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地理科学进展 2022年第5期41卷 935-944页

作者：王奕佳刘焱序宋爽姚莹傅伯杰北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085

全球变化背景下,社区作为社会—生态系统的基础单元,既面临着可能或已经出现的冲击性干扰,也发生着系统结构和功能的趋势性变化。以社区为基础的适应(community-based adaptation,CBA)便为社区缓解变化甚至抓住时机转型提供了一种有效... 详细信息

全球变化背景下,社区作为社会—生态系统的基础单元,既面临着可能或已经出现的冲击性干扰,也发生着系统结构和功能的趋势性变化。以社区为基础的适应(community-based adaptation,CBA)便为社区缓解变化甚至抓住时机转型提供了一种有效的应对方式。为了把握当前社区社会—生态系统适应途径的机理,论文梳理了近20 a来关于社区社会—生态系统适应的研究。在CBA过程中,资助机构、权力机构、研究机构和执行者是参与行动的主体。适应主体所要适应的对象有冲击性的一阶影响,也有伴生的二阶影响。适应途径具有层次,对应的步骤包括明晰适应对象、清算适应资产、评估适应能力、摸清适应需求、确立适应目的、划分适应阶段、制定适应措施和采取适应措施8个步骤。物质障碍、资源障碍和社会障碍的负向作用则会诱发适应不良。基于此,论文提出优化以社区为基础的适应途径的研究方向展望,包括完善监测和评估体系以搭建长期社区适应的指标框架、以社会—生态网络为抓手强化多主体决策和促进基于自然的解决方案整体提升社会—生态系统适应能力。

关键词：社区社会—生态系统适应脆弱性恢复力

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青藏高原寒区水文过程研究进展及模型述评

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冰川冻土 2024年第4期46卷 1312-1328页

作者：王奕钧于德永周祉蕴青海师范大学生命科学学院青藏高原地表过程与生态保育教育部重点实验室青海西宁810008 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 青海省人民政府-北京师范大学高原科学与可持续发展研究院青海西宁810008

全球气候变暖导致冰冻圈发生了剧烈变化,突出表现为冰川退缩、积雪消融、冻土退化等,加速了固态水资源向液态水资源的转化,打破了青藏高原寒区水资源分配的长期稳定机制。本文基于寒区冰冻圈变化水文效应角度,梳理了气候变化下青藏高原... 详细信息

全球气候变暖导致冰冻圈发生了剧烈变化,突出表现为冰川退缩、积雪消融、冻土退化等,加速了固态水资源向液态水资源的转化,打破了青藏高原寒区水资源分配的长期稳定机制。本文基于寒区冰冻圈变化水文效应角度,梳理了气候变化下青藏高原寒区水文过程研究进展,剖析了当前青藏高原寒区水文过程研究中存在的热点和难点。由于水文模型为研究水文循环过程的重要工具,模型的结构和功能决定了水文过程研究的准确度和发展方向。因此,本文总结了10个典型水文模型在模拟高原寒区冰川、融雪径流算法的优点和局限性及模型冰川、积雪、冻土模块特点,凝练总结了影响高原寒区水文过程模型模拟精度的主要问题。结果表明:青藏高原寒区气象观测站点资料的匮乏加大了数据输入、参数估计的不确定性;对冰冻圈水文内在物理过程认识不足导致了模型结构的不完备性,进而影响水文过程模拟精度。最后,本文从多元数据联合使用、机器学习应用等方面探讨了如何提高水文模型精度,为寒区水文模型的改进和完善提供参考。

关键词：高原寒区水文模型积雪-冰川-冻土径流气候变化

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ERA5-Land强降水极值位置不确定性的统计分析

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地理科学 2024年第10期44卷 1849-1859页

作者：王子晴董雪晨龚道溢北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院北京100875 北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院北京100875

利用中国1981—2019年5—9月665个台站的观测资料以及全球降水观测计划(Global Precipitation Measurement,GPM)反演的降水格点资料,针对东部地区97个台站224个强降水事件(日降水量超过250 mm),统计了0.1°空间分辨率的ERA5-Land再... 详细信息

利用中国1981—2019年5—9月665个台站的观测资料以及全球降水观测计划(Global Precipitation Measurement,GPM)反演的降水格点资料,针对东部地区97个台站224个强降水事件(日降水量超过250 mm),统计了0.1°空间分辨率的ERA5-Land再分析资料中降水极值位置和降水量的偏差。结果表明:①在以台站为中心的9×9网格的矩形区域内存在强降水极值中心的个例有123个(占总个例数的54.9%),其落点位于站点所在网格及相邻网格的有45个(占比36.6%),偏离的距离在4个网格之内的则达到119个(占比96.7%),即落点偏差绝大多数在40 km内。从方位上看,主要的偏离方位是偏北(占比30.1%),这证明了模拟强降水极值中心的落点偏差大多数没有超出中尺度的范围,且普遍偏北;② GPM反演降水中约35%个例的站点位于强降水极值中心所在网格或相邻网格内,存在极值中心的68场强降水对应的ERA5-Land极值中心偏差主要集中在4个网格范围内(占比94.1%),且主要偏北(占比31.7%);③如果考虑强降水极值中心位置的偏差对降水进行订正,则能够减少ERA5-Land降水量偏差37.7 mm(12.6%),这证明了考虑强降水位置偏差,能够在考虑模拟强降水强度偏弱的同时,进一步减少预报误差。强降水极值位置的不确定性,对于极端降水事件的风险及预警范围有参考意义。

关键词：强降水位置偏差 ERA5-Land 中国

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2000-2015年雅鲁藏布江流域耕地格局动态变化影响因素分析

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北京师范大学学报（自然科学版） 2023年第1期59卷 136-146页

作者：张天媛沈石程昌秀叶思菁北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 国家青藏高原科学数据中心北京100101

基于30 m分辨率的卫星遥感土地利用数据,利用地理探测器和地理加权逻辑回归方法,探究了2000-2015年雅鲁藏布江流域的耕地格局动态变化及其影响因素.结果表明:1)雅鲁藏布江流域被占用的耕地主要分布在拉萨市(60.42%)、林芝市(16.21%)和... 详细信息

基于30 m分辨率的卫星遥感土地利用数据,利用地理探测器和地理加权逻辑回归方法,探究了2000-2015年雅鲁藏布江流域的耕地格局动态变化及其影响因素.结果表明:1)雅鲁藏布江流域被占用的耕地主要分布在拉萨市(60.42%)、林芝市(16.21%)和山南市(13.01%)的城市周边区域,多变为水体和建设用地;补充的耕地主要分布在日喀则市(55.81%)、林芝市(23.26%)和拉萨市(19.61%),多由林地和草地转入.2)经济发展、交通基础设施和行政辐射主要影响耕地占用;国家投资变化、行政辐射和海拔主要影响耕地补充.3)耕地变化的影响因素存在明显的空间异质性.其中农业劳动力流失、旅游业发展和粗放式耕作等因素是耕地变化面临的主要问题.建议在拉萨和林芝的市郊地带强化保护后备耕地,在日喀则给予资金与技术培训等农业政策倾向,以实现雅鲁藏布江流域区域差异化的耕地保护管理.

关键词：雅鲁藏布江耕地格局变化地理探测器地理加权逻辑回归

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京津风沙源地表沙尘释放及其区域分异

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科学通报 2023年第11期68卷 1356-1366页

作者：程宏蒋宁张恺笛吴波邹学勇赵晓萌北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学防沙治沙教育部工程研究中心北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091

土壤风蚀引起的地表沙尘释放及其输移过程,是干旱半干旱区最为重要的地表过程之一.准确估算地表沙尘释放是揭示沙尘暴发生机制、阐明地表沙尘释放与陆地生态系统耦合作用的基础,也是制定防沙治沙和大气环境治理规划和决策的依据.基于野... 详细信息

土壤风蚀引起的地表沙尘释放及其输移过程,是干旱半干旱区最为重要的地表过程之一.准确估算地表沙尘释放是揭示沙尘暴发生机制、阐明地表沙尘释放与陆地生态系统耦合作用的基础,也是制定防沙治沙和大气环境治理规划和决策的依据.基于野外调查、表层土壤采集及其室内实验、遥感影像以及气象站观测资料,估算了4个不同时期4个粒径组地表沙尘释放,揭示了京津风沙源地表沙尘释放的时空分布及其对粒径的响应,明确了京津风沙源不同区域和土地利用地表沙尘释放的贡献.在此基础上,从控制地表沙尘释放及其对区域大气环境中可吸入颗粒物影响的角度,提出京津风沙源治理的重点区域是农牧交错带、燕山丘陵、荒漠草原、晋北山地丘陵,治理的土地利用核心是耕地,而不是沙地,为京津风沙源治理工程的优化布局提供科学依据.

关键词：地表沙尘释放区域分异京津风沙源土地利用

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华南至东南亚沿海全新世环境演变与史前农业

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科学通报 2024年第18期69卷 2553-2567页

作者：郑卓马婷汤永杰 Barry V.Rolett 宗永强黄康有万秋池陈聪张潇陈碧珊张绍轩中山大学地球科学与工程学院珠海519080 南方海洋科学与工程广东省实验室珠海519080 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室珠海基地珠海519087 Department of Anthropology University of Hawai'i at ManoaHawaii 96822USA 香港大学地球科学系中国香港999077 岭南师范学院地理科学学院湛江524048

华南至东南亚沿海地区新石器时期稻作农业的出现并成为主要经济形态显著滞后于长江下游.然而,对于制约华南沿海早期农业扩张的原因存在争议,而且一直以来缺少将考古证据与海岸带沉积与地貌演变的自然过程进行对比.本研究利用全新世孢粉... 详细信息

华南至东南亚沿海地区新石器时期稻作农业的出现并成为主要经济形态显著滞后于长江下游.然而,对于制约华南沿海早期农业扩张的原因存在争议,而且一直以来缺少将考古证据与海岸带沉积与地貌演变的自然过程进行对比.本研究利用全新世孢粉记录集成,结合沿海地区钻孔古环境数据集,探讨了华南至东南亚地区沿海平原的全新世沉积过程与时空演变特征,并对沉积孢粉记录进行了集成.研究区的时空对比表明,以丘陵海岸为主的华南沿海地区在中全新世因海平面上升和海侵作用,海岸线深入陆地丘陵边缘.从6~5 ka BP之后,沉积体系开始从海相为主过渡到陆相的沉积环境,但该时期的海岸带平原土地仍较狭窄,有限的可耕种土地限制了稻作农业的发展空间.虽然在一些南方的考古遗址中发现了5~4 ka BP的水稻相关遗存,但总体揭示的经济形态仍停留在采集、渔猎为主的范畴.三角洲的演变从4 ka BP开始,进入陆地扩张和湿地面积显著增加的阶段,大部分河口湿地和沿海陆地平原逐渐形成一定的规模.尤其在2.5 ka BP之后,三角洲进积作用使平原面积加速扩大,其快速变化与花粉记录指示的稻作农业发展阶段呈现高度的耦合.特别是秦汉前后大规模的农业人口南迁,新的移民带来了先进的集约化水稻种植农业技术,进一步促进了该地区水稻农业的快速发展,并加大了刀耕火种对森林的破坏和引发严重的水土流失.此外,从沿海平原到丘陵山地的早期农业发展也存在滞后现象.本研究揭示了华南和东南亚沿海地区海岸带平原的形成阶段与农业发展过程是基本同步的,印证了人类文明发展与自然环境变化相互制约与依存的人-地关系.

关键词：全新世新石器时代孢粉分析海岸线演变史前农业华南-东南亚

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京津风沙源地表释尘到达典型城市沙尘量及其源解析

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科学通报 2023年第7期68卷 801-816页

作者：程宏张恺笛蒋宁邹学勇吴波贺伟伟北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学防沙治沙教育部工程研究中心北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091

土壤风蚀引起的地表沙尘释放是大气环境中可吸入颗粒的重要来源.准确估算地表沙尘释放对城市大气环境中可吸入颗粒物的贡献,是国家制定大气环境治理规划和决策的依据.本文结合地面调查、野外观测、遥感影像解译等手段,估算了风力作用下... 详细信息

土壤风蚀引起的地表沙尘释放是大气环境中可吸入颗粒的重要来源.准确估算地表沙尘释放对城市大气环境中可吸入颗粒物的贡献,是国家制定大气环境治理规划和决策的依据.本文结合地面调查、野外观测、遥感影像解译等手段,估算了风力作用下京津风沙源土壤风蚀引起的0~2.5、2.5~5、5~10、10~20μm沙尘输移到北京、张家口、赤峰、大同、呼和浩特、锡林浩特、包头、榆林的量,揭示了到达各城市不同粒径组沙尘量的变化规律,并从区域、土地利用、风向等方面进行了源解析,提出了京津风沙源治理的核心是PM_(10)(尤其是PM_(2.5)),治理区域需优先考虑农牧交错带、荒漠草原、燕山丘陵,治理的地类依次是耕地、沙地(漠)和草(灌)地,为京津风沙源治理宏观战略部署、总体方案优化与调整提供决策依据.

关键词：京津风沙源地表释尘沙尘量源解析城市

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京津风沙源土壤风蚀时空格局及其演化

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科学通报 2023年第2期68卷 238-253页

作者：赵晓萌程宏蒋宁邹学勇吴波蒋玲梅张恺笛贺伟伟北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学防沙治沙教育部工程研究中心北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 中国林业科学研究院荒漠化研究所北京100091

为了控制土壤风蚀及其产生的沙尘释放对京津地区大气环境的影响,中国政府于21世纪初实施了具有重要战略意义的京津风沙源治理工程.通过植树种草、轮牧禁牧、土地利用优化等措施,丰富了区内生物多样性,提高了区内植被盖度,生态环境得到... 详细信息

为了控制土壤风蚀及其产生的沙尘释放对京津地区大气环境的影响,中国政府于21世纪初实施了具有重要战略意义的京津风沙源治理工程.通过植树种草、轮牧禁牧、土地利用优化等措施,丰富了区内生物多样性,提高了区内植被盖度,生态环境得到一定程度的改善.基于野外调查、室内实验、遥感影像反演以及气象数据,本文采用《全国水土流失动态监测规划(2018~2022年)》和《区域水土流失动态监测技术规定(试行)》中指定的土壤风蚀模型,计算了京津风沙源治理以来典型年份、土地利用变化和气候变化共计3种情形下土壤风蚀,揭示了京津风沙源土壤风蚀模数和强度的时空格局及其演化规律,明确了土地利用变化、气候变化对京津风沙源土壤风蚀时空格局的影响,发现气候变化导致风蚀模数和面积的变率,与当年对应的变率相当,大于土地利用变化的影响.此外,土地利用变化情形风蚀面积总体减少,尤其是2010~2015年间减小了4.10%,说明京津风沙源治理工程发挥了重要作用,为京津风沙源治理工程效益评估以及优化布局提供科学依据.

关键词：京津风沙源风蚀时空格局气候变化土地利用变化

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珠海凤凰山常绿阔叶林CO_(2)通量与光合有效辐射及气象因子的关系

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高原气象 2023年第3期42卷 795-808页

作者：郭仕侗韦志刚王欢北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458

为了探究珠海凤凰山常绿阔叶林CO_(2)通量与光合有效辐射的关系,提高用光合有效辐射和气象因子模拟CO_(2)通量的水平,本文根据华南地区干湿季特征和Monin-Obukhov大气稳定度参数ζ,对凤凰山陆气相互作用观测塔站2015年11月1日至2018年5... 详细信息

为了探究珠海凤凰山常绿阔叶林CO_(2)通量与光合有效辐射的关系,提高用光合有效辐射和气象因子模拟CO_(2)通量的水平,本文根据华南地区干湿季特征和Monin-Obukhov大气稳定度参数ζ,对凤凰山陆气相互作用观测塔站2015年11月1日至2018年5月4日间的通量、辐射和气象观测资料进行分类;分析了在干、湿季的不稳定(ζ<-0.1)、中性(-0.1≤ζ≤0.1)和稳定(ζ>0.1)三种大气稳定状态下,珠海凤凰山常绿阔叶林昼间CO_(2)通量与光合有效辐射的关系,以及冠层上方气温、相对湿度、饱和水汽压差和浅土层土壤含水量的年变化特征;在此基础上,利用偏最小二乘回归法确定CO_(2)通量变化的主要气象影响因子,并通过气象因子修正了CO_(2)通量和光合有效辐射的关系。结果表明:在干季和湿季不同稳定度下,CO_(2)通量与光合有效辐射之间存在一种非线性关系,随着光合有效辐射的不断增加,森林对CO_(2)的吸收能力先迅速增强,之后逐渐平缓;在线性方程、对数方程和Michaelis-Menten模型中,线性方程无法准确反映CO_(2)通量随光合有效辐射的变化趋势,当大气处于不稳定状态时对数方程的拟合效果较差,而在干、湿季三种大气稳定度类型下,Michaelis-Menten模型均可以更好地拟合出它们之间的关系。在气象因子的日平均变化中,气温呈现出常见的“湿季高,干季低”的正弦曲线变化趋势;湿季的土壤含水量和相对湿度略高于干季且其变化相对稳定,在干季出现降水前后,二者的变化曲线出现了较大波动;干湿两季的饱和水汽压差无明显变化规律。冠层附近饱和水汽压差和空气温度对CO_(2)通量的变化产生了较大影响,经过模拟评价指标检验和模拟结果对比,发现用这两个因子修正的Michaelis-Menten模型可以更好模拟昼间森林—大气间的碳通量交换。

关键词：森林CO_(2)通量光合有效辐射气象因子参数化

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基于经验和物理模型对热层大气密度的评估

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中国空间科学技术(中英文) 2025年第1期45卷 88-98页

作者：岳超朱俊刘晓佳王军西安航天宏图信息技术有限公司空天环境事业部西安710199 航天宏图信息技术股份有限公司北京100080 宇航动力学国家重点实验室西安710043 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

低轨航天器所受的大气阻力与大气密度密切相关。精确计算大气密度,可以减少航天器精密定轨和轨道预报的误差。采用大气密度经验模型MSIS2.0、DTM2020、JB2008以及物理模型TIEGCM2.0,对历史强磁暴、大磁暴和小磁暴期的热层大气密度进行模... 详细信息

低轨航天器所受的大气阻力与大气密度密切相关。精确计算大气密度,可以减少航天器精密定轨和轨道预报的误差。采用大气密度经验模型MSIS2.0、DTM2020、JB2008以及物理模型TIEGCM2.0,对历史强磁暴、大磁暴和小磁暴期的热层大气密度进行模拟,并分析模拟值与CHAMP和GRACE卫星原位探测数据的差异,评估各模型的表现能力。模拟结果表明:(1)经验模型的模拟效果优于TIEGCM2.0物理模型,MSIS2.0和JB2008的模拟值分别比卫星原位探测数据高28%~44%和13%~30%,DTM2020的相对误差最小,在-16%~11%之间;(2)在磁暴开始前或结束后的地磁平静或扰动期,DTM2020的模拟效果最优,其与观测值的中心均方根误差在0.3~0.6之间。在磁暴期,JB2008的模拟效果最优,观测与模拟值的相关系数在0.9左右;(3)对于物理模型TIEGCM2.0,当空间分辨率从5°提高到2.5°时,模拟结果与观测数据之间的平均相对误差从20%下降至17%。以上研究结果表明,各模型对不同空间环境有不同的适用性。在航天工程应用中,可以考虑多模型结合的方式对大气密度进行计算,以提高轨道计算精度。

关键词：热层大气密度磁暴经验模型 MSIS TIEGCM

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