提出基于不同水质水资源量供需的分质水资源承载力概念, 构建基于缺水发生时间的水资源承载力预警警情确定方法, 采用系统动力学模型构建分质水资源承载力预警模型。以牛栏江流域上游为例, 开展流域分质水资源承载力评估与预警的实证研究。研究结果表明, 在现状发展趋势下, 流域优质水资源达到轻度预警, 一般水资源达到中度预警。为保证调水工程的顺利运行, 牛栏江上游地区仅可承载低水平经济社会发展, 并且需要中等以上的环境保护力度。

以滇池流域为例, 基于1990和1999年TM遥感影像解译数据, 分析流域土地利用类型的动态变化程度, 并基于马尔可夫模型定量分析土地利用转化的方向。采用GIS中多标准评价(MCE)方法, 结合元胞自动机?马尔可夫(CA-Markov)模型, 对2008年土地利用变化进行模拟和预测, 预测结果与实际解译结果的Kappa系数达 0.7338, 表明预测结果可信。在此基础上, 运用CA-Markov 模型对2017和2026年的土地利用空间格局变化进行模拟, 结果表明, 该流域土地利用变化快, 生态恢复和重建的压力很大。2008?2026年, 耕地、林地、水域和未利用地面积将有所减少, 草地和建设用地面积将迅速增加; 与1990?2008年相比, 草地、水域和未利用地的变化趋势相反, 而耕地、林地和建设用地变化趋势相同。建设用地在原有基础上往外扩展, 水域变化则较小。林地资源虽然有所减少, 但仍然是流域主要的用地类型。建设用地扩张明显增加了滇池非点源污染的负荷。土地利用不合理是造成目前滇池水质退化的主要原因之一, 并将加剧未来流域的水环境和水生态压力。因此, 保有足够的人均耕地, 降低施肥强度, 提高土地利用水平, 保留足够量的生态用地, 节约集约利用建设用地, 是降低该区域非点源污染潜力的重要措施。研究结果可为流域土地利用合理规划管理、生态恢复和经济发展政策的制定提供科学支持。

基于NANI模型, 采用中国大陆358个地区级市行政单元的统计数据和本土参数, 核算中国大陆市域尺度的人类活动净氮输入量(NANI)。结果表明: 2010年中国大陆地区NANI总量达到45.15 Tg, 折合单位面积输入强度为4716 kg/km², 是全球平均水平的3倍; 在氮源结构上, 氮肥施用是最大的输入源, 占输入总量的65.0%, 其他依次为食品/饲料净输入(21.4%)、大气沉降(7.3%)和作物固氮(6.5%); 在空间分布上, 市域单元的NANI分布呈现明显区域化特征, 耕地或人口集中的地区NANI强度偏高; 与省域尺度数据对比发现, 市域数据在识别重点控制区域上具有明显优势, 市域尺度数据能够以更小的区域控制面积实现更大的氮源输入控制量。

对2007年5月至2009年12月期间上海市宝山国家气候观象台的臭氧探空观测数据分析表明, 臭氧的垂直分布主要受光化学和动力输送作用影响控制。光化学作用对臭氧分布的影响在边界层和平流层中上层非常明显。边界层内臭氧浓度呈正梯度变化, 受气温、辐射、水汽等因素的影响, 造成边界层臭氧浓度夏季最高、冬季最低的季节变化。在26 km以上的平流层中上层, 光化学作用使得夏季平流层中上层臭氧浓度最高, 冬季反之。动力输送过程对于对流层上层至平流层低层10~17 km高度影响显著, 平流层-对流层交换使得春季该层臭氧浓度最高。