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基于遥感技术的1988—2018年渤海海冰冰情时空变化特征

灾害学 2022年第1期37卷 178-184,191页

作者：孙静琪陈笑娟李倩高吉喆张化许映军环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 河北省气象灾害防御中心河北石家庄050021 应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院北京100875 北京师范大学国家安全与应急管理学院北京100875 地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

基于AVHRR、MODIS、GOCI遥感数据解译,构建了1988-2018年非连续日尺度冰情序列数据集,分析了渤海海冰冰情年际和年内时空变化特征。渤海冰情等级、年均海冰面积和年均海冰厚度均有明显的年际波动。海冰生消过程的日均面积和厚度变化呈... 详细信息

基于AVHRR、MODIS、GOCI遥感数据解译,构建了1988-2018年非连续日尺度冰情序列数据集,分析了渤海海冰冰情年际和年内时空变化特征。渤海冰情等级、年均海冰面积和年均海冰厚度均有明显的年际波动。海冰生消过程的日均面积和厚度变化呈现单峰型,且海冰面积和冰厚峰值均出现在1月25日。渤海海冰主要分布在辽东湾,其冬季结冰范围占渤海曾经结冰范围的70.58%,渤海中间区基本不结冰。海冰冰情指标与气象因子相关性分析结果表明:冻冰期海冰面积和冰厚相关系数最高的气象因子均是累积冻冰度日(CFDD);融冰期海冰面积相关系数最高的气象因子是3d-1.8℃积温,而冰厚则是累积融冰度日(CTDD)。据此选取CTDD、CFDD、3d-1.8℃积温及日最低气温四个指标建立多元非线性回归模型,并对冻冰期和融冰期分别拟合。进而对比分析2014-2018年海冰遥感提取面积与回归模型计算得到的海冰面积,其整体变化趋势一致,有一定的预测性。

关键词：渤海海冰海冰面积海冰厚度时空分布多元非线性回归

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喀斯特生态系统服务研究进展与展望

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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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塔里木河下游长期输水条件下河流剖面地下水埋深估算

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干旱区地理 2021年第3期44卷 659-669页

作者：狄振华谢正辉陈亚宁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 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011

准确估计输水条件下河岸地下水埋深的动态变化,可以量化生态输水量与地下水埋深的响应关系,并由此估计自然河道所需输水量及持续时间,这对于干旱区水资源管理的可持续发展具有重要的科学意义。结合塔里木河下游20 a生态输水监测数据,用... 详细信息

准确估计输水条件下河岸地下水埋深的动态变化,可以量化生态输水量与地下水埋深的响应关系,并由此估计自然河道所需输水量及持续时间,这对于干旱区水资源管理的可持续发展具有重要的科学意义。结合塔里木河下游20 a生态输水监测数据,用发展的包含地下水和土壤水的拟二维地下水模型,对输水条件下塔里木河下游上、中、下段3个断面(英苏、阿拉干和依干不及麻)的地下水埋深变化进行20 a长期模拟。通过率定期和后11 a(2010—2020年)的地下水埋深模拟结果与站点数据比较,发现两者较一致,证明该模型在塔里木河下游河岸断面地下水长期模拟上的合理性和适用性。然后根据3个断面20 a的模拟结果分析输水条件下地下水埋深和土壤水的长期变化及其对生态输水的响应。结果表明:经过20 a的生态输水,英苏、阿拉干和依干不及麻3个断面上的地下水位和土壤湿度都有明显的上升,地下水位埋深从输水前的8 m左右抬升到输水后的4 m左右,土壤湿度从最初的0.20上升到0.35以上,特别是自2009年以来,随年输水量增加,地下水位和土壤湿度增加幅度明显。生态输水与地下水的年际变化有一定的滞后性,由于土壤湿度和地下水位表现为正相关关系,这使得土壤湿度对输水量也有滞后性的特点。相比于河水流量,地下水水平传导率的取值对断面地下水埋深变化起着更重要的作用。另外,输水量与地下水的年际变化表明塔里木河下游河岸要想获得持续的生态效益,需要对河道提供间歇性的生态输水。

关键词：拟二维地下水模型生态输水地下水长期模拟塔里木河下游

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青海省清洁能源发电潜力及价值分析

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资源科学 2021年第1期43卷 104-121页

作者：毛爱涵李发祥杨思源黄婷郝蕊芳李思函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人与环境可持续性研究中心北京100875 三江源国家公园管理局西宁810001 北京林业大学水土保持学院北京100083

随着科技进步,清洁能源的开发利用成为缓解资源短缺、改善生态环境的重要途径,对清洁能源潜力进行量化评估,有助于有关部门制定合理的开发利用决策。本文基于模型模拟和空间分析等方法,对青海省水电势能、太阳能、风能、生物质能、地热... 详细信息

随着科技进步,清洁能源的开发利用成为缓解资源短缺、改善生态环境的重要途径,对清洁能源潜力进行量化评估,有助于有关部门制定合理的开发利用决策。本文基于模型模拟和空间分析等方法,对青海省水电势能、太阳能、风能、生物质能、地热能5种主要清洁能源的发电潜力及价值进行评估,得到了青海省主要清洁能源发电潜力的时空分布格局和数量统计特征。结果表明:①从时间上看,2000—2018年清洁能源发电潜力呈逐年增加趋势,空间分布格局变化不大,发电潜力较稳定。从空间上看,青海省西部清洁能源发电潜力相对较高,东部较低;州(市)尺度上,玉树州、海西州处于清洁能源发电潜力高值区,西宁市处于低值区;生态功能区尺度上,三江源地区处于清洁能源发电潜力高值区,祁连山地区处于低值区。②从清洁能源结构来看,青海省水电资源潜力最为丰富,2000—2018年水电势能平均发电潜力达到2338.41亿kW·h,其次是生物质能、地热能、太阳能和风能,且在实际应用中清洁能源在能源消费中的比重逐渐增大。③2000—2018年青海省清洁能源潜力平均价值为1887.75亿元,未来可获得的清洁能源的经济价值将随着中国碳市场的发展和清洁能源开发利用强度的增大而逐渐增长。本文为青海省相关部门了解省内清洁能源的现状和未来开发利用前景,制定清洁能源开发利用政策提供了重要依据。

关键词：清洁能源太阳能风能水电势能生物质能地热能生态文明青海省

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裸露地表微波热采样深度统计模型

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遥感学报 2020年第3期24卷 290-301页

作者：赵少杰张涛蒋玲梅柴琳娜地表过程与资源生态国家重点实验室北京师范大学地理科学学部北京100875 自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048 遥感科学国家重点实验室遥感与地理信息系统研究中心北京师范大学地理科学学部北京100875

被动微波遥感反演土壤水分对应的土壤深度是土壤水分产品真实性检验和应用中必须确定的问题。本研究利用理论模型对影响土壤热采样深度的参数进行了分析。在此基础上,通过回归分析的方法发展了一个估算被动微波遥感土壤热采样深度的统... 详细信息

被动微波遥感反演土壤水分对应的土壤深度是土壤水分产品真实性检验和应用中必须确定的问题。本研究利用理论模型对影响土壤热采样深度的参数进行了分析。在此基础上,通过回归分析的方法发展了一个估算被动微波遥感土壤热采样深度的统计模型,并通过微波辐射测量实验对模型进行了验证。研究证明,理论模型模拟裸露地表发射率平均误差为0.032,基于理论模型发展的热采样深度统计模型的误差在0.5 cm左右。该统计模型可以通过土壤含水量、温度、质地和观测频率4个较容易获取的参数计算土壤微波辐射的热采样深度,为被动微波遥感土壤水分产品的真实性检验工作中地面土壤水分测量以及土壤水分遥感产品的应用提供参考。

关键词：被动微波遥感热采样深度统计模型土壤水分真实性检验

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典型黑土区坡耕地次产流径流曲线数计算方法

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中国水土保持科学 2021年第1期19卷 28-34页

作者：刘刚邢婉君焦剑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 中国水利水电科学研究院北京100048

径流曲线数模型原理清晰简单、对参数和输入变量要求低,在地表径流预测中已得到广泛应用。为了提高该模型预报典型黑土区地表径流的精度,利用黑龙江省嫩江市鹤北小流域7个坡面径流小区共138场降雨-产流资料,通过量化次降雨过程中雨量在... 详细信息

径流曲线数模型原理清晰简单、对参数和输入变量要求低,在地表径流预测中已得到广泛应用。为了提高该模型预报典型黑土区地表径流的精度,利用黑龙江省嫩江市鹤北小流域7个坡面径流小区共138场降雨-产流资料,通过量化次降雨过程中雨量在时间上集中分布程度,分析其对地表产流影响,提出次产流径流曲线数CNt的计算方法。CNt/CN与降雨过程中最大时段Xmin内的降雨量和次雨量比值(PX/P)之间呈极显著正相关;当10≤X≤40时,两者相关程度更高。(P10/P)是对本区CNt影响最显著的降雨过程特征因子。可通过建立(CNt/CN)与(P10/P)之间的函数关系计算CNt,并提出该方程在不同耕作方式下的参数取值。使用径流曲线数模型时,若采用本文提出的计算方法,将CNt作为模型参数计算地表径流量,可显著提高模型在本区的预报精度。

关键词：径流曲线数模型次产流径流曲线数多年平均径流曲线数典型黑土区

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基于遥感和作物生长模型的多尺度冬小麦估产研究

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光谱学与光谱分析 2021年第7期41卷 2205-2211页

作者：余新华赵维清朱再春徐保东赵志展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 北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院广东深圳518055 华中农业大学资源与环境学院宏观农业研究院湖北武汉430070 南京大学大气科学学院江苏南京210023

粮食安全是社会和谐、政治稳定和经济可持续发展的重要保障。准确预测区域乃至全球的农作物产量能够为各级政府、相关部门制定农业农村政策提供技术支持,保障粮食安全。目前关于农作物估产的研究大多具有地域性、经验性,过分依赖地面实... 详细信息

粮食安全是社会和谐、政治稳定和经济可持续发展的重要保障。准确预测区域乃至全球的农作物产量能够为各级政府、相关部门制定农业农村政策提供技术支持,保障粮食安全。目前关于农作物估产的研究大多具有地域性、经验性,过分依赖地面实测数据,一种基于多光谱卫星遥感数据和作物生长模型估算农作物产量的模型框架SCYM(Scalable Crop Yield Mapper)能够极大地减少模型对实测数据的依赖,快速应用于不同空间尺度、不同种类作物的估产,为多尺度农作物估产研究提供了一条有效的途径。以安徽省2012年—2018年冬小麦为研究对象,通过总结前人研究确定的敏感参数及其在研究区内的波动范围,结合大量实割实测数据优化WOFOST(WOrld FOod STudies)模型参数;将模拟产量、不同时段的模拟叶面积指数(LAI)同遴选出的天气变量训练随机森林模型,并以最佳观测日期组合下的MODIS-LAI代替对应时段的模拟LAI进行产量估算。结果表明:(1)模型产量估算值与站点实测值的总体相关性为0.758(R 2为0.575),RMSE为790.92 kg·ha^(-1)。精度较高的站点主要分布在淮北平原(<1%)而高误差区域集中于皖南丘陵地带(>40%);(2)对2012年—2018年全省范围进行冬小麦估产,根据7年平均估产结果的空间分布,小麦单产由北向南逐渐减少,高值区出现在皖北的淮北平原,低值区主要分布于皖中、皖南地区;(3)2012年—2018年实测单产平均值为6058.00 kg·ha^(-1),SCYM估算单产平均值为5984.95 kg·ha^(-1),且估算产量与实测产量的年际时间序列的相关性为0.822,RMSE为189.96 kg·ha^(-1),每年估产的相对误差均不超过6%。研究表明SCYM估产框架对安徽省冬小麦产量估算具有一定的可行性,在产量预报方面效果良好。该方法能够在一定程度上改善以往估产模型存在的地域性、经验性问题,在区域尺度的应用方面具有极大的潜力,未来可为农业估产提供极其重要的理论依据和实用价值。

关键词：遥感农作物估产 WOFOST模型冬小麦安徽省

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中国陆地生态系统分类识别及其近20年的时空变化

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生态学报 2021年第10期41卷 3975-3987页

作者：刘亚群吕昌河傅伯杰于伯华中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100190 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

生态系统分类制图是理解生态系统时空格局和支撑生态系统分类管理的基础。研究以反映生态系统主导服务功能和人类干预强度为主线,构建了包括9个一级和25个二级类的生态系统分类体系,集成土地利用、气候、地形、植被、土壤、居民点分布... 详细信息

生态系统分类制图是理解生态系统时空格局和支撑生态系统分类管理的基础。研究以反映生态系统主导服务功能和人类干预强度为主线,构建了包括9个一级和25个二级类的生态系统分类体系,集成土地利用、气候、地形、植被、土壤、居民点分布等多源数据,开展了2000和2020年中国陆地生态系统的分类制图,并对其类型、结构、格局及时空变化特征进行了分析。结果表明:近20年,我国城镇生态系统扩张1.1倍,64.51%来自耕种生态系统。耕种生态系统缩减0.88万km^(2),其中水田和旱田分别减少0.60万km^(2)和2.09万km^(2),但绿洲扩张1.81万km^(2)。受退耕还林还草影响,农牧和农林混合生态系统分别减少2.88万km^(2)和0.92万km^(2),林地生态系统增加1.61万km^(2)。水域湿地生态系统增加0.31万km^(2),70%源自沼泽生态系统的扩张,尤其是青藏高原水域湿地,受气候变暖影响扩张明显。气候暖湿化促使部分干旱荒漠和冰冻寒漠生态系统的盖度增加,使牧草地生态系统增加9.97万km^(2),而干旱荒漠和冰冻寒漠生态系统分别减少14.98万km^(2)和0.92万km^(2)。我国生态系统变化导致整体景观的连接性下降、破碎度增加、类型多样性增加,斑块间生态过程的阻碍增强。我国生态状况明显改善,92.06%的区域NDVI增加,平均NDVI增幅为0.74%/a,其中农牧和农林混合生态系统NDVI增幅最显著,分别为1.26%/a和0.85%/a。该分类方案与制图结果突出了生态系统结构、生态环境风险和生产力的差异,可为宏观尺度的生态系统管理提供科学支撑。

关键词：陆地生态系统分类人类活动聚类分析时空格局 NDVI变化趋势

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藏东南地区汛前洪水孕灾环境实测数据集汇编与分析

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全球变化数据学报（中英文） 2022年第1期6卷 93-100,I0095-I0102页

作者：普昊琛陈波肖瑶刘连友史培军严平张国明刘吉夫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 北京师范大学地理科学学部北京100875

气候变化背景下青藏高原受洪灾威胁逐渐增大,其东南地区河流密布且社会经济相对较为发达,因此有必要对藏东南进行洪水孕灾环境勘测。于2021年6月中下旬(汛前),采用RD-60手持式雷达流速仪与户外测距仪在西藏东南部85条河流(包括支流)进... 详细信息

气候变化背景下青藏高原受洪灾威胁逐渐增大,其东南地区河流密布且社会经济相对较为发达,因此有必要对藏东南进行洪水孕灾环境勘测。于2021年6月中下旬(汛前),采用RD-60手持式雷达流速仪与户外测距仪在西藏东南部85条河流(包括支流)进行巡测,得到藏东南地区汛前洪水孕灾环境实测141个点的数据集。进一步分析了藏东南地区河流流速与Strahler级数的关系,研究了普曲、桑曲与冷曲三条河流从河口向河源方向沿程的流速变化规律。结果表明藏东南地区汛前:(1)河流的流速普遍较大;(2)河流的平均流速随河流的Strahler级数增大呈指数增加;(3)同一河流的流速溯源减小,主要由径流量的减小引起。数据集内容包括:(1)藏东南141个测量点处河流的流速、宽度、比降、Strahler级数与洪泛平原宽度;(2)普曲、桑曲、冷曲测量点与其河口距离。数据集存储为.shp和.xlsx格式,由8个数据文件组成,数据量为159 KB(压缩为1个数据文件,37.3 KB)。

关键词：青藏高原流速洪水孕灾环境

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应对气候和生态环境危机促进全球可持续发展--UNEP与自然和谐共处报告简述

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生态学报 2021年第23期41卷 9536-9542页

作者：尹彩春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 北京林业大学水土保持学院北京100083

2021年2月18日,联合国环境署发布《与自然和谐共处:应对气候、生物多样性和污染危机的科学蓝图》。报告指出:气候变化、生物多样性下降和环境污染已经成为全球三大环境紧急情况;人与自然关系面临着社会经济发展压力加剧环境风险、遏制... 详细信息

2021年2月18日,联合国环境署发布《与自然和谐共处:应对气候、生物多样性和污染危机的科学蓝图》。报告指出:气候变化、生物多样性下降和环境污染已经成为全球三大环境紧急情况;人与自然关系面临着社会经济发展压力加剧环境风险、遏制环境恶化的全球承诺尚未兑现、环境风险威胁可持续发展目标等多重挑战;全球亟需开展以联合国可持续发展目标为框架的系统变革,加快应对全球环境危机的重点行动,改革资源环境和经济系统,提高粮食、能源和水系统的环境友好性与可持续性,加强对人体健康与生态环境健康的协同保护,进而推动人与自然的和谐共处以及可持续发展。该报告结合全球环境评估的最新进展,强调了社会⁃经济⁃环境可持续发展仍是未来的重要研究课题,对我国社会⁃生态系统与可持续发展等领域的科学研究有如下启示:(1)创新社会⁃生态系统的综合集成研究,探寻不同发展路径和气候变化情景下社会⁃生态系统时空演变特征与趋势;(2)注重科学研究对决策的支撑以及与国际重大议程的衔接,探索和创新可持续发展的中国方案。

关键词：气候变化生物多样性下降环境污染可持续发展

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