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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

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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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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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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使用有限数据推求土壤水分特征曲线VG模型的参数

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灌溉排水学报 2024年第S01期43卷 61-66页

作者：高晓飞高燕刘刚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 松辽水利委员会松辽流域水土保持监测中心站长春130021

【目的】使用一种简易方法和有限数据来获取土壤水分特征曲线VG模型的参数。【方法】选择了黑土、褐土、黄绵土、红壤和紫色土5种地带性土壤,实测了土壤饱和含水率(θ_(s))、0.33 bar土壤含水率(θ_(0.33 bar))、最大吸湿水(θ_(97%RH)... 详细信息

【目的】使用一种简易方法和有限数据来获取土壤水分特征曲线VG模型的参数。【方法】选择了黑土、褐土、黄绵土、红壤和紫色土5种地带性土壤,实测了土壤饱和含水率(θ_(s))、0.33 bar土壤含水率(θ_(0.33 bar))、最大吸湿水(θ_(97%RH))和空气相对湿度为43%时的土壤吸湿水(θ_(43%RH)),并以θ_(43%RH)为残余含水率(θ_(r)),推导VG模型的参数。将推导出的参数带入到VG模型中,进行了土壤水分特征曲线的预报,并与实测的土壤含水率进行了比较。【结果】该方法能较好地模拟褐土的土壤水分特征曲线,模拟值和测定值的残差一般在0.01 cm^(3)/cm^(3)以内;也可以较好的模拟黄绵土和红壤在0.33~15 bar的土壤含水率,残差一般在±0.01 cm^(3)/cm^(3)以内;但黑土的模拟结果相对较差,在低于0.33 bar时,残差为负,在-0.03 cm^(3)/cm^(3)以内,而在0.33~15 bar,残差为正,达到0.04 cm^(3)/cm^(3);紫色土的模拟结果最差,在低于0.33 bar时,残差为负,达到了-0.07 cm^(3)/cm^(3);但在0.33~15 bar,情况有所改善,残差在0.03 cm^(3)/cm^(3)以内。通过配对t检验,认为模拟值和测定值无显著差异,二者的相关系数(r)为0.990。造成模拟值和测定值差异的原因可能是采样时紫色土密度较低,土壤中有较多的大孔隙,而黑土可能因有机质含量较高具有较好的结构性导致持水能力较强。【结论】采用土壤饱和含水率(θ_(s))、0.33 bar土壤含水率(θ_(0.33 bar))、最大吸湿水(θ_(97%RH))和空气相对湿度为43%时的土壤吸湿水(θ_(43%RH))推导的VG模型参数,可以较好地预报土壤水分特征曲线。但对土壤密度较低、存在大孔隙的土壤,及有机质量较高或结构性较好的土壤,可能会导致部分模拟值和测定值产生较明显的差异。前者可能会影响低吸力段的模拟结果(<0.33 bar),后者则可能影响土壤有效含水率段的模拟结果(0.33~15bar)。

关键词： VG模型土壤吸湿水土壤水分特征曲线参数预报残差

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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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1985−2020年太湖月尺度高精度水体面积提取分析

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北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期60卷 285-292页

作者：张莘琛祝一诺叶爱中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陆地表层系统科学与可持续发展研究院北京

本研究选取太湖作为研究对象,使用长期高分辨率水体掩膜数据集,通过水体分类增强算法纠正数据中受到云、云阴影、地形阴影等污染的像素.本研究提供了长达30多年(1985−2020年)的太湖月尺度水覆盖图和水体面积数据,其中水体面积平均值为24... 详细信息

本研究选取太湖作为研究对象,使用长期高分辨率水体掩膜数据集,通过水体分类增强算法纠正数据中受到云、云阴影、地形阴影等污染的像素.本研究提供了长达30多年(1985−2020年)的太湖月尺度水覆盖图和水体面积数据,其中水体面积平均值为2421.00 km^(2),数据方差较算法纠正前锐减,平均面积增强率达20.76%,验证结果可靠.这些数据可以用来支持水资源分析和科学管理,并为维护该区域的生态平衡和持续利用水资源提供科学依据和数据支撑.

关键词：太湖月尺度水体面积

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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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基于文献计量的对地观测技术支撑可持续发展研究进展与展望

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世界地理研究 2024年第1期33卷 149-162页

作者：屠文竹赵文武尹彩春丁婧祎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 北京师范大学地理科学学部陆地表层系统科学与可持续发展研究院北京100875

对地观测技术近年来快速发展,逐渐成为全球可持续发展研究的必要手段和方法。基于Web of Science核心合集数据库和CiteSpace软件,围绕“对地观测技术与可持续发展”领域论文进行文献计量分析,探讨了1991—2021年相关研究的发展阶段、发... 详细信息

对地观测技术近年来快速发展,逐渐成为全球可持续发展研究的必要手段和方法。基于Web of Science核心合集数据库和CiteSpace软件,围绕“对地观测技术与可持续发展”领域论文进行文献计量分析,探讨了1991—2021年相关研究的发展阶段、发文地区与合作网络、研究热点,并提出未来研究中有待加强的方向。研究结果表明:①1991—2021年间,“对地观测技术与可持续发展”领域的发文量呈上升趋势,可分为萌芽阶段、增长阶段和快速发展阶段;②“对地观测技术与可持续发展”研究的国际合作较为密切,其中,以美国、德国为代表的国家在发文数量和影响力上均处于领先地位,中国等发展中国家发文量占优势地位,但国际影响力仍有待提高;③“对地观测技术与可持续发展”的当前研究热点主要集中在对地观测技术支撑土地利用/土地覆被变化、气候变化、自然资源、水资源等环境保护相关内容,研究领域在技术方法上不断融合人工智能、数理统计等新兴手段。在未来的研究中,应持续加强对地观测技术的支撑作用,推动开展全球行动,规范数据共享机制等,以期为可持续发展目标的实现提供有效的决策参考。

关键词：对地观测可持续发展文献计量数据遥感

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中国干旱半干旱区1990-2020年土壤水蚀时空变化及动态驱动力

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水土保持学报 2025年第1期39卷 10-20页

作者：陈硕赵文武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 北京师范大学地理科学学部陆地表层系统科学与可持续发展研究院北京100875

[目的]我国干旱半干旱区生态环境脆弱,土壤流失问题严重,为探究气候变暖背景下干旱地区的土壤水蚀现状。[方法]基于修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)模型计算中国干旱半干旱区1990年、2000年、2010年... 详细信息

[目的]我国干旱半干旱区生态环境脆弱,土壤流失问题严重,为探究气候变暖背景下干旱地区的土壤水蚀现状。[方法]基于修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)模型计算中国干旱半干旱区1990年、2000年、2010年、2015年、2020年的各模型因子和土壤水蚀模数,并进行精度验证(R^(2)=0.60);在此基础上利用最优参数地理探测器分析其单因子及交互因子动态驱动力大小和变化。[结果]1)1990—2020年中国干旱半干旱区平均每年土壤水蚀量为4.71×10^(10)kg,土壤水蚀模数呈微弱上升趋势,速率为0.0007 t/(hm^(2)·a)。2)中国干旱半干旱区的土壤水蚀强度多以微度和轻度侵蚀为主。土壤水蚀强度上升和下降的区域面积占比均处于上升趋势,土壤水蚀强度不变的区域面积占比处于下降趋势。3)坡度、降水、降水侵蚀力因子是中国干旱半干旱区1990—2020年土壤水蚀的主要单因子驱动力,且3个因子在研究期间交替为第1主导因子;在选取的因子中任意2个因子在进行交互作用时均增加对中国干旱半干旱区土壤水蚀的解释力,其中,坡度与降水侵蚀力因子交互时解释力在研究期间一直为第1主导交互因子。[结论]中国干旱半干旱区土壤水蚀状况正处于微弱恶化趋势,在一系列治理措施实施时应同步考虑地形、降水特征及其他动态因子,从而更好地改善干旱区的土壤水蚀情况。

关键词：中国干旱半干旱区土壤水蚀地理探测器动态驱动力分析

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