基于景观格局视角的粤港澳大湾区生态韧性研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caochenshu
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生态韧性是城市系统韧性的重要组成部分,与经济、社会和工程等韧性要素共同构成城市系统安全的基本保障。在全球气候变化和高度城市化背景下,沿海地区受到人类活动干扰与自然灾害冲击的多重影响,生态韧性理念可为城市系统有效地响应内在累积压力和外来不确定性风险提供思路,也是运用基于自然的解决方案增强城市韧性与可持续性的理论依据。本文以粤港澳大湾区作为研究区域,基于景观格局视角,尝试构建“生态胁迫风险-生态系统连通性-生态系统响应潜力”生态韧性评价模型和指标体系,利用变差分析方法、In VEST模型以及多种空间分析方法相结合,对粤港澳大湾区1990年、2000年、2010年和2018年4个时期的生态韧性进行格网尺度的定量化测度及时空演化特征分析。研究中所构建的评价模型框架、技术路线与获得的主要结论可为沿海城市群、城市、城镇/社区等多尺度生态韧性评价与优化提供借鉴,对开展防灾减灾规划和国土空间规划等具有参考意义。主要研究结论如下:(1)采用变差分析方法对移动窗口法计算得到的景观指数进行空间异质性特征分析,根据变差函数拟合结果确定1km×1km单元格网是粤港澳大湾区景观格局分析的特征尺度。(2)1990~2018年,粤港澳大湾区建设用地大幅扩张,其优势地位逐渐凸显。自然生态景观被人类活动改造,景观本底发生显著变化。外围区域分布有成片的生态源地,呈现出较高的功能连通性;而中心区域的优势景观类型为城市建成区,自然和半自然生境斑块分布较少且较为分散,功能连通性相对较低。(3)粤港澳大湾区整体累积人为干扰压力持续增强,1990年至2018年的增长率高达26.01%,且高强度干扰呈现从中心城市不断向其周边蔓延、扩展的趋势,高压力等级区域面积占比在研究期间增加了7.35%。自然灾害综合风险从沿海到内陆逐渐递减,具有明显的区域性特征:沿海一带是海洋灾害和雨涝灾害多发区,导致海岸带区域具有较高危险度;外围山区是地质灾害多发区,但台风和雨涝灾害强度相对较低,具有中等及以下风险;三角洲平原区大部分处于中等风险区。(4)研究期间,粤港澳大湾区总生态系统服务价值(ESV)显著增加,林地和水域提供的服务价值占总ESV的90%以上。水文调节和气候调节的服务价值最高,其次为土壤保持功能、生物多样性保护和气体调节服务。ESV热点面积从1990年的35.42%增至2018年的35.74%,冷点面积从27.26%增加到28.14%;低-低集聚主要分布在中心地带的城市化区域,是由于建设用地等人工用地替代了原有的自然生境,而高-高集聚主要分布在西北部的林地和区内的水系及河口区域。粤港澳大湾区整体生境质量呈持续下降趋势,生境退化现象广泛分布,占研究区总面积的65.72%,仅有13.26%的区域生境质量有所改善,生境质量空间差异明显且逐渐增大,呈现外围区域高,中心区域低的空间分异格局。(5)识别出39个连通性较高、且具有重要生态效用的生态源地,占研究区总面积的52.46%,主要分布在外围区域林地、环珠江口滨海湿地等重要自然生境。提取出潜在生态廊道40条,其中关键生态廊道11条,一般生态廊道29条,关键生态廊道多呈南北走向分布,沿途经多个重要的森林、湿地自然保护区将生态源地互相连通起来。蓝绿基础设施空间分布极不均衡,空间差异较大,外围区域关键生态源地与建成区内生态源地的连接廊道较少,连通性较低,尚未形成一体化蓝绿基础设施网络格局。(6)粤港澳大湾区平均生态韧性经历了先上升后下降的变化过程,整体有所提升,研究期间始终处于中等韧性水平。生态韧性较高和高等级地带主要分布在外围区域;较低和低等级生态韧性地带主要分布在中心区域;中等生态韧性地带的面积占比较大,但较为分散,呈现斑块化。生态韧性具有显著的空间自相关性和空间异质性,各城市生态韧性异质性格局的形成受到不同的随机性因素和结构性因素的主导。粤港澳大湾区整体发展水平与生态韧性的耦合协调度处于轻度失调阶段,中心区域的城市生态韧性受阻或滞后,外围城市基本处于轻度或中度失调-区域发展受阻状态。城市发展定位和经济政策等对系统所处的适应性循环阶段具有直接影响,应根据各城市的失调情况进行生态系统修复或发展定位调整,保障区域一体化进程的稳健与协调。(7)应从统筹协调生态系统服务在空间上的供需配置、构建响应更及时有效的蓝绿基础设施网络、建立生态韧性保障的区域联动机制这三方面对粤港澳大湾区生态韧性进行优化。自然生态系统为抵御和适应生态胁迫提供了天然的方案,运用基于自然的解决方案与工程性措施相结合的方法进行区域防灾减灾规划能有效地响应外界干扰风险。
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