一种高寒草原生态系统健康评估及预警平台构建方法

技术特征：
1.一种高寒草原生态系统健康评估及预警平台构建方法，其特征在于，包括：高寒草原脆弱生态系统健康评估；高寒草原脆弱生态系统未来情景的构建及主要生态要素模拟；高寒草原脆弱高寒草原生态系统健康评估及预警平台构建。2.根据权利要求1所述的高寒草原生态系统健康评估及预警平台构建方法，其特征在于，所述高寒草原脆弱生态系统健康评估包括：基于甘南高寒草原的地形、气候、土壤、植被、土地利用状况及社会经济等数据以及野外样地调查、定位监测等资料，利用arcgis和envi这些软件，研究高寒草原的专家分类器准则，对比分析生态系统的时空分布和演变特征；基于科学性、代表性、可操作性及系统性原则，从生态系统结构、功能、环境和服务四大方面选择重点风险因素作为生态系统健康风险诊断的指标，采用综合指数法和功效系数法构建甘南高寒草原生态系统健康诊断模式和健康风险判别模型，系统分析近年来甘肃典型脆弱生态系统健康风险的空间分布现状和动态变化状况；针对甘南高寒草原生态系统的自然环境、社会经济和生态状况，利用多元数据，选取水土流失、草地退化、鼠害、土壤侵蚀、过渡放牧及放牧承载力等人类影响风险源，采用概率损失度模型评价不同风险源对生态系统的影响，揭示生态系统健康风险的主要风险源，确定各风险源的重要性程度及其阈值；量化人类活动和气候变化对生态系统健康的影响，阐明生态系统健康风险的关键驱动因素。3.根据权利要求1所述的高寒草原生态系统健康评估及预警平台构建方法，其特征在于，所述高寒草原脆弱生态系统未来情景的构建及主要生态要素模拟包括：典型脆弱生态区未来气候与人类活动情景构建：依据社会经济发展和温室气体排放情景，驱动嵌套的全球气候模式-高分辨率区域气候模式，构建典型生态脆弱区高分辨率未来气候情景；以全球气象预报模式为背景场，利用wrf模式动力降尺度并融合实时气象数据产生保护区高分辨率中期和短期气象情景，将三种尺度的气候气象预测方法集成，形成生态脆弱区长中短期气候气象情景构建技术；基于典型脆弱生态区人类活动和生态系统现状，利用大数据分析技术，判定对应的发展类型及人类活动强度等级，构建自然条件对人类活动发展的约束以及人类活动对地表基本要素影响的量化模型，形成脆弱生态区气候变化与人类活动情景；典型脆弱生态系统演变机制研究：针对高寒草原生态系统开展地面与遥感监测，通过野外观测调查、遥感数据分析、历史文献整理、比较分析研究、数据挖掘及数据同化等手段，形成机理机制探索、尺度效应分析、生态系统预警模型构建的基础数据集；在此基础上，依据地表状况和人类活动情景，利用构建的长期气候情景模拟分析生态系统及其主控因素的发展趋势，识别生态系统状态和服务面临的潜在威胁；利用中期气象情景模拟生态系统主控因素的发生发展及实时系统监测，预估季节尺度生态环境恶化和灾害风险；利用实时系统监测和短期气象预报预测极端天气诱发的土地退化、水土流失、草原火灾等突发灾害；实现基于过程模型的长中短期典型脆弱生态系统关键要素的时空模拟预测；采用空间状态评价方法，在历史背景和现状分析的基础上，构建基于生态系统健康的生态承载力评价指标体系，利用层次分析法确定各指标权重，分级评价区域生态弹性度、资源承载指数和社会影响力，量化区域生态承载力指数，明确其空间特征，阐明甘南高寒草原资源利用和保护策略影响下的区域水碳权衡关系；针对生态系统发展生态水文过程-生态系统服务耦合动力学模型，结合构建的长中短期气候气象和人类活动情景，建立基于物理过程耦合的生态系统水-土-气-生要素时空动态模拟预测技术，阐明生态系统服务功能的演变趋势与主控因素；典型脆弱生态系统变化预警模型与算法：利用熵值法遴选脆弱区生态环境状况和生态系统服务最
具代表性和最敏感的因子；以生态系统健康风险与灾害为重点，基于历史灾情资料和基础生态环境数据,利用机器学习阐明灾情指数与自然环境和人类干扰因子间的关系，识别主要致灾因子；研发基于生态系统监测和物理过程模拟的脆弱区生态系统质量、生态系统服务、生态灾害等多维度、多时间跨度预警体系和预警模型，综合生态系统敏感因子和主要致灾因子形成预警指标，确定各指标的类型和权重，建立风险预警指标体系；依据生态功能定位、环境质量标准及灾害风险等级，确定预警指标的阈值，设置对应的警戒线，设立预警模式；在系统监测、模型模拟及整合分析的基础上，根据预警指标和警戒线，建立预警级别，判定生态系统灾害风险程度；综合预警指标、指标警戒线、预警模式和预警级别，基于生态脆弱性评价概念模型框架，构建典型脆弱生态系统变化预警体系。4.根据权利要求1所述的高寒草原生态系统健康评估及预警平台构建方法，其特征在于，所述高寒草原脆弱高寒草原生态系统健康评估及预警平台构建包括：在高寒草原生态系统潜在风险识别及健康评估指标体系确定的基础上，建立研究区典型生态问题评估模型，依据国家相关标准及区域生态功能定位，并针对典型生态问题分别设定各自的预警指标、预警值和警戒线，构建基于对象的分布式预警模型；未来情境下，根据脆弱生态系统突出生态问题的中长期预测结果，利用警戒模型进行警情判定，识别各生态问题不同警别警情出现的时间、地点和频率；系统总体框架遵循j2ee架构和网络服务开发模式，结构上采用浏览器/服务器的开发架构模式；该系统将由用户层、应用服务层、业务支撑层、数据资源层和基础平台层共5个层次组成，其主要功能是监测数据的综合管理、预警信息的综合服务以及未来情景的预测预警；系统设计以甘南高寒草原脆弱生态系统健康潜在风险预测预警为向导，综合运用webgis、空间数据库管理、空间数据可视化、面向问题程序设计框架、未来情景预测与模拟技术、系统集成等技术，构建具备通用性、多功能性、可扩充性和实用性等特点的网基预警平台；集成长短期气候情景和人类活动情景数据库、基础生态环境数据库以及脆弱生态系统中关键生态问题监测、健康评估指标和分布式预警模型构建技术，搭建甘南高寒草原脆弱生态系统网基预警平台。

技术总结
本发明公开了一种高寒草原生态系统健康评估及预警平台构建方法，包括：高寒草原脆弱生态系统健康评估；高寒草原脆弱生态系统未来情景的构建及主要生态要素模拟；高寒草原脆弱高寒草原生态系统健康评估及预警平台构建。本发明实现生态系统健康评估与预警，从而提供科学合理的决策支持以制定针对性的精准化干预措施，使综合生态环境治理总体方案与对策措施更加科学化、区域化和具体化。区域化和具体化。区域化和具体化。


技术研发人员：朱喜 何志斌 赵文智 陈龙飞 蔺鹏飞 高原
受保护的技术使用者：中国科学院西北生态环境资源研究院
技术研发日：2022.05.10
技术公布日：2022/7/12