检索结果-内蒙古大学图书馆

北京林业大学学报 2024年第4期46卷 115-126页

作者：邢宇华张大鹏李思颖王佩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

【目的】整合消除阻抗的三温模型和基于阻抗的双源模型,开展蒸散发(ET)和蒸腾(T)的模拟及对比分析,实现不同模型的融合与蒸散发的动态模拟。【方法】本研究基于已有的双源阻抗模型框架、干土壤和干叶片能量平衡,结合数值模拟技术模拟了... 详细信息

【目的】整合消除阻抗的三温模型和基于阻抗的双源模型,开展蒸散发(ET)和蒸腾(T)的模拟及对比分析,实现不同模型的融合与蒸散发的动态模拟。【方法】本研究基于已有的双源阻抗模型框架、干土壤和干叶片能量平衡,结合数值模拟技术模拟了参考温度的季节动态,并将其与三温模型整合开展蒸腾和土壤蒸发的模拟。【结果】与涡动实测值相比,三温模型和双源模型对大满站日尺度ET模拟,R^(2)分别为0.85和0.72,对温带草地站小时尺度ET模拟,R^(2)均为0.89。在小时尺度模拟效果更好。并且,三温模型和双源模型对植被蒸腾的估算结果较为一致(R^(2)分别为0.67、0.68)。以上研究表明该研究框架对三温模型中参考温度的估算,提供了理论方法支撑,较好地量化了参考温度的时空动态。(2)模型情景试验分析表明:两个模型对2个站点的ET和T的预测结果相似,前提是冠层可利用能量(如净辐射)和地面土壤可利用能量(如净辐射和地热通量)受到能量平衡的限制。相反,由于输入驱动因子(温度和辐射)在干湿情景下的系统不匹配,三温模型对T和ET的模拟精度显著下降。因此,在能量平衡的框架内,干湿土地条件下输入的温度和辐射系统匹配时,三温模型的效果更好。(3)参考温度具有一定的日变化与季节变动。【结论】在白天,叶片和土壤参考温度普遍高于实际温度,而在夜晚低于实际温度,呈现出较大的日变幅。就日均值而言,参考温度普遍高于实际模拟温度。本研究的结果提供了一种新的温度梯度计算方法,可用来监测冠层水分胁迫及动态。

关键词：数值模拟参考温度三温模型双源模型蒸散发植物水压力能量平衡

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地下水-地表水集成模型研究进展

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水文地质工程地质 2024年第6期51卷 60-73页

作者：彭书艳陆峥吴婷婷杨晓帆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自然资源学院北京100875

地下水-地表水交互过程涉及物质运移与能量传输,对流域水文生态环境有着直接影响,已成为近年来水文地质等领域的研究热点。研究表明,地下水-地表水集成模型是研究地下水与地表水交互的有效手段。通过回顾近年来地下水-地表水集成模型的... 详细信息

地下水-地表水交互过程涉及物质运移与能量传输,对流域水文生态环境有着直接影响,已成为近年来水文地质等领域的研究热点。研究表明,地下水-地表水集成模型是研究地下水与地表水交互的有效手段。通过回顾近年来地下水-地表水集成模型的相关研究,概述了地下水-地表水集成模型分类、模型误差来源、模型应用、面临挑战与发展趋势等5方面内容。其中,地下水-地表水集成模型根据耦合方案可分为完全耦合模型和松散耦合模型;模型误差来源主要包括地形处理方案、驱动数据、模型参数化方案、人为因素和认知的有限性等5类;目前,集成模型广泛应用于气候变化和人类活动影响下的地下水-地表水规律变化以及水资源管理与优化配置方面的研究。随着水文学研究的深入发展,地下水-地表水集成模型面临着基础数据需求增大、硬件平台要求提高、模拟范围难以准确把握和学科交叉趋势明显等挑战;未来集成模型将向拓宽参数获取渠道、提高模型计算效率和加强不同学科融合等方面发展。

关键词：地下水地表水地下水-地表水集成模型模型误差来源地下水-地表水交互水资源管理与优化

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青藏高原不同气候带爬坡沙丘沉积物特征及其环境指示

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地理学报 2023年第7期78卷 1825-1846页

作者：董苗严平王晓旭吴伟王勇孟小楠王一娇纪欣然太原师范学院地理科学学院晋中030619 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珠海基地珠海519087 湖北师范大学城市与环境学院黄石435002 河南省科学院地理研究所郑州450052

爬坡沙丘是高原山区广布的一种重要的障碍沙丘类型,其形成主要受地形、沙源和风动力的影响。已有的研究侧重于模拟试验、分布规律、野外观测和沙丘形态等方面,从区域尺度解析不同气候带爬坡沙丘沉积物特征及环境意义的研究还相对缺乏。... 详细信息

爬坡沙丘是高原山区广布的一种重要的障碍沙丘类型,其形成主要受地形、沙源和风动力的影响。已有的研究侧重于模拟试验、分布规律、野外观测和沙丘形态等方面,从区域尺度解析不同气候带爬坡沙丘沉积物特征及环境意义的研究还相对缺乏。本文从风沙地貌学、粒度沉积物、地球化学等方面综合分析青藏高原不同气候带爬坡沙丘的风能环境、近地表流场、沉积物特征及物源等。结果表明:①由于物源差异,不同气候区爬坡沙丘沉积物粒度组成不同,主要为细沙和中沙,半湿润区分选好而干旱区分选差;不同地貌部位沉积物的粒度差异较小,且与近地表气流有较好的响应,就地起沙是其形成的基本形式,其中细沙爬坡能力最强。②母岩特征和气候环境影响沉积物的化学元素含量,但粒径大小也是造成其空间差异的关键,微量元素主要集中于河漫滩且不同地貌部位差异较小。③沉积物中常量元素除SiO2富集外,其他均呈现不同程度的淋失或富集,微量元素大多亏损,淋失与富集程度与粒径密切相关。④青藏高原爬坡沙丘沉积物处于大陆风化初期,半湿润区风化程度较强,不同地貌部位沉积物的风化差异较大,与母岩性质、气候环境及沉积分异有关。

关键词：爬坡沙丘粒度沉积学地球化学不同气候带青藏高原

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北京地区近300年降水季节性变化特征

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北京师范大学学报(自然科学版) 2024年第6期60卷 843-851页

作者：卢嘉怡叶爱中吴国灿毛玉娜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

基于北京地区1724−2022年的月降水资料,定义了降水季节性指数(seasonality index,SI),量化了降水季节性特征,分析了降水季节性的变化趋势与波动规律,并探讨了降水季节性与海气指数的相关关系.研究结果表明:1724−2022年北京地区SI仅呈现... 详细信息

基于北京地区1724−2022年的月降水资料,定义了降水季节性指数(seasonality index,SI),量化了降水季节性特征,分析了降水季节性的变化趋势与波动规律,并探讨了降水季节性与海气指数的相关关系.研究结果表明:1724−2022年北京地区SI仅呈现微弱的递增趋势,其波动特征更为明显,表明降水季节性可能在增强.通过滑动t检验方法将SI序列划分为13个增减阶段.在1834年前,SI变化平缓,1834年后,SI基本呈现以60年为周期的增减交替.从季节尺度来看,在SI的递减阶段,降水季节性降低,降水分布更均匀,原本集中于夏季的降水趋于向秋季分散,其次为春季;在SI的递增阶段,降水季节性增强,降水更集中,表现为春季与秋季降水百分比有所降低,降水重新向夏季集中.4个海气因子中,印度洋偶极子模式指数与SI具有明显的负相关性,北大西洋涛动与太平洋年代际振荡指数在较长的时间尺度上与SI的负相关性更为稳定,而厄尔尼诺-南方涛动指数在较短的时间尺度上与SI的正相关性更为稳定.根据周期特征推测,当前很可能处于SI的上升阶段,有必要注意北京市夏季的防洪抗涝工作.

关键词：降水季节性北京地区海气指数相关性分析

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20世纪90年代以来土地变化模型的研究趋势与未来挑战

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地理科学进展 2023年第6期42卷 1192-1203页

作者：王元慧宋长青高怡凡谢一茹叶思菁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北京100875

在多种自然及人文因素驱动下,中国的土地系统正发生深刻变化。建模预测土地系统变化,一方面可为国土空间规划等国家重大需求问题提供决策支持,另一方面可为土地变化机理及地表综合模拟研究提供研究支持。论文针对土地变化模型展开综述,... 详细信息

在多种自然及人文因素驱动下,中国的土地系统正发生深刻变化。建模预测土地系统变化,一方面可为国土空间规划等国家重大需求问题提供决策支持,另一方面可为土地变化机理及地表综合模拟研究提供研究支持。论文针对土地变化模型展开综述,梳理20世纪90年代以来国内外土地变化模型的起源与发展,总结发展趋势,讨论土地变化模型的现存挑战并提出展望。研究发现,目前土地变化模型存在两大发展趋势:供需关系平衡化、模型参数的组合与优化。其中供需关系平衡化体现在从单方面考虑“供”或“需”的模拟到“供—需”平衡模拟的核心思想转变,并存在两大主要路径:“自上而下”的降尺度空间化路径、“自下而上”的科学化需求耦合路径。模型参数的组合与优化一方面体现在模型中的土地变化规则从描述性规则为主逐渐转向组合式的参数化规则为主,另一方面体现在围绕参数优化开展的一系列回归模型改进及机器学习融合研究。同时,土地变化模型仍存在一系列挑战,具体包括核心机理的数学分歧、从“非监督模拟”到“监督模拟”的起步与挑战,以及新范式(矢量数据范式和混合栅格范式)未充分弥补旧范式(栅格数据范式)的遗憾。未来应重点关注土地变化模型中的数学机制,深入评估对比现有机制并在解析式中引入复杂性机制;在新范式下耦合系列规划政策,推动“监督模拟”进一步发展。

关键词：土地变化模型模型机理模型发展趋势挑战

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地理学支撑SDGs研究进展与展望——兼议“可持续地理学”理论框架

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地理学报 2024年第11期79卷 2699-2720页

作者：赵文武尹彩春张军泽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 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 中国科学院生态环境研究中心区域与城市生态安全重点实验室北京100085

可持续发展是全人类关注的重大科学问题,地理学作为聚焦于人地系统研究的综合性学科,为实现联合国可持续发展目标(SDGs)提供了重要科学支撑,但当前尚缺少对两者关系的系统性梳理与评述。本文总结了地理学支撑SDGs研究的理论框架和研究进... 详细信息

可持续发展是全人类关注的重大科学问题,地理学作为聚焦于人地系统研究的综合性学科,为实现联合国可持续发展目标(SDGs)提供了重要科学支撑,但当前尚缺少对两者关系的系统性梳理与评述。本文总结了地理学支撑SDGs研究的理论框架和研究进展,探讨了其未来重点研究领域,发现:①地理学在开展人地系统综合研究、服务区域与全球可持续发展过程中,创新性地提出和发展了社会—生态系统、格局—过程—服务—可持续性、全程耦合、分类—统筹—协作等理论框架,这些研究框架包括人地系统的要素级联、动态演化、空间耦合和面向SDGs的系统调控等,构成了地理学支撑可持续发展研究的综合理论框架,亦可称为“可持续地理学理论框架”。②地理学支撑SDGs研究在多源数据获取、指标体系本土化与多尺度进展评估、目标间关联机制分析、SDGs实现路径等方面取得了积极进展,地理学为SDGs研究提供了重要理论和方法支撑;③地理学与可持续发展相关研究主要聚焦于气候—生态危机应对、粮食—能源—水资源及其可持续利用、区域发展及规划、人类福祉与社会治理、SDGs评估指标与数据库建设等重点方向。④在未来研究中,需要创新发展可持续地理学分支学科,优化SDGs评估指标体系,发展SDGs评估和决策模型,加强人工智能地理学,深化人地系统耦合研究,在推动地理学科创新发展的过程中促进区域与全球可持续发展。

关键词：可持续地理学人地系统耦合社会—生态系统可持续发展目标人类福祉

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中国耕地资源利用的“五化”态势与治理对策

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中国科学院院刊 2023年第12期38卷 1962-1976页

作者：叶思菁宋长青程昌秀高培超沈石穆望舒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

认识耕地资源利用的态势并分析治理对策,探索区域适宜的耕地利用模式,是落实具有中国特色的“最严格的耕地保护”新战略的重要前提。当前中国耕地资源利用面临加剧的“非农化”“非粮化”“细碎化”“边际化”“生态退化”(以下简称“... 详细信息

认识耕地资源利用的态势并分析治理对策,探索区域适宜的耕地利用模式,是落实具有中国特色的“最严格的耕地保护”新战略的重要前提。当前中国耕地资源利用面临加剧的“非农化”“非粮化”“细碎化”“边际化”“生态退化”(以下简称“五化”)问题。文章在评估中国耕地“五化”时空变化态势基础上,从复杂成因、相态特征、责任主体认知差异、外部因子动态变化等方面分析“五化”治理的挑战,并获得相应的启示,以期为加快建设人与自然和谐发展的美丽中国提供管窥之见。

关键词：耕地健康非农化非粮化细碎化边际化生态退化

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中国北方农牧交错带生态系统服务空间格局及影响因子——以内蒙古中西部地区为例

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生态学报 2023年第18期43卷 7598-7609页

作者：邱嘉琦于德永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

中国北方农牧交错带是我国重要的生态安全屏障之一,面临经济发展与脆弱生态环境保护间的突出矛盾。生态系统服务的定量研究是生态可持续管理的重要科学依据,也是当前的研究热点之一。以北方农牧交错带的核心区域--内蒙古中西部地区为例... 详细信息

中国北方农牧交错带是我国重要的生态安全屏障之一,面临经济发展与脆弱生态环境保护间的突出矛盾。生态系统服务的定量研究是生态可持续管理的重要科学依据,也是当前的研究热点之一。以北方农牧交错带的核心区域--内蒙古中西部地区为例,结合中高分辨率遥感数据和生物物理模型准确量化了2000-2018年关键生态系统服务,基于Getis-Ord G*方法分析了生态系统服务的空间格局,考虑地理数据的空间自相关性选取了空间回归模型探索其影响因子。结果表明:(1)净初级生产力(NPP,Net primary productivity)、土壤水蚀控制服务(SC,Soil conservation)、产水量(WY,Water yield)及三层土壤含水量(SM1,Soil moisture of top layer;SM2,Soil moisture of middle layer;SM3,Soil moisture of bottom layer)在东部较高,防风固沙服务(SF,Sand fixation)在南部和西部较高;(2)以上生态系统服务受气候变化、景观格局、地形和土壤条件等综合影响,不同影响因素对生态系统服务的作用存在差异。NPP受森林景观格局和归一化植被指数的影响最为显著;WY、SM1、SM2、SM3及SC受降水量的影响较为显著;风速和表层土壤砂粒含量对SF影响最为显著。研究结果可以为优化景观格局和土地系统,缓解中国北方农牧交错带的社会-生态矛盾提供科学依据和案例参考。

关键词：中国北方农牧交错带生态系统服务空间格局空间回归模型气候变化景观格局

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黑河流域表层土壤水分干化特征研究

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高原气象 2023年第3期42卷 771-784页

作者：董世玉朱忠礼徐自为刘绍民柴琳娜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

土壤水分干化是指降水发生后土壤逐渐变干的过程,此过程一般包括重力排水、大气需求限制的蒸发以及水分限制的蒸发三个阶段,此三阶段在表层土壤中表现最为明显。黑河流域发源于祁连山中段,上中下游具有十分明显的景观地带性,探讨该地区... 详细信息

土壤水分干化是指降水发生后土壤逐渐变干的过程,此过程一般包括重力排水、大气需求限制的蒸发以及水分限制的蒸发三个阶段,此三阶段在表层土壤中表现最为明显。黑河流域发源于祁连山中段,上中下游具有十分明显的景观地带性,探讨该地区表层土壤水分干化特征将为理解流域内不同环境下土壤蒸发的规律和影响因素提供理论支撑。本文基于2016-2020年黑河流域上中下游10个气象观测站点表层土壤水分、土壤温度、气温等资料,利用降水后的土壤干化事件分析了各区域土壤水分、潜在蒸散、归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)和土壤质地等因素与表层土壤干化速率的关系,并使用指数模型拟合干化事件,总结了各站点干化速率的季节间变化规律。2016-2020年黑河流域10个站点共识别出362个有效干化事件,分析结果表明:(1)土壤进入干化期后,干化速率随土壤含水率降低而逐渐减缓,约12天后,上游、中下游站点土壤干化速率皆趋于稳定,上游站点稳定在约0.04 cm^(3)·cm^(-3)·day^(-1),中下游则趋于0。(2)上中下游表层土壤90%的蒸发效率分别低于0.25、0.15和0.12,无法满足大气需求,但若考虑土壤剖面5 cm以下的蒸散,其蒸发效率将接近1。(3)黑河上游表层土壤水分较高,土壤干化过程主要为大气需求限制阶段,中下游表层土壤水分较低,土壤干化过程为水分限制阶段。而就表层土壤蒸发速率而言,上游主要受大气水分需求影响,土壤蒸发速率随潜在蒸散的增加而增大,但当土壤水分超过0.4 cm^(3)·cm^(-3)时,潜在蒸散和土壤水分的变化对干化速率无显著影响;中下游主要受水分供应影响,土壤蒸发速率随土壤水分的增加而逐渐增大,潜在蒸散对土壤蒸发速率的影响不显著。(4)植被对表层土壤水分干化速率的影响与下垫面植被类型及土壤干湿状态有关,而土壤质地对干化速率影响较小。(5)指数模型拟合的干化事件具有明显的季节性特征。夏季各站点的干化速率(τ)及干化幅度(A)最大,土壤水分下限(θ_(w))最低,而对于下垫面为荒漠的地区,θ_(w)易受降水的影响,其在夏季达到最大值;就流域整体而言,表层土壤水分的干化速率表现为夏季>春季>秋季,上中下游干化速率的季节间变异性随下垫面类型的变化(草甸、农田、灌木)逐渐增大。

关键词：土壤水分干化土壤蒸发原位观测黑河流域

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基于生态系统服务簇分区的土地利用多目标优化——以巴彦淖尔市为例

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生态学杂志 2023年第5期42卷 1205-1213页

作者：李云霞王晨旭刘焱序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

土地利用空间结构的优化是有效管理生态系统服务、协调人地矛盾的重要途径。已有的优化方案多从区域整体角度出发,忽略了生态系统服务特征的地域分异规律,易导致对优化效益的低估或缺乏可行性。本研究以内蒙古自治区巴彦淖尔市为例,基于... 详细信息

土地利用空间结构的优化是有效管理生态系统服务、协调人地矛盾的重要途径。已有的优化方案多从区域整体角度出发,忽略了生态系统服务特征的地域分异规律,易导致对优化效益的低估或缺乏可行性。本研究以内蒙古自治区巴彦淖尔市为例,基于SAORES平台,使用生态系统服务簇和遗传算法实施分区土地利用优化。结果表明:相比于当前土地利用,土地利用布局的整体优化在功能上提高了16.8%的生态效益,降低了6.4%的粮食生产服务,而分区的优化具有更高的成本效益,生态效益提高了27.3%,粮食生产服务仅降低了5.6%;在格局上,景观干扰度在优化后出现了普遍的下降,边缘效应显著降低,整体和分区优化方案没有显著差异。提出了符合巴彦淖尔市长期发展的生态保护区空间配置优化方案。

关键词：干旱区生态系统服务国土空间优化遗传算法 SAORES

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