检索结果-内蒙古大学图书馆

耦合GCAM和GlobeLand30的CLUMondo模型及其适用性评估

北京师范大学学报（自然科学版） 2023年第3期59卷 465-470页

作者：高怡凡王元慧谢一茹叶思菁宋长青高培超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

本文在CLUMondo模型中了耦合全球变化评估模型(globalchangeassessmentmodel,GCAM)和GlobeLand30数据.其中:GCAM为土地变化预测提供科学的土地系统服务数值;GlobeLand30用于制备可赋予多重土地系统服务供给能力的土地系统数据.为验证模... 详细信息

本文在CLUMondo模型中了耦合全球变化评估模型(globalchangeassessmentmodel,GCAM)和GlobeLand30数据.其中:GCAM为土地变化预测提供科学的土地系统服务数值;GlobeLand30用于制备可赋予多重土地系统服务供给能力的土地系统数据.为验证模型的有效性,本文选择了GCAM中的“青藏高原内部区”进行验证.结果表明:1)GCAM可以有效解决CLUMondo模型在土地变化模拟时设置土地系统服务的困境;2)对GlobeLand30数据升尺度建立土地系统,为CLUMondo模型量化多重土地系统服务供给能力提供了一种简单高效的方法;3)耦合GCAM和GlobeLand30数据后的CLUMondo模型在“GCAM青藏高原内部区”具有良好的适用性.

关键词： CLUMondo模型土地变化模拟 GlobeLand30 土地系统青藏高原

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基于多种机器学习及其堆叠式集成方法的月尺度北极海冰预测研究

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冰川冻土 2023年第3期45卷 893-901页

作者：岳瀚栋窦挺峰李润奎丁明虎效存德中国科学院大学资源与环境学院北京100049 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/全球变化与极地研究所北京100081 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

北极海冰范围退缩已对区域和全球气候变化、北极通航性乃至地缘政治格局产生了深远影响,开展北极海冰预测具有重要意义。本文使用美国冰雪数据中心(NSIDC)发布的海冰密集度、海冰冰龄遥感资料以及ERA5再分析资料,结合前人研究和海气耦... 详细信息

北极海冰范围退缩已对区域和全球气候变化、北极通航性乃至地缘政治格局产生了深远影响,开展北极海冰预测具有重要意义。本文使用美国冰雪数据中心(NSIDC)发布的海冰密集度、海冰冰龄遥感资料以及ERA5再分析资料,结合前人研究和海气耦合模式结果选择预测参量方案,开展了月尺度的海冰冰情预测。比较了支持向量机(SVR)、深度森林(DF)、LightGBM (LGB)、XGBoost(XGB)和CatBoost (CAT)等5种机器学习算法和以树模型LGB、XGB和CAT作为基模型,以贝叶斯回归、岭回归、套索回归和深度森林作为元模型的4种堆叠式集成学习模型,以及深度神经网络(DNN)、卷积神经网络(CNN)、时空卷积网络(ConvLSTM)3种深度学习模型在2000年测试集上对海冰范围和密集度空间分布的预测效果。结果表明:在海冰密集度预测中,ConvLSTM表现最优,套索堆叠集成学习模型预测效果次之。集成学习模型相较于三种单一树模型在预测效果上有约1%~4%的提升。在海冰范围预测中,堆叠式集成学习模型的预测效果最好。本研究为开展机器学习海冰预测奠定了重要基础。

关键词：海冰预测机器学习北极海冰范围海冰密集度

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交错和矩形布置对树状植被地表剪应力和输沙率的影响

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中国沙漠 2024年第1期44卷 50-60页

作者：张萌亢力强王晓美北京师范大学、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

植被布置方式是影响风对地表剪切作用的重要因素,进而影响植被的防沙效应。在风洞内测量了刚性树状植株模型在交错布置和矩形布置条件下的地表剪应力分布、总剪应力和输沙率,并分析了它们在两种布置方式下的差异。结果表明,在3种植株密... 详细信息

植被布置方式是影响风对地表剪切作用的重要因素,进而影响植被的防沙效应。在风洞内测量了刚性树状植株模型在交错布置和矩形布置条件下的地表剪应力分布、总剪应力和输沙率,并分析了它们在两种布置方式下的差异。结果表明,在3种植株密度(18、32、50株·m^(-2))下,交错布置时植株周围平均地表剪应力比矩形布置时分别减小8.5%~11.9%、13.8%~16.5%、15.3%~17.2%。交错布置时剪应力分解模型参数β值(平均值220)大于矩形布置(平均值180),而两种布置的m值非常接近。在相同来流风速和植株密度下,交错布置时植被地表输沙率均小于矩形布置情况,平均减小值为24%,而输沙率随平均地表摩阻风速的变化规律不受植被排列方式的影响。本文结果有助于从地表剪应力角度理解布置方式在植被防风蚀研究中的作用。

关键词：地表剪应力输沙率布置方式树状植株模型风洞实验

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中国东部典型沙地植被稳定性与水资源关系特征

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中国沙漠 2024年第4期44卷 111-125页

作者：卜凡蕊刘颖邹学勇张春来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

在恢复或重建干旱地区的沙地植被时,降水和浅层地下水是决定植被稳定性的关键因素。只有在植被需水量、降水量和地下水补充量达到平衡状态时,植被才能维持稳定,其防风固沙功能才具有可持续性。选择毛乌素沙地和科尔沁沙地,利用具有连续... 详细信息

在恢复或重建干旱地区的沙地植被时,降水和浅层地下水是决定植被稳定性的关键因素。只有在植被需水量、降水量和地下水补充量达到平衡状态时,植被才能维持稳定,其防风固沙功能才具有可持续性。选择毛乌素沙地和科尔沁沙地,利用具有连续时相的植被覆盖度、气象和地下水观测数据,研究了沙地水分动态变化、植被需水与水分供给的平衡关系。结果表明:(1)毛乌素沙地和科尔沁沙地生长季植被覆盖度分别与前一年、当年的降水量相关性最高,各栅格缓冲区对地下水的响应也多存在一年的滞后性,不同类型植被对降水量和地下水变化发生响应的滞后时间不同。(2)两个沙地的植被生长季各月植被需水量和月平均植被需水量均呈现上升趋势,空间变化差异显著。(3)毛乌素沙地和科尔沁沙地植被需水的主要来源均为地下水,地下水位下降可能导致植被不可持续;由于自然地理差异,毛乌素沙地更依赖降水,科尔沁沙地对地下水更敏感。(4)植被稳定性具有周期性,周期为2~24年。

关键词：植被稳定性降水量地下水水分平衡

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基于遗传算法的土地利用优化:NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ的对比研究

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生态学报 2023年第2期43卷 639-649页

作者：王昊煜高培超谢一茹宋长青王元慧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

土地利用优化通常要兼顾不同群体的多种要求,理论上是复杂的超多目标(4个及以上)优化问题。但实际操作中却往往被简化为多目标(2—3个)优化问题,通过一种流行的多目标优化算法第Ⅱ代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解。究其原因是对超多... 详细信息

土地利用优化通常要兼顾不同群体的多种要求,理论上是复杂的超多目标(4个及以上)优化问题。但实际操作中却往往被简化为多目标(2—3个)优化问题,通过一种流行的多目标优化算法第Ⅱ代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解。究其原因是对超多目标优化算法认知的缺失和与多目标优化算法理论对比的匮乏。对NSGA系列中应用最广泛的多目标优化算法NSGA-Ⅱ和最新提出、面向超多目标优化的算法NSGA-Ⅲ进行探究,从理论和实验两方面对Ⅲ和Ⅱ进行对比,从而探究二者进行土地利用优化时的优劣。在理论上,对比两种算法原理的异同。在实验中,分别设计多目标(3个目标)和超多目标(13个目标)土地利用优化问题,利用两种算法进行求解。对实验结果采用四层架构、六大指标进行全面评价,以对比两种算法的可用性。理论对比发现,两个算法只有种群多样性保护的方法不同,其中NSGA-Ⅲ是基于与固定的参考点的距离,而NSGA-Ⅱ则是基于相邻解间的距离。通过实验对比发现,NSGA-Ⅲ在超多目标优化时运算速度快,且产生的最优方案实用价值更高,NSGA-Ⅱ在算法的有效性方面更有优势。

关键词：土地利用 NSGA-Ⅱ NSGA-Ⅲ 对比遗传算法

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国家重点实验室综合实验室管理系统的建设与实践

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实验室研究与探索 2023年第4期42卷 159-162,215页

作者：魏欣龚吉蕊刘春玲刘莹莹刘瑛娜高晓飞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

实验室综合管理信息系统已是国家重点实验室下设测试分析中心实验室管理的必要工具,可实现全方位、全流程实验室精细化管理。地表过程与资源生态国家重点实验室的综合管理系统是涵盖实验室资源管理、人员管理、安全管理、数据管理的一... 详细信息

实验室综合管理信息系统已是国家重点实验室下设测试分析中心实验室管理的必要工具,可实现全方位、全流程实验室精细化管理。地表过程与资源生态国家重点实验室的综合管理系统是涵盖实验室资源管理、人员管理、安全管理、数据管理的一站式服务和管理平台,实现了规范化、智能化和流程化的实验室管理机制,显著提高了实验室管理水平和工作效率。对实验室综合管理系统运行统计数据进一步分析,并对实验室管理系统的运行状况与问题进行总结,为实验室管理起到了指导作用,并且为后续的实验室综合管理系统建设提供宝贵经验。

关键词：国家重点实验室实验室管理实验室建设综合管理系统

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变化环境下火干扰研究进展

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生态学报 2023年第1期43卷 1-8页

作者：魏芳莉王帅傅伯杰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 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

火是地球系统的重要过程,也是一种剧烈的环境干扰因素。火是生态系统变化的驱动力和催化剂,调节着生态系统的结构和功能,同时反馈给气候系统。近年来,世界多个国家相继爆发了历史上罕见的极端火事件,使得火干扰、气候变化和人类活动之... 详细信息

火是地球系统的重要过程,也是一种剧烈的环境干扰因素。火是生态系统变化的驱动力和催化剂,调节着生态系统的结构和功能,同时反馈给气候系统。近年来,世界多个国家相继爆发了历史上罕见的极端火事件,使得火干扰、气候变化和人类活动之间的相互作用关系得到了空前的关注。主要从3个方面回顾了变化环境下火干扰研究的进展,包括(1)火干扰的时空格局;(2)火干扰的驱动机制;(3)火干扰的生态效应。概括起来,遥感技术的发展使得火监测精度不断提高,对火时空格局的刻画由过去侧重火燃烧面积单一因素转向具有多重属性的火干扰体系。气候变化和人类活动共同决定着火干扰的分布格局、频率和强度,考虑气候的季节性能够提高火干扰的预测能力。火干扰调节着生态系统的草木平衡,对于生物多样性和生境的维持非常重要。此外,火干扰通过生物质燃烧释放的大量温室气体影响大气组成和空气质量,同时通过改变地表状况和陆-气相互作用来影响气候系统。正确理解气候-植被-火之间的相互作用和反馈机制有助于未来火干扰体系的预测。随着高温、大风、干旱等极端气候事件增多,未来全球大部分区域火发生的风险增加,但是人类活动可能会使火和气候之间的关系发生解耦。可持续的火管理应充分结合生态学知识和土著居民火文化,以保护生物多样性、维持重要生态系统服务和减缓气候变化为目标,减少极端火灾的风险。

关键词：变化环境火干扰时空格局驱动机制生态效应

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社区尺度社会——生态系统适应途径述评

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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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2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响分析

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气候变化研究进展 2024年第1期20卷 37-47页

作者：刘喆王飞韩钦梅姜璐史培军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 北京师范大学应急管理部-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北京100875 兰州大学资源环境学院兰州730000 中国气象局国家气候中心北京100081 北京师范大学(珠海)文理学院珠海519085

利用三峡水电站精细化水文数据推算了高时间分辨率的发电量数据,量化了2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响,并结合汇流区域气象站点降水量数据,分析了汇流区域气象干旱对三峡水电站水力发电的影响机理。结果表明:202... 详细信息

利用三峡水电站精细化水文数据推算了高时间分辨率的发电量数据,量化了2022年长江上游流域严重干旱对三峡水电站水力发电的影响,并结合汇流区域气象站点降水量数据,分析了汇流区域气象干旱对三峡水电站水力发电的影响机理。结果表明:2022年三峡水电站水力发电量的减少主要集中在7—11月,该时期总水力发电量较正常情况减少了241.10亿kW·h(44.75%);其中,9月水力发电量减少幅度最大,水力发电量较正常情况减少了68.43亿kW·h(61.05%)。2022年三峡水电站汇流区域7—8月的气象干旱快速传导为水文干旱;同时,6—11月三峡水电站对发电量的调节能力变弱,水文干旱对发电量影响较强;三峡水电站汇流区域7—8月发生的气象干旱与防汛库容的要求,对水力发电均产生了较强影响,其“蓄丰补枯”作用的发挥也受到了明显的不利影响。

关键词： 2022年严重干旱三峡水电站水力发电长江上游流域

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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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