫度變化將導(dǎo)致洋流的某些變化和調(diào)整，可能引起涌升流發(fā)生區(qū)和魚類聚集地的變化，從而使一些漁場消失，而另一些漁場則可能擴(kuò)大或誕生。,第十五章,生物分布向中緯度的擴(kuò)展模式（Mackenzie,1998 ）,第十五章,溫室世界的植被（大氣二氧化碳加倍時）（Mackenzie,1998）,第十五章,地球表層環(huán)境的變化趨勢,1. 自然的成分越來越少，人工的成分越來越多,人口的增長在短期內(nèi)不會有大

43、的改變。隨著人口的增加和科技的發(fā)展，人類對地球表層環(huán)境的影響將會進(jìn)一步增大。人工環(huán)境或經(jīng)過人工改造的環(huán)境的比重將會越來越大，而純粹的自然環(huán)境將會越來越少。,2. 能量流的改變,現(xiàn)在人類利用的主要能源是化石燃料（煤、石油、天然氣）。然而，化石燃料的利用帶來了許多環(huán)境問題，人類正積極地想方設(shè)法用其他的能源來替代化石燃料。因此將會導(dǎo)致今后一定時期內(nèi)能量流的改變。從天上到地上，從地下到地表，從山區(qū)到平原，從海洋到陸地，從農(nóng)村到城市。,第十五

44、章,地球表層環(huán)境的變化趨勢,3. 物質(zhì)流的改變,物質(zhì)流的方向和強(qiáng)度的變化人與環(huán)境的物質(zhì)交換人與環(huán)境之間的物質(zhì)交換將會加強(qiáng),4. 信息流的改變,信息流方向的改變：未來主要由發(fā)達(dá)國家與地區(qū)流向發(fā)展中國家與地區(qū)的信息流不僅不會改變，而且還會加強(qiáng)。信息流的強(qiáng)度：信息流的強(qiáng)度將會明顯增大。信息流的速度：隨著通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息的傳輸速度將會大幅度的提高。,第十五章,第十六章 地表環(huán)境的規(guī)劃與管理,第一節(jié) 環(huán)境規(guī)劃概述第二節(jié)

45、 環(huán)境規(guī)劃編制第三節(jié) 環(huán)境管理及其特征第四節(jié) 環(huán)境管理的任務(wù)與內(nèi)容第五節(jié) 環(huán)境管理的手段第六節(jié) 環(huán)境監(jiān)測管理信息系統(tǒng),環(huán)境規(guī)劃及其原則,環(huán)境規(guī)劃概念 是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃的有機(jī)組成部分，是環(huán)境決策在時間和空間上的具體安排，有明確的環(huán)境目標(biāo)，提出防止環(huán)境污染與破壞以及解決環(huán)境問題的有效措施，以改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)、社會的協(xié)調(diào)發(fā)展。,,與經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào)原則,切實可行、易于操作的原則,改善生態(tài)環(huán)境，保證環(huán)境與

46、社會、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的原則,環(huán)境規(guī)劃的原則,第十六章,環(huán)境規(guī)劃的特點(diǎn),動態(tài)性:環(huán)境規(guī)劃的目標(biāo)、內(nèi)容等是在不斷變化的，應(yīng)不斷地加以補(bǔ)充和修改。,綜合性:環(huán)境規(guī)劃的對象是地表環(huán)境，地表環(huán)境是一個復(fù)雜的綜合體；環(huán)境規(guī)劃是多學(xué)科的綜合。,地域性:地理環(huán)境的地域差異，要求環(huán)境規(guī)劃必須根據(jù)地域的環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行，使之具可操作性。,協(xié)調(diào)性:環(huán)境規(guī)劃必須與國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃結(jié)合起來，協(xié)調(diào)好發(fā)展與保護(hù)的關(guān)系。,第十六章,環(huán)境規(guī)劃的分類,按規(guī)劃

47、的時間期限劃分:,短期規(guī)劃,中期規(guī)劃,長期規(guī)劃,按規(guī)劃的范圍和層次劃分:,全球環(huán)境規(guī)劃,國家環(huán)境規(guī)劃,區(qū)域環(huán)境規(guī)劃,按規(guī)劃的對象劃分:,綜合(整體)環(huán)境規(guī)劃,專項(專題、部門)環(huán)境規(guī)劃,第十六章,,,,環(huán)境規(guī)劃編制的原則,生態(tài)平衡原則 各部分相互聯(lián)系、互相制約的原則 極限性原則 環(huán)境中所有資源都是有限的，環(huán)境對污染和破壞的承載力也是有限的。 整體性原則 環(huán)境系統(tǒng)中相互聯(lián)系和相互制約的各個因素或變量構(gòu)成有機(jī)的統(tǒng)

48、一體。 區(qū)域性原則 地球表層環(huán)境具有區(qū)域性，應(yīng)因地制宜地進(jìn)行規(guī)劃。 預(yù)防為主的原則 堅持以防為主，防治結(jié)合，全面規(guī)劃，合理布局，突出重點(diǎn)，兼顧一般的原則，把工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)向環(huán)境綜合整治。,第十六章,環(huán)境規(guī)劃編制的程序,通常，編制環(huán)境規(guī)劃是為了解決一定區(qū)域的環(huán)境問題，改善生態(tài)環(huán)境，協(xié)調(diào)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展之間的關(guān)系。由于環(huán)境規(guī)劃的對象、目標(biāo)、任務(wù)、內(nèi)容和范圍等的不同，存在著各種類型的環(huán)境規(guī)劃。但不論哪種環(huán)境規(guī)劃，都要遵循

49、一定的編制程序和方法。,,制定工作計劃,環(huán)境調(diào)查與評價,環(huán)境預(yù)測,確定環(huán)境目標(biāo),制定環(huán)境規(guī)劃方案,方案的申報與審批,環(huán)境規(guī)劃方案的實施,,,,,,,環(huán)境規(guī)劃編制的程序,第十六章,環(huán)境管理的特征,戰(zhàn)略性 環(huán)境管理與一個國家或區(qū)域可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施緊密相連。綜合性 環(huán)境管理涉及自然、社會、政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、法律等許多錯綜復(fù)雜的方面，需要運(yùn)用自然科學(xué)和社會科學(xué)多學(xué)科的知識并加以綜合滲透，充分利用技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、行政、法律、宣

50、傳、教育等手段對人類損害環(huán)境的活動施加影響。區(qū)域性 環(huán)境管理必須因地制宜，根據(jù)不同的區(qū)域特征，提出不同的環(huán)境管理措施，采取不同方法和手段加以實現(xiàn)。廣泛性 環(huán)境管理與每個人都息息相關(guān)，只有向公眾進(jìn)行環(huán)境保護(hù)宣傳教育，提高環(huán)境意識，樹立環(huán)境道德觀念，動員廣大人民群眾支持和參與環(huán)境保護(hù)與改善工作，才是實現(xiàn)環(huán)境管理目標(biāo)的根本保證。,第十六章,環(huán)境管理的任務(wù),（1）合理地開發(fā)和利用自然資源，維護(hù)生態(tài)平衡，以達(dá)到持續(xù)或永久利用

51、的目的。（2）重視環(huán)境污染的防治和生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化重建，為人類生存和發(fā)展提供高質(zhì)量優(yōu)美環(huán)境。（3）通過調(diào)控自然環(huán)境系統(tǒng)的物質(zhì)流、能量流和信息流，使其結(jié)構(gòu)更優(yōu)、功能達(dá)到最大，朝著人類所預(yù)期的方向發(fā)展。（4）人類在環(huán)境管理中扮演著管理者和被管理者的雙重角色，起著決定性作用。因此，要采取有力措施調(diào)整和改變?nèi)祟惸承┎缓侠淼男袨楹突顒?，以減少對生態(tài)環(huán)境的污染和破壞。（5） 制定切實有效的環(huán)境保護(hù)政策、法律、條例、規(guī)劃等，提出具體監(jiān)督、貫徹、

52、實行的途徑和措施。（6）開展環(huán)境科學(xué)研究，為環(huán)境保護(hù)事業(yè)培養(yǎng)管理人才。同時，加強(qiáng)有關(guān)環(huán)境的宣傳教育，以提高公眾的環(huán)境參與意識。,第十六章,環(huán)境管理的基本內(nèi)容與分類,環(huán)境管理的內(nèi)容是廣泛和復(fù)雜的，一般說來，可以從管理的范圍和管理的性質(zhì)兩個方面做以下劃分。,（一）按管理范圍分類 1.資源環(huán)境管理 2.專業(yè)環(huán)境管理 3.區(qū)域環(huán)境管理,（二）按管理性質(zhì)分類 1.環(huán)境質(zhì)量管理 2.環(huán)境計劃管理 3.環(huán)境

53、技術(shù)管理,第十六章,環(huán)境管理的手段,16.5.1法律手段：法律手段是環(huán)境管理的一種強(qiáng)制性措施————立法與執(zhí)法。,16.5.2經(jīng)濟(jì)手段：采取排污收費(fèi)、經(jīng)濟(jì)處罰、賠償損失、獎勵綜合利用等經(jīng)濟(jì)措施，充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)規(guī)律在環(huán)境管理中的作用。,16.5.3行政手段：行政手段主要是指國家和地方各級政府，根據(jù)國家行政法規(guī)所賦予的組織和指揮權(quán)力，對資源、環(huán)境的保護(hù)工作實施行政決策和管理。,16.5.4技術(shù)手段：環(huán)境問題解決的好壞，在很大程度上取決于

54、科學(xué)技術(shù)。因此，沒有先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，就很難對環(huán)境實施有效的管理。,16.5.5教育手段：通過各種形式和渠道，廣泛開展環(huán)境保護(hù)的宣傳教育工作，使公眾了解環(huán)境保護(hù)的重要意義和任務(wù)，激發(fā)保護(hù)環(huán)境的熱情和積極性，把保護(hù)和熱愛環(huán)境變成自覺行動，從而形成強(qiáng)大的社會輿論，制止浪費(fèi)資源、破壞環(huán)境的行為。,第十六章,環(huán)境監(jiān)測管理信息系統(tǒng),環(huán)境監(jiān)測管理信息系統(tǒng) ： 就是以現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)為核心，把環(huán)境信息存儲在計算機(jī)中，在計算機(jī)軟、硬件的支持下，實現(xiàn)

55、對環(huán)境信息的輸入、輸出、修改、增加、刪除、傳輸、保密、檢索、計算等多種數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本操作，并結(jié)合統(tǒng)計數(shù)學(xué)、優(yōu)化管理分析、預(yù)測評價模型、規(guī)劃決策模型、制圖輸出等應(yīng)用軟件，構(gòu)成一個復(fù)雜而有序的、具有完整功能的技術(shù)系統(tǒng)。,第十六章,環(huán)境監(jiān)測管理信息系統(tǒng)的開發(fā)程序,開發(fā)計劃階段:在對現(xiàn)行系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，確定環(huán)境監(jiān)測管理信息系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)和總要求，制訂并篩選出最佳方案，編制可行性研究報告。系統(tǒng)分析階段:設(shè)計出符合實際需要和用戶

56、需求的系統(tǒng)的邏輯系統(tǒng)。系統(tǒng)分析工作的內(nèi)容主要包括詳細(xì)系統(tǒng)調(diào)查、功能需求分析、數(shù)據(jù)分析，提出開發(fā)系統(tǒng)的邏輯模型和系統(tǒng)報告的編制。 系統(tǒng)設(shè)計階段:這個階段的主要任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)分析的邏輯模型提出一個物理模型。要在各種技術(shù)手段和處理方法中權(quán)衡利弊，選擇最合適的方案，實施物理模型，解決“如何做”的問題。 系統(tǒng)實施階段:系統(tǒng)設(shè)計完畢后，要經(jīng)測試、組織驗收，通過后付諸實施。在運(yùn)行過程中，要注意系統(tǒng)的維護(hù)，以保證系統(tǒng)的可持續(xù)利用。,第十六

57、章,第十七章 地表環(huán)境的優(yōu)化調(diào)控,第一節(jié) 優(yōu)化調(diào)控概述第二節(jié) 優(yōu)化調(diào)控原理第三節(jié) 優(yōu)化調(diào)控的途徑第四節(jié) 優(yōu)化調(diào)控的方法與模型,優(yōu)化調(diào)控概述,概念:地表環(huán)境的優(yōu)化調(diào)控，就是通過人類有目的的干預(yù)，使地表環(huán)境朝著更加有利于人類的方向發(fā)展，達(dá)到人類所預(yù)期的地表環(huán)境目標(biāo)。,實質(zhì):是人類不斷協(xié)調(diào)人與環(huán)境之間關(guān)系的過程，通過地表環(huán)境的優(yōu)化，達(dá)到人與環(huán)境之間關(guān)系高度協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。,難點(diǎn):地表環(huán)境是一個極其復(fù)雜的大系統(tǒng)，人類對自然環(huán)境發(fā)展演化的規(guī)律還

58、缺乏足夠的認(rèn)識；人類對環(huán)境的調(diào)控能力還相當(dāng)有限，特別是難以對長時間大范圍的自然環(huán)境系統(tǒng)實施調(diào)控。,第十七章,優(yōu)化調(diào)控基礎(chǔ)理論與基本原理,（一）系統(tǒng)與系統(tǒng)學(xué)的思想（二）系統(tǒng)的反饋與控制（三）系統(tǒng)的優(yōu)化,17.2.2優(yōu)化調(diào)控的原理,（一）協(xié)調(diào)原理（二）彈性原理（三）整體優(yōu)化原理（四）生態(tài)原理（五）經(jīng)濟(jì)學(xué)原理（六）適宜性原理,17.2.1優(yōu)化調(diào)控的理論基礎(chǔ),第十七章,優(yōu)化調(diào)控的程序,地表環(huán)境優(yōu)化調(diào)控是一項艱巨復(fù)雜的系

59、統(tǒng)工程，有一套科學(xué)嚴(yán)密的工作程序，具體可分為如左圖所列的幾個步驟。,第十七章,環(huán)境規(guī)劃編制的程序與方法,第十七章,優(yōu)化調(diào)控的途徑,17.3.1物質(zhì)流的調(diào)控,通過調(diào)節(jié)輸入或輸出系統(tǒng)物質(zhì)的質(zhì)量與數(shù)量，可以達(dá)到調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的目的。,17.3.2能量流的調(diào)控,可以通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能量流，達(dá)到調(diào)控與優(yōu)化地表環(huán)境的目的。,17.3.3信息流的調(diào)控,信息流的改變，同樣也會改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。因此通過調(diào)節(jié)信息流，同樣可以達(dá)到調(diào)控環(huán)境的

60、目的。,第十七章,線性規(guī)劃方法,特點(diǎn) 最簡單、應(yīng)用最廣泛的一種數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，也是最早使用的一種最優(yōu)化方法。 適用 線性規(guī)劃方法只能用來解決那些目標(biāo)函數(shù)和約束條件都具有線性關(guān)系的問題。 程式 首先是確定解決問題的目標(biāo)，然后通過對目標(biāo)的各種影響因素的分析，確定目標(biāo)函數(shù)和影響目標(biāo)實現(xiàn)的各種約束條件，建立線性規(guī)劃模型，最后是數(shù)學(xué)求解。,第十七章,層次分析法（AHP方法）,特點(diǎn) 是定性與定量相結(jié)

61、合，具有很強(qiáng)的科學(xué)性、邏輯性和實用性，是對環(huán)境這類復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控的一種有效方法。 程式 把要研究的復(fù)雜問題看成一個系統(tǒng)，通過對系統(tǒng)多因素的分析，建立各因素間相互聯(lián)系的層次關(guān)系；再對各個層次的因素進(jìn)行比較判斷，給出它們之間的相對重要性；進(jìn)一步計算每個層次所有因素的相對重要性權(quán)值后，加以排序；最后根據(jù)排序結(jié)果進(jìn)行綜合評價，排出調(diào)控方案的優(yōu)劣次序。,第十七章,費(fèi)用效益分析法,費(fèi)用效益分析是最常用的一種經(jīng)濟(jì)分析方法。其理論