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贵州师范大学学报（自然科学版） 2024年第5期42卷 77-84,105页

作者：王佳斌彭建张日玄徐子涵刘焱序北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院广东深圳518055 北京大学城市与环境学院/自然资源部生态系统一体化修复与可持续利用工程技术创新中心北京100871 北京林业大学水土保持学院北京100083 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

喀斯特生态系统脆弱,密集的人类活动导致了我国喀斯特地区生态系统的退化,影响了区域生态系统服务供给和人类福祉提升。论文概述了当前喀斯特生态系统服务领域的发文变化,并总结了三大热点研究方向:喀斯特生态系统服务估值及其时空变化... 详细信息

喀斯特生态系统脆弱,密集的人类活动导致了我国喀斯特地区生态系统的退化,影响了区域生态系统服务供给和人类福祉提升。论文概述了当前喀斯特生态系统服务领域的发文变化,并总结了三大热点研究方向:喀斯特生态系统服务估值及其时空变化;喀斯特生态系统服务社会-生态驱动因素;喀斯特生态系统服务权衡协同关系。同时,提出了四大未来重点研究方向,包括基于地质-社会-生态条件选取关键喀斯特生态系统服务,喀斯特生态系统服务垂向流动,喀斯特生态系统服务与人类福祉级联,以及生态工程对喀斯特生态系统服务的影响。

关键词：喀斯特生态系统服务垂向流人类福祉生态工程

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非平稳标准化降水蒸散指数构建及中国未来干旱时空格局

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地理学报 2020年第7期75卷 1465-1482页

作者：温庆志孙鹏张强姚蕊安徽师范大学地理与旅游学院芜湖241002 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 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 北京师范大学减灾与应急管理研究院北京100875 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023

旱灾是一种致灾因子与成害机理均非常复杂的自然灾害,也是目前对其检测与风险防御最为困难的自然灾害种类之一。随着全球气候变化,干旱的变化逐渐趋于非平稳化,水文气象序列的非平稳性已有广泛研究,但在干旱检测指标中却鲜有考虑。基于... 详细信息

旱灾是一种致灾因子与成害机理均非常复杂的自然灾害,也是目前对其检测与风险防御最为困难的自然灾害种类之一。随着全球气候变化,干旱的变化逐渐趋于非平稳化,水文气象序列的非平稳性已有广泛研究,但在干旱检测指标中却鲜有考虑。基于标准化降水蒸散指数(SPEI)和非平稳性理论,构建非平稳性标准化降水蒸散指数(NSPEI)并进行适用性评价,利用NSPEI评估未来不同排放情景下中国气象干旱时空格局演变规律。结果表明:①非平稳性站点集中在东北平原、黄淮海平原、长三角地区、青藏高原及周边区域,NSPEI拟合最优的站点占中国气象站点的88%(2177个站点)。②SPEI对温度较为敏感,在评估未来干旱变化时会高估干旱强度和持续时间性,而NSPEI能够克服这一弱点,较SPEI可更好的检测中国气象干旱,且能很好的刻画中国未来干旱变化。③低、高排放情景下中国北方干旱加剧,南方呈湿润化趋势;中排放情景下中国北方湿润化趋势明显,而中国南方则呈干旱化。基于NSPEI干旱检测结果,中高排放情景下中国未来极端干湿历时与发生频率均呈增加趋势。

关键词：非平稳标准化降水蒸散指数干旱检测时空格局全球变暖

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基于光谱-环境随机森林回归模型的MODIS积雪面积比例反演研究

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冰川冻土 2022年第1期44卷 147-158页

作者：孙兴亮郝晓华王建赵宏宇纪文政兰州交通大学测绘与地理信息学院甘肃兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730000 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心甘肃兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室甘肃兰州730070 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

积雪面积比例(Fractional Snow Cover,FSC)数据能在亚像元尺度上定量的描述像元内积雪覆盖的程度,相比二值积雪面积数据可以更加精确地估计积雪覆盖的面积。基于机器学习的随机森林回归模型可以表示高维的非线性关系,可显著提高MODIS FS... 详细信息

积雪面积比例(Fractional Snow Cover,FSC)数据能在亚像元尺度上定量的描述像元内积雪覆盖的程度,相比二值积雪面积数据可以更加精确地估计积雪覆盖的面积。基于机器学习的随机森林回归模型可以表示高维的非线性关系,可显著提高MODIS FSC的反演精度。采用随机森林回归模型结合光谱、环境信息构建了一个新的回归模型——光谱-环境随机森林回归(Spectral Environment Random Forest Regressor,SE-RFR)模型,用于MODIS数据反演中国区域的FSC。利用中国典型积雪区内由Landsat 8地表反射率数据获取的FSC数据作为参考值,对SE-RFR模型的反演精度进行评估。研究表明,利用“SE-RFR”获取的FSC数据RMSE、MAE分别为0.160、0.104,精度较高。此外,根据SE-RFR模型与未加入环境信息的随机森林回归(S-RFR)模型比较结果可知,加入环境信息的随机森林回归模型提高了FSC反演的精度,特别是在受环境信息影响较大的青藏高原地区,RMSE从0.200降低到0.181。最后,将SE-RFR模型与目前使用广泛的MODIS FSC反演模型FSC_NDSI、MODSCAG和SSEmod进行了比较,结果表明SE-RFR模型的RMSE与FSC_NDSI、MODSCAG和SSEmod模型的RMSE相比,平均RMSE分别提高了12.0%、8.3%和5.5%。总体来说,SE-RFR模型可以准确地提取MODIS FSC,对于区域乃至全球FSC产品制备具有广泛的应用前景。

关键词： MODIS 光谱信息环境信息积雪面积比例 FSC 随机森林

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释光测年实验室的建设

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高校实验室科学技术 2022年第1期 100-102页

作者：刘瑛娜魏欣翟宇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 北京师范大学实验室安全与设备管理处北京100875

释光测年实验室可进行不同沉积物年代测定。因其配套设备内含1枚五类放射源,以及实验过程要求避光等特殊要求,基于实验室安全和辐射安全防护要求,释光测年实验室的设计建设过程比较复杂。本文以北京师范大学地表过程与资源生态国家重点... 详细信息

释光测年实验室可进行不同沉积物年代测定。因其配套设备内含1枚五类放射源,以及实验过程要求避光等特殊要求,基于实验室安全和辐射安全防护要求,释光测年实验室的设计建设过程比较复杂。本文以北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室的释光测年实验室的建设为例,介绍释光测年实验室的设计建设和需要办理的审批手续,以期为其他单位释光测年实验室建设提供参考。

关键词：释光测年实验室实验室建设预处理室红色光源放射源库审批

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NCEP CFSv2对北半球平流层极涡边界年代际变化特征模拟的评估

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高原气象 2021年第5期40卷 1012-1023页

作者：刘雅静韦志刚陈广宇刘雨佳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 浙江省风力发电技术重点实验室浙江运达股份有限公司浙江杭州310012

利用欧洲中心ERA-I和NCEP CFSR再分析资料、NCEP CFSv2回报和预报资料,分析了20世纪80年代以来北半球平流层极涡边界的年代际变化特征,评估了CFSv2系统对北半球极涡边界的模拟能力。结果表明:1980-2017年,从整体趋势来讲,冬季北半球极... 详细信息

利用欧洲中心ERA-I和NCEP CFSR再分析资料、NCEP CFSv2回报和预报资料,分析了20世纪80年代以来北半球平流层极涡边界的年代际变化特征,评估了CFSv2系统对北半球极涡边界的模拟能力。结果表明:1980-2017年,从整体趋势来讲,冬季北半球极涡在北美区域回缩北退,在欧亚区域扩张南进;秋季北半球极涡在北美地区呈扩张趋势,在欧洲地区呈回缩趋势,在亚洲地区从20世纪80年代到21世纪00年代是明显扩张的趋势,10年代又为明显回缩趋势。在冬季,北美区域极涡回缩主要在20世纪90年代,欧洲区域极涡的南扩主要在21世纪00年代,亚洲区域极涡的南扩主要在20世纪90年代。在秋季,北美地区极涡边界的南扩主要在20世纪90年代,欧亚区域极涡的回缩发生在21世纪10年代,西欧地区的回缩最明显。CFSv2模拟的冬季极涡边界和面积的20世纪80年代至21世纪10年代的总体变化趋势与ERA-I资料一致,CFSv2尤其对21世纪10年代北美和亚洲极涡都扩张的趋势模拟的很清楚,但模拟的北美区域极涡边界呈回缩趋势的范围偏东,在10年代明显偏南,模拟的欧洲区域极涡边界20世纪90年代偏北,21世纪10年代偏南,没有模拟出亚洲区域极涡边界在20世纪90年代和21世纪00年代的扩张。CFSv2对秋季极涡边界和面积的模拟水平比冬季的低,对极涡边界和面积变化总体趋势的模拟较差,CFSv2模拟的北美地区极涡边界在20世纪90年代和21世纪10年代与ERA-I的一致,但20世纪90年代扩张的区域偏大,模拟的欧洲区域极涡边界的回缩主要在21世纪00年代,而ERA-I的在10年代,模拟的亚洲区域极涡边界在20世纪90年代与ERA-I的一致,但在21世纪00年代和10年代与ERA-I的误差较大。

关键词：极涡边界模拟评估

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基于地形加权的降水空间插值方法研究

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武汉大学学报（工学版） 2021年第1期54卷 28-37页

作者：李慧晴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京100875

降水的时空分布存在高度不均匀性,而高精度的观测信息往往依靠有限的地面站点观测,所以获得高分辨率的观测降水信息需要进行空间插值。降水的空间分布受到地形的影响,尤其是地形雨的分布在迎风坡与背风坡差距很大,现有的插值方法很少考... 详细信息

降水的时空分布存在高度不均匀性,而高精度的观测信息往往依靠有限的地面站点观测,所以获得高分辨率的观测降水信息需要进行空间插值。降水的空间分布受到地形的影响,尤其是地形雨的分布在迎风坡与背风坡差距很大,现有的插值方法很少考虑到该类地形的影响,导致降水插值误差很大。考虑坡向与流域边界对地形的影响,加入2个权重修正指数,改进距离倒数平方法,开发了一种新的考虑地形影响的空间插值方法。以淮河流域蚌埠以上河源山区为研究区域,采用1960-2010年间的雨量站观测降水数据,对研究区的降水量进行插值,然后通过交叉验证方法对插值精度进行了验证。结果表明:考虑地形的距离倒数平方法,对研究区的41%站点有改进,效率系数和相关系数分别最大提高0.53和0.34;对每个站点的2个权重指数进行优化,新方法相较于原方法能较有效地减小插值误差,提高插值精度;新方法对位于山前或山间的雨量站点降水插值的改进效果较好,一般在夏季强降水过程中表现较为明显。

关键词：空间插值降水坡向子流域淮河流域

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面向土地变化模拟的CLUMondo模型:回顾与展望

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地理信息世界 2022年第3期29卷 7-12页

作者：谢一茹高培超叶思菁沈石张潇丹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 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地理数据与应用分析中心北京100875

土地变化是人类对地球影响的重要表现形式,建模与预测是未来全球环境变化和可持续发展研究的重要支撑,土地变化模型广受关注。常见模型的输入为土地利用/覆盖数据,通过设置未来的类型需求量进行变化模拟,但鲜有考虑模拟单元中的土地利... 详细信息

土地变化是人类对地球影响的重要表现形式,建模与预测是未来全球环境变化和可持续发展研究的重要支撑,土地变化模型广受关注。常见模型的输入为土地利用/覆盖数据,通过设置未来的类型需求量进行变化模拟,但鲜有考虑模拟单元中的土地利用强度或覆盖类型占比,难以精细地模拟复杂需求下的土地变化。2013年,CLUMondo模型发布,因能解决这些问题备受关注,特色在于能够建立土地利用强度(或类型占比)与多种间接的土地需求(如粮食产量和就业岗位数)之间复杂的供需关系。本文旨在对CLUMondo模型及相关研究进行系统综述,包括核心原理、文献计量分析、模型应用与改进。同时,展望CLUMondo模型的应用前景,可能成为未来土地变化的核心模型。

关键词： CLUMondo 综述土地利用土地变化模拟

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缺测站干旱流域生态输水遥感监测与农业节水效益分析

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干旱区地理 2022年第3期45卷 774-785页

作者：潘子豪杨胜天娄和震于静洁王忠静张军北京师范大学水科学研究院北京100875 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 清华大学水利系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

生态输水与农业节水是实现内陆干旱流域可持续发展的重要手段,连续水文观测资料的缺乏制约了生态输水与农业节水效益评价。为此,以中国甘肃敦煌疏勒河流域下游为例,基于遥感水文站与谷歌地球引擎进行2016—2020年月尺度的生态输水遥感监... 详细信息

生态输水与农业节水是实现内陆干旱流域可持续发展的重要手段,连续水文观测资料的缺乏制约了生态输水与农业节水效益评价。为此,以中国甘肃敦煌疏勒河流域下游为例,基于遥感水文站与谷歌地球引擎进行2016—2020年月尺度的生态输水遥感监测,在此基础上结合蒸散发和土地覆盖类型等多源遥感数据评价生态输水与农业节水效益,分析两者之间在水资源方面的平衡关系。结果表明:(1)遥感水文站与谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)能够为生态输水遥感监测与农业节水效益评价提供可靠的数据支撑。(2)2017—2020年生态输水能够为下游湿地与河道平均每年提供2.50×108m^(3)生态用水,其中30.06%的水量到达下游湿地,18.47%的水量被下游河道周边的植被所利用,且使下游河道周边植被面积增加112.25 km2。(3)农业节水在保持耕地面积维持上升趋势的前提下,2017—2020年平均每年降低耕地的蒸散发量0.395×108m^(3);耕地蒸散发减少量平均占生态输水量的14.22%,农业节水有效缓解了内陆干旱流域农业用水挤占生态用水的问题。本文将为内陆干旱缺测站流域的生态输水遥感监测与农业节水效益评价提供新的思路,以期为未来的生态输水与农业节水工程的实施提供理论支撑。

关键词：生态输水农业节水内陆干旱流域遥感水文站谷歌地球引擎

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采用AquaCrop作物生长模型研究中国玉米干旱脆弱性

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农业工程学报 2020年第1期36卷 154-161页

作者：徐昆朱秀芳刘莹侯陈瑶北京师范大学地理科学学部遥感科学与工程研究院北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态学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

干旱脆弱性评价作为干旱风险评估和灾损评估的重要环节,在保障国家粮食安全和农业可持续发展中具有重大意义。该文以中国5大玉米种植区为研究区域,以其中241个主要玉米种植城市为基本单元,采用扩展傅里叶幅度检验法选取出2个敏感参数(... 详细信息

干旱脆弱性评价作为干旱风险评估和灾损评估的重要环节,在保障国家粮食安全和农业可持续发展中具有重大意义。该文以中国5大玉米种植区为研究区域,以其中241个主要玉米种植城市为基本单元,采用扩展傅里叶幅度检验法选取出2个敏感参数(作物冠层形成后到衰老之前的作物系数和参考收获指数),并在此基础上对AquaCrop作物模型进行逐市的参数标定。利用参数标定后的模型对不同灌溉条件下玉米受到的水分胁迫及相应情景下的产量进行模拟计算,分别建立了5个玉米种植区对应的干旱脆弱性曲线。结果表明:5个区域的脆弱性曲线拟合结果均为S形曲线,当干旱强度指标达到0.2附近时,产量损失率开始迅速增加;当干旱强度指标达到0.6左右时,产量损失率接近最大值。拟合函数的决定系数R^2分别在0.47~0.98之间,曲线拟合结果较好,在中国区域性玉米干旱脆弱性研究与干旱风险评估领域具有一定的理论与应用价值。

关键词：干旱水分胁迫脆弱性曲线 AquaCrop模型玉米

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吉兰泰荒漠绿洲过渡带土壤生态化学计量特征及养分恢复状况研究

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水土保持研究 2025年第2期32卷 207-214,223页

作者：韩彦隆魏亚娟左小锋左轶璆康帅童国利李建媛王永平内蒙古农业大学沙漠治理学院呼和浩特010018 包头师范学院生态环境学院内蒙古包头014030 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/防沙治沙教育部工程研究中心北京100875 内蒙古信中生态环境技术有限公司呼和浩特010020 西藏自治区拉萨市曲水县水利局拉萨850600

[目的]探究不同下垫面土壤养分及其生态化学计量的变化特征,阐明植被演替与土壤性状之间的耦合关系,进而为该区域的植被恢复提供理论依据。[方法]基于野外取样与室内实验相结合的方法,以吉兰泰荒漠绿洲过渡带4种下垫面(流动沙地、半固... 详细信息

[目的]探究不同下垫面土壤养分及其生态化学计量的变化特征,阐明植被演替与土壤性状之间的耦合关系,进而为该区域的植被恢复提供理论依据。[方法]基于野外取样与室内实验相结合的方法,以吉兰泰荒漠绿洲过渡带4种下垫面(流动沙地、半固定沙地、固定沙地和防护林地)为研究对象,分析了0—30 cm浅层土壤容重(BD)、土壤含水量(SM)、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其生态化学计量特征,从而揭示不同下垫面土壤养分含量和生态化学计量比分布特征以及与土壤环境因子之间的关系。[结果](1)吉兰泰荒漠绿洲过渡带不同下垫面土壤指标均符合正态分布(p>0.05)。从变异系数来看,BD和土壤孔隙度(STP)属于弱变异性,其余指标属于强变异性。(2)除TP和BD外,其他指标大小均表现为:防护林地>固定沙地>流动沙地>半固定沙地,说明绿洲化过程有利于土壤养分蓄积;(3)各下垫面土壤C∶N,C∶P和N∶P随土层深度变化各异。不同下垫面C∶N,C∶P和N∶P分别介于2.94~70.00,6.89~240.95,0.64~23.22。(4)不同下垫面土壤养分恢复指数表现为:防护林地>固定沙地>半固定沙地。[结论]人工植被建植更有利于土壤养分蓄积,研究结果为荒漠绿洲过渡带植被恢复和保护提供基础资料。

关键词：土壤养分生态化学计量下垫面荒漠绿洲过渡带吉兰泰

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