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中国沙漠 2023年第1期43卷 160-168页

作者：张潇严平董苗刘小槺袁文杰王晓旭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珠海基地北京100875 太原师范学院地理科学学院山西晋中030619 陕西师范大学地理科学与旅游学院陕西西安710119

运用探地雷达,对柴达木盆地托拉海河下游右岸两个典型复合新月形沙丘进行探测,通过图像处理与影像解译,获取了连续且具一定深度的风沙沉积构造信息,并结合无人机影像、遥感影像与野外实际考察情况,综合分析该研究区内风沙沉积构造与沉... 详细信息

运用探地雷达,对柴达木盆地托拉海河下游右岸两个典型复合新月形沙丘进行探测,通过图像处理与影像解译,获取了连续且具一定深度的风沙沉积构造信息,并结合无人机影像、遥感影像与野外实际考察情况,综合分析该研究区内风沙沉积构造与沉积环境。结果表明:(1)选取100 MHz的天线、0.5 m探测步长、1 m的天线间距进行探测,探地雷达图像与无人机影像呈现出很好的对应关系,沙丘内部构造清晰,故使用此参数探测复合新月形沙丘的内部结构可行。(2)托拉海河下游复合新月形沙丘内部沉积构造类型多样,广泛发育正向加积层、垂向加积层等层理。(3)河道与沙丘均向东南方向移动,两个沙丘存在规模持续缩小且两翼拉长、逐渐变得不对称的发育过程。(4)托拉海河下游复合新月形沙丘的发育分为3个时期:快速发育阶段、固定风蚀阶段、蚀余加积阶段。

关键词：柴达木盆地托拉海河下游复合新月形沙丘探地雷达沉积构造

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阿拉善右旗不同时间尺度的风速概率分布

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中国沙漠 2023年第2期43卷 37-42页

作者：赵嘉琪张春来魏国茹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

利用阿拉善右旗1960—2015年整点风速数据,分析了日、月、年风速累积概率分布。结果表明:WeibullCum分布函数在描述风速累积概率分布时具有不同时间尺度的普适性。在多年平均逐日和逐月风速累积概率分布函数中,4个常数项存在周期性变化... 详细信息

利用阿拉善右旗1960—2015年整点风速数据,分析了日、月、年风速累积概率分布。结果表明:WeibullCum分布函数在描述风速累积概率分布时具有不同时间尺度的普适性。在多年平均逐日和逐月风速累积概率分布函数中,4个常数项存在周期性变化规律,而在1960—2015年逐年分布函数中,4个常数项分别具有周期性变化规律和减小趋势。对比2016—2020年不同时间尺度起沙风速频率统计结果和利用风速累积概率分布函数计算的结果发现,分布函数对月和年起沙风的频率具有很高的预测精度,而对日起沙风频率的预测能力不足,这是由日时间尺度上风的不确定性造成的。

关键词：风速累积概率分布 WeibullCum分布函数起沙风

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面向可持续发展目标的中国旱地社会-生态系统分类研究

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生态学报 2025年第10期45卷 4743-4757页

作者：宫炳含吕楠武旭同余慧倩中国科学院生态环境研究中心区域与城市生态安全全国重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 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

旱地(干旱指数小于0.65的区域)是人地关系最复杂、人地矛盾最突出的地区之一,是研究可持续发展的关键区域。中国旱地范围广阔,人-地相互作用特征明显且具有较大的区域差异。开展中国旱地“社会-生态系统”(Social-ecological System, S... 详细信息

旱地(干旱指数小于0.65的区域)是人地关系最复杂、人地矛盾最突出的地区之一,是研究可持续发展的关键区域。中国旱地范围广阔,人-地相互作用特征明显且具有较大的区域差异。开展中国旱地“社会-生态系统”(Social-ecological System, SES)分类研究,有助于识别旱地SES的基本特征,提出与关键挑战和可持续发展目标(Sustainable Development Goals, SDGs)相符的发展路径。基于SES理论和SDGs框架,构建了中国旱地SES分类框架,运用自组织映射网络的聚类方法进行SES分类,并分析各类型SES的特征、SDGs实现状态及其时空变异,研究时间为2000,2010和2020年。结果表明:(1)中国旱地SESs可划分为五个类型区:农业与城市化区(A)、农林牧交错带发展区(B)、草原工业化区(C)、绿洲待发展区(D)和高寒草地脆弱区(E)。(2)社会经济子系统的三个组分,包括经济发展水平、政策稳定性和人口特征,以及社会-生态相互作用子系统中人对自然的干预组分在5个SES类型区都呈现向好发展趋势,土地资源特征和生态系统服务在各类型之间差异较大,时间趋势差别较小。(3)整个旱地的SDGs存在显著组间差异,农业与城市化区的SDGs整体表现最好;绿洲待发展区的整体表现最差。各类型SES面临的关键挑战分别是:类型A,提升城市绿色空间并减少不平等;类型B,调节农牧结构失衡、水资源过度以及利用技术创新和转型。类型C、D和E,都面临提升经济发展的挑战,此外,类型C要兼顾减排;类型D兼顾生态系统服务和提高人民生活质量;类型E兼顾生态系统服务维持和满足当地居民的生存、生活需求。研究建议要面向不同SES类型区的关键挑战,制定因地、因时制宜的可持续发展策略,优先提升人民基本需求,攻克SDGs短板,逐步实现可持续发展。

关键词：旱地社会-生态系统可持续发展目标聚类分析

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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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风洞边界层内单细长柔性植株周围地表气流剪应力分布特征

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中国沙漠 2023年第4期43卷 128-134页

作者：亢力强张琴张萌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

地表剪应力表征了风对地表产生的剪切效应,是评估地表风蚀强度的风动量指标。研究植株周围地表剪应力分布特征对理解植被的防护效应有着重要意义。采用地表剪应力测试系统测量了风洞边界层中单个细长柔性植株周围地表剪应力及分布趋势... 详细信息

地表剪应力表征了风对地表产生的剪切效应,是评估地表风蚀强度的风动量指标。研究植株周围地表剪应力分布特征对理解植被的防护效应有着重要意义。采用地表剪应力测试系统测量了风洞边界层中单个细长柔性植株周围地表剪应力及分布趋势。结果表明:从植株上风向到下风向,地表所受的气流剪切应力先减小而后逐渐增加至来流地表剪应力的数值;沿植株两侧方向,地表剪应力逐渐减小至来流地表剪应力的数值。与圆木棒模型相比,植株周围最小地表剪应力是圆木棒的0.51~0.74倍,并且地表剪应力小于来流值90%的平均面积是圆木棒的9.7倍。应用地表剪应力分布对单植株抗风蚀能力的评估表明细长柔性植株能减弱输沙率,比圆木棒模型更能有效地保护地表。

关键词：地表剪应力柔性植株刚性圆木棒风洞边界层

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中国东部典型沙地植被覆盖度对降水变化的响应

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中国沙漠 2023年第3期43卷 9-20页

作者：卜凡蕊刘颖邹学勇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

降水对中国东部沙地植被覆盖度产生重要影响,了解植被覆盖度对降水量变化的响应,对制定植被恢复策略具有重要意义。选择毛乌素沙地和科尔沁沙地,使用Landsat系列数据和MODIS数据得到2000—2020年归一化植被指数(NDVI)数据集,用像元二分... 详细信息

降水对中国东部沙地植被覆盖度产生重要影响,了解植被覆盖度对降水量变化的响应,对制定植被恢复策略具有重要意义。选择毛乌素沙地和科尔沁沙地,使用Landsat系列数据和MODIS数据得到2000—2020年归一化植被指数(NDVI)数据集,用像元二分法分别计算了年内最大和生长季平均的植被覆盖度。结合地面气象站在1999—2020年观测的逐日降水数据,分析了植被覆盖度对降水变化的响应。结果表明:(1)毛乌素沙地和科尔沁沙地的年内最大和生长季平均植被覆盖度均有增长趋势,其中毛乌素沙地的生长季平均植被覆盖度>30%的面积增加最显著,科尔沁沙地>50%的面积增加最显著。(2)这两个沙地的年降水量和四季降水量都呈增加趋势,且有降水变率大和夏季增幅最大的共同特点。(3)毛乌素沙地的年内最大和生长季平均植被覆盖度都对前一年夏季降水量变化的响应最敏感,而在科尔沁沙地则是对当年夏季降水量变化的响应最敏感。(4)不同植被类型对降水量变化发生响应的滞后时间不同。

关键词：年内最大植被覆盖度平均植被覆盖度生长季季节降水

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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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高寒草甸生态系统降雨事件对不同深度土壤碳释放的试验分析

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生态学报 2022年第8期42卷 3315-3324页

作者：邓钰婧李小雁胡霞吴秀臣王佩北京师范大学地理科学学部自然资源学院北京100875 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

以青藏高原高寒草甸生态系统为研究对象,基于LI-8150土壤CO_(2)通量全自动连续测量系统及实验设计,对不同深度的土壤碳释放进行了连续原位观测,分析了晴天和5次持续性降水条件下不同深度土壤碳释放特征,结合土壤温湿度的观测,解析了降... 详细信息

以青藏高原高寒草甸生态系统为研究对象,基于LI-8150土壤CO_(2)通量全自动连续测量系统及实验设计,对不同深度的土壤碳释放进行了连续原位观测,分析了晴天和5次持续性降水条件下不同深度土壤碳释放特征,结合土壤温湿度的观测,解析了降雨对不同深度土壤碳释放的影响及机理。结果表明:(1)在0 cm、20 cm、40 cm、70 cm深度处,土壤碳释放均呈现明显的单峰曲线变化特征,其日均值(±标准差)分别为(3.96±0.89)μmol m^(-2)s^(-1)、(5.09±1.79)μmol m^(-2)s^(-1)、(7.83±1.95)μmol m^(-2)s^(-1)和(4.43±1.6)μmol m^(-2)s^(-1)。(2)降雨提高了土壤含水量,显著抑制了土壤碳释放,且对深层的抑制作用显著大于表层。其中,第5次持续性降水事件对土壤水分的补充作用最明显(增量最大),其对土壤碳释放的抑制作用也更显著,并出现负通量(即碳吸收)。随着土壤深度的增加,观测到碳吸收现象愈加显著。(3)不同深度土壤碳释放与土壤温度、水分呈指数或二次曲线相关关系。晴天条件下,土壤含水量较稳定,土壤温度是影响各层土壤碳释放的主导因子;而降雨条件下,土壤含水量变化显著,土壤水分成为主导土壤碳释放的关键因子,并对其可能产生的机理进行了讨论。

关键词：土壤呼吸碳吸收降水土壤温度土壤含水量

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黄土丘陵沟壑区浅层滑坡和崩塌形态特征与发育临界地形

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水土保持学报 2022年第2期36卷 106-113页

作者：邢书昆张光辉王滋贯王丽丽北京师范大学地理科学学部北京100875 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

退耕还林(草)工程的深入实施有效遏制了黄土高原水土流失,但以浅层滑坡和崩塌为主的重力侵蚀在黄土高原广泛分布,且已成为小流域侵蚀泥沙主要来源之一。为探究黄土丘陵沟壑区浅层滑坡和崩塌的形态特征和发育临界地形,在陕西省安塞区纸... 详细信息

退耕还林(草)工程的深入实施有效遏制了黄土高原水土流失,但以浅层滑坡和崩塌为主的重力侵蚀在黄土高原广泛分布,且已成为小流域侵蚀泥沙主要来源之一。为探究黄土丘陵沟壑区浅层滑坡和崩塌的形态特征和发育临界地形,在陕西省安塞区纸坊沟小流域调查了53处浅层滑坡和40处崩塌,记录其植被特征,同时进行无人机摄影测量。结果表明:浅层滑坡的规模通常大于崩塌,且形态变化范围更大;浅层滑坡长度、宽度、周长和面积与沟壑密度呈显著负相关(P<0.01),与距离沟道远近呈显著正相关(P<0.01),崩塌的形态特征与沟壑密度和距离沟道远近的相关性较弱;浅层滑坡和崩塌均较为集中地分布在坡度和地形湿度指数适中(30°~55°和0.50~2.00)、径流流路比降和径流流路长度较小(60.0%~120.0%和0~15.00 m)的区域,而在坡度和径流流路比降较大(>55°和>120.0%)、地形湿度指数和径流流路长度较小(<0.50和<15.00 m)的区域,崩塌较为发育;反之,在坡度和径流流路比降较小(<30°和<120.0%)、地形湿度指数和径流流路长度较大(>2.00和>15.00 m)的区域,浅层滑坡较为发育;灌木坡面浅层滑坡和崩塌主要发生的坡向范围是0~180°,草本坡面浅层滑坡主要发生的坡向范围是0~90°和270°~360°。研究结果对于理解浅层滑坡和崩塌的发生过程和临界地形条件、估算小流域产沙量和控制侵蚀具有重要意义。

关键词：黄土高原重力侵蚀地形因子临界条件植被类型

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科学改善荒漠化地区人与自然关系

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中国科学院院刊 2024年第12期39卷 2027-2036页

作者：傅伯杰刘焱序王帅宋俊峰李泽江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 鄂尔多斯市林业和草原局鄂尔多斯017010 鄂尔多斯市国际荒漠化防治技术创新中心鄂尔多斯017010

中国荒漠化扩展的态势已经得到基本遏制,科学改善荒漠化地区人与自然的关系以推动区域可持续发展,成为新时期中国荒漠化防治的重要需求。文章总结了荒漠化地区可持续发展4项重点挑战,包括水资源利用量增大、土地利用程度增强、气候风险... 详细信息

中国荒漠化扩展的态势已经得到基本遏制,科学改善荒漠化地区人与自然的关系以推动区域可持续发展,成为新时期中国荒漠化防治的重要需求。文章总结了荒漠化地区可持续发展4项重点挑战,包括水资源利用量增大、土地利用程度增强、气候风险持续增加、产业创新动力不足,基于对人与自然耦合关系的理论认识,认为荒漠化防治中的人与自然关系演化可以分为“粗放式开发、边开发边治理、区域联防联治、借自然之力”4个阶段,并提出了开展旱区系统性科学研究、推广基于自然的解决方案、强化全球旱区人与自然研究合作网络等未来科技攻关方向。

关键词：旱区荒漠化防治自然对人类的贡献基于自然的解决方案区域可持续发展

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