本書介紹了中亞地區的水資源、糧食、能源和生態系統的現狀及存在的問題，并從水-能-糧一生態系統紐帶關系的角度系統研究了四者之間的相互關聯性和壓力傳遞機制。水、能源、糧食、生態的綜合穩定是實現區域可持續發展的重要保障。因此，必須將四者作為整體來綜合分析水-能源-糧食-生態系統的紐帶關系。為了應對這些挑戰并實現區域可持續發展目標，有必要理解中亞各國水-能-糧-生態系統紐帶關系。本書定量評估了中亞各國水-能-糧-生態系統壓力狀況，發現了中亞地區國家之間部門壓力的傳遞性，并揭示了壓力的傳遞機制。理解了中亞地區的水-能-糧-生態系統的紐帶關系對實現聯合國2030可持續發展目標(SDGs)和區域可持續發展具有重要的意義。
目錄
“地球大數據科學論叢”序
序
前言
第1章 中亞地區氣候水文特征及未來趨勢 1
1.1 中亞地區氣候特征與近期變化 1
1.1.1 中亞地區氣候特征 1
1.1.2 中亞地區氣候近期變化 2
1.2 中亞地區大氣水汽壓差變化特征 9
1.2.1 中亞地區大氣水汽壓差時空分布 9
1.2.2 中亞地區大氣水汽壓差時間變化趨勢 9
1.3 中亞地區大氣水汽壓差變化的影響因素 13
1.3.1 飽和水汽壓 13
1.3.2 實際水汽壓 15
1.4 中亞地區水文與水資源 15
1.4.1 水文與水資源特征 15
1.4.2 主要流域水資源變化 16
1.5 中亞地區氣候變化預估 23
1.5.1 氣溫和極端氣溫變化預估 23
1.5.2 降水和極端降水變化預估 24
1.6 本章小結 26
參考文獻 27
第2章 中亞地區水資源利用效率及承載力分析 28
2.1 中亞地區水資源利用現狀及問題分析 29
2.1.1 中亞地區人口和社會經濟發展概況 29
2.1.2 中亞地區水資源及其開發利用現狀 31
2.1.3 水問題 36
2.2 中亞地區水資源利用效率評價 38
2.2.1 評價方法與指標體系 38
2.2.2 水資源利用效率 40
2.3 中亞地區水資源承載力分析 42
2.3.1 評價方法與指標體系 43
2.3.2 水資源承載力比較分析 46
2.4 咸海流域的農業水資源利用效率實證分析 48
2.4.1 咸海流域的水資源及利用現狀 48
2.4.2 咸海流域的水資源利用效率 59
2.5 本章小結 62
參考文獻 63
第3章 中亞地區農業生產與作物需水量分析 66
3.1 中亞地區農業生產現狀及問題分析 67
3.1.1 耕地面積變化 67
3.1.2 農業生產要素投入分析 69
3.1.3 農作物產量與品質分析 72
3.1.4 農業生產面臨的問題分析 75
3.2 中亞地區農業資源利用效率評估 78
3.2.1 中亞地區農業資源消耗系數 79
3.2.2 耕地資源消耗系數與利用效率 79
3.2.3 農業水資源消耗系數與利用效率 81
3.2.4 化肥的消耗系數與利用效率 82
3.2.5 中亞地區農業資源利用潛力 83
3.3 中亞地區作物供需水變化分析及預估 84
3.3.1 作物需水量計算方法 86
3.3.2 不同溫升情景下氣溫和降水的變化 87
3.3.3 不同溫升情景下作物需水量變化 89
3.3.4 中亞典型雨養農田和灌溉農田供需水平衡分析 92
3.4 氣候變化對農業和糧食安全的影響 93
3.4.1 氣候變化對農業和畜牧業的影響 94
3.4.2 氣候變化對糧食安全的影響 95
3.5 本章小結 96
參考文獻 96
第4章 中亞地區水安全分析 101
4.1 中亞地區的水安全問題分析 102
4.1.1 水資源現狀分析 103
4.1.2 水安全問題分析 108
4.1.3 水安全影響因素分析 113
4.2 中亞地區水資源安全評估 122
4.2.1 水安全評價指標體系 122
4.2.2 水安全評分與等級劃分 126
4.2.3 水安全綜合評估 133
4.3 咸海流域水安全評估實證分析 136
4.3.1 咸海變化的多尺度波動特征 137
4.3.2 咸海流域土地覆蓋時空變化 142
4.3.3 咸海流域變化的驅動力 145
4.4 本章小結 151
參考文獻 152
第5章 中亞地區植被生態系統變化及水分利用效率分析 159
5.1 中亞地區NDVI變化分析 159
5.1.1 中亞地區NDVI的時空分異特征 160
5.1.2 中亞地區NDVI的時空變化趨勢 162
5.1.3 中亞地區NDVI變化的原因解析 164
5.2 中亞地區植被生態系統的水分利用效率 171
5.2.1 中亞地區水分利用效率的時空分異特征 172
5.2.2 中亞地區水分利用效率時空分異規律的原因解析 182
5.3 中亞地區水分利用效率對干旱的動態響應 192
5.3.1 中亞地區干旱指數的計算及其趨勢分析 192
5.3.2 中亞地區WUE對干旱響應的時空規律 194
5.3.3 中亞地區WUE對降水、氣溫及干旱的滯后性 196
5.4 本章小結 205
參考文獻 206
第6章 中亞地區干旱風險評估 210
6.1 中亞地區干旱變化特征 211
6.1.1 干旱等級劃分 211
6.1.2 中亞地區干旱時空變化特征 212
6.1.3 中亞地區氣候變量和干旱頻次分析 217
6.2 中亞地區干旱變量分析 218
6.2.1 干旱變量的特征分析 220
6.2.2 干旱變量的相關性分析 221
6.2.3 干旱變量的邊緣分布 222
6.3 干旱風險評估 226
6.3.1 干旱評估指標體系 227
6.3.2 干旱風險計算 230
6.3.3 干旱事件的重現期分析 236
6.4 中亞地區未來干旱變化趨勢及歸因分析 240
6.4.1 共享社會經濟路徑下的中亞地區未來干旱變化趨勢 240
6.4.2 未來干旱特征變化 243
6.4.3 干旱變化的歸因分析 244
6.5 本章小結 246
參考文獻 246
第7章 中亞地區生態足跡及生態安全評價 250
7.1 中亞地區生態承載力評估 250
7.1.1 生態承載力評價指標體系 251
7.1.2 中亞地區指標權重分析 254
7.1.3 基于PSO-PPE模型的生態承載力綜合評價 257
7.2 中亞地區能值生態足跡及承載力變化分析 264
7.2.1 能值生態足跡原理及計算方法 266
7.2.2 中亞地區能值生態足跡的計算及變化 270
7.2.3 能值生態足跡各組分的貢獻率 276
7.2.4 能值生態承載力變化分析 279
7.3 中亞地區生態安全評價及趨勢預測 283
7.3.1 生態安全評價指數及預測模型 287
7.3.2 生態安全狀況分析 288
7.3.3 生態安全趨勢預測 292
7.4 本章小結 295
參考文獻 296
第8章 中亞地區能源消費CO2排放與經濟發展關系 304
8.1 中亞地區能源消費CO2排放變化 306
8.1.1 中亞地區區域CO2排放量的變化 306
8.1.2 中亞五國CO2排放量的變化 307
8.2 中亞地區能源消費CO2排放與經濟增長的關系 310
8.2.1 能源消費CO2排放與經濟增長的關系分析法 310
8.2.2 能源消費碳排放與經濟增長之間的彈性脫鉤分析 311
8.3 中亞地區能源消費碳排放的驅動因素分析 312
8.3.1 LMDI分解法 313
8.3.2 中亞地區區域能源消費碳排放的LMDI分解分析 314
8.3.3 中亞五國能源消費碳排放的LMDI分解分析 315
8.4 中亞典型地區能源消費碳排放案例實證分析 316
8.4.1 修正的STIRPAT模型的構建 316
8.4.2 哈薩克斯坦能源消費碳排放的驅動因素 317
8.4.3 土庫曼斯坦能源消費CO2排放的驅動因素 322
8.4.4 烏茲別克斯坦能源消費CO2排放的驅動因素 326
8.5 本章小結 330
參考文獻 331
第9章 中亞地區的水-能源-糧食-生態系統評估與可持續發展 334
9.1 中亞地區水-能源-糧食-生態系統綜合評估 334
9.1.1 中亞地區水、能源、糧食和生態系統壓力狀況 335
9.1.2 中亞地區水-能源-糧食-生態系統綜合壓力指標的構建 337
9.1.3 中亞地區水-能源-糧食-生態系統壓力綜合評估 339
9.2 中亞地區水-能源-糧食-生態系統紐帶關系 340
9.2.1 中亞地區水、能源、糧食和生態系統之間的聯系 340
9.2.2 虛擬水和糧食貿易在中亞水-能源-糧食-生態系統中的紐帶
作用 341
9.2.3 中亞地區水-能源-糧食-生態系統壓力的傳遞機制 346
9.3 中亞地區水-能源-糧食-生態系統可持續發展建議 347
9.3.1 建立跨流域、跨部門合作的自上而下協調機制 347
9.3.2 部門結構的調整 349
9.3.3 流域上下游“水-能源”沖突化解對策 352
9.4 本章小結 353
參考文獻 354
附表 359
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