浙江海面变化的灰色模型分析与预测

应用灰色模型理论，分析了各影响海面变化因素的影响力度，指出影响浙江海面趋势性变化的主要因素是气温；建立了海面变化的灰色气温模型，其计算值与实测值吻合良好，可根据气温变化趋势预测未来海面变化趋势。若未来百年全球气温再上升１．５－５．５℃，浙江海面将对应上升２４－７８ｃｍ。灰色模型模拟还显示，未来平均高潮位于上升速率明显大于平均低潮位上升速率，潮差将逐渐增大，在相同平均海面升幅的情况下，未来海面上升对     

海面-地面升降综合影响模拟和评估系统研究

采用GIS工程理论的研究方法并结合实际的工作经验,分析了海面-地面升降综合影响模拟和评估系统的设计目标、设计原则、系统的功能及实施情况,并给出系统的数据库、模型库和系统网络架构的解决方案及系统的功能体系结构,通过采用动态模型库、组件技术和C／S与B／S相结合的组网方案,保证了系统在横向(用户)和纵向(功能、数据)可扩充的特性,是GIS技术应用与海面-地面系统变化研究的一个新的探索,采用WebGIS技术保证了模拟和评价结果能够快速为沿海区域发展、工程规划和风暴潮、盐水入侵,以及沿海、沿江、沿湖低地的洪、涝等灾害的防治提供一定的决策支持。     

中国海域近海面风速未来变化降尺度预估

基于CCMP卫星风场与全球耦合模式GFDL-CM3历史实验期的海表面风场、气压场、温度场等资料,使用经验正交函数和多元回归统计方式,获得高分辨率卫星风场与低分辨率气象要素场两者典型空间模态的长期统计关系,构建了我国海域近海面风速统计降尺度模型,进而结合GFDL-CM3气候模式RCPs情景未来预估数据,降尺度分析了2015-2050年我国海域近海面风速未来变化。结果表明:构建的降尺度模型具有良好模拟能力,模拟与观测风速空间分布相关性R值在0.98以上,风速变化趋势相关性R值在0.97以上,月平均风速模拟均方根误差(RMSE)全海域平均值约为1.32 m/s。我国海域近海面风速在未来35 a可能存在较明显的分时段变化特征,2015-2024年风速下降,2024-2035年风速增加,2035-2050年风速再次下降,同一时段内各海区风速变化趋势相同,但风速降幅或增幅存在差异,南海风速增降幅度较大,东海次之,黄渤海风速增降幅度相对较小。     

基于动态极值理论和Copula函数的极端海平面高度预测建模

全球气候变化背景下,海平面上升是一个潜在的重大风险,为防范气候灾害,应对极端气象海洋事件,需客观、定量地对未来极端海平面变化进行科学预测。为此,基于Copula函数和动态极值分析理论,综合考虑平均海平面变化(包括垂直陆地运动和基准的局地变化)与潮、涌、浪等其他气候变化的增水对极端海平面高度的影响,采用DREAM方法改进Bayes推断对动态极值模型的参数空间估计问题,提出一种新的模型对未来极端海平面高度变化进行预测,旨在改进传统模型存在的不确定性问题,并运用该模型对气候变化背景下厦门地区未来35年的海平面变化情景进行了模型应用和实验模拟。     

长江三角洲蓝图重绘的基础科学问题:进展与未来研究

在全球气候变化和人类活动影响加剧的背景下,作为河口海岸重要子系统的三角洲正在发生快速变化。长江三角洲地处长江入东海交汇处,是中国最重要的经济核心区之一,对邻近区域乃至整个长江经济带经济社会发展都起着重要作用。由于全球变暖、海面上升和强烈人类活动引发了三角洲系统状态转换,因此以往基于恒定系统状态而获得的有关长江三角洲的认识已不能满足未来需求,迫切需要对未来海面变化、极端事件、流域与河口工程影响下的三角洲物质循环条件、物理过程、地貌冲淤演化、源-汇格局调整等科学问题进行深入研究。在三角洲系统行为、未来演化趋势的预测能力建设中,应重视从海面到海底的综合立体观测系统的发展,以获取关键数据;基于三角洲系统的时、空演化特征,建立三角洲本征态和衍生态的谱系理论。未来需针对系统状态转换而调整原先的经济社会发展模式,以便保护自然资源、重建生态系统,更好地支撑长江经济带发展,重绘长江三角洲发展蓝图。     

海洋气候变化预估及研究方法综述

概述了目前预估的未来海洋气候变化状态,总结了在气候变化预估中常用的气候模式,包括简单概念性气候模式、中等复杂程度气候模式、气候系统模式和地球系统模式,介绍了海洋气候变化预估的多模式集合法和动力降尺度法。指出当前对一些对气候变化影响较大的区域海洋和气候系统自然变率的模拟预估研究还存在很多不足之处。高分辨率气候系统模式和基于多模式集合的概率预估可以在一定程度上减少海洋气候变化预估的不确定性,高分辨率气候模式的研发和概率预估的应用是当前的两个主要发展趋势。     

中国沿岸现代海平面变化及未来趋势分析

本文用线性回归分析方法，分１９８５年以前和１９９２年以前两个时段，对我国沿岸２５个验潮站近百年来的海平面资料进行了系统分析，计算了两个时段相对海平面变化的年速率和平均海面高度，论述了海平面变化的主要控制因素，并对未来海平面变化趋势进行了预测。计算结果表明，近百年来我国沿岸相对海平面在总体上不但持续上升，而且近年来上升速率普遍加快；根据海平面变化的主要控制因素变化趋向，预计到下世纪中叶前后，全球性海平面大幅度上升的可能性不大，我国沿岸区域性海乎面平均上升幅度不超过１５ｃｍ，不同岸段因地壳升降差异性大而有较大差别。     

统一均衡基准下中国沿岸的海面变化

在对我国12个验潮站近几十年海平面观测资料的显著周期分析的基础上,采用海平面线性变化叠加若干固定周期变化的模型来拟合月均值观测值,并按最小二乘准则估计了这些验潮站近几十年来趋势性相对变化及误差,并将这些相对变化归算到文献[4]所建立的统一均衡基准下,研究了中国沿岸未来数十年的海面变化趋势.指出中国沿岸海面总趋势是上升的,各岸段速率有所不同,少数岸段海面下降.文中给出的数值对未来海面变化及影响的预测提供了依据.     

渤海冰期溢油特性变化规律研究

当溢油事件发生在有冰覆盖海域时,海面油膜的各项特性的变化规律将发生显著变化。针对这一问题,采用室内试验的方法对渤海可能发生的冰期溢油事件进行了模拟,重点针对溢油在有冰覆盖海面上的特性变化进行了详细观测,并依据观测数据对相关变化规律进行了探讨。试验中分别对轻质原油和重质原油试样进行了测试,并针对渤海常年遇冰条件进行了模拟。试验内容包括:油膜厚度、油膜蒸发率以及乳化黏度在不同冰块覆盖率下随时间的变化情况。试验测试结果表明,溢油的各项风化进程均将受到海冰的影响。     

中国近海海上溢油预测与应急决策支持系统研发

开发了中国近海海上溢油预测与应急决策系统,由三维水动力模型、溢油风化模型、环境敏感区图和决策支持模型组成。系统能够预测海面油膜的漂移-扩散行为和风化过程,提供敏感区污染预警和资源优先保护次序、溢油应急优化方案以及溢油清污效果实时动态模拟。作为海上溢油应急反应决策平台,系统能够通过网络提供服务。     

"凤凰"台风模拟对陆面方案敏感性的分析

为研究台风模拟对不同陆面过程方案的敏感性,本文以0808号登陆台风"凤凰"为例,采用中尺度数值模式WRFv3及NCEP同化资料,进行了48 h的数值研究。结果表明,每一陆面方案与大气模式耦合模拟时台风中心位置及台风最大风速都呈现出该耦合系统独特的模拟特征,如与观测台风中心位置相比,NOAH方案模拟移动路径平均偏差最小,PX模拟偏差最大,NOAH-PX两方案差异可达NOAH方案模拟移动路径平均偏差的40%,可见台风模拟可因陆面方案的不同而呈现系统性的差异,且台风模拟对陆面方案的选择是敏感的;不同陆面方案通过模拟地表通量的差异导致温压场差异,并进一步影响模拟台风路径及台风强度。这些结果都表明了在台风的模式预报中,选择适当陆面方案的重要性。     

辽河口湿地生态景观格局形成机制分析

利用2007年景观格局图、DEM数据、人口、GDP等数据,运用地理信息系统(GIS)和Logistic回归分析模型相结合的分析方法,揭示辽河口湿地景观格局形成机制。结果表明:建筑用地、芦苇地、水稻田和养殖区的Logistic回归模型具有较好的拟合优度。模拟结果表明,转为建筑用地的Logistic回归模型的重要的解释变量是农村人口密度和城镇人口密度;转为芦苇地的Logistic回归模型的重要的解释变量是农村人口密度和过境水资源量;转为水稻田和养殖区的Logis-tic回归模型的重要的解释变量都是农村人口密度和第一产业值。在这4种生态景观格局的二元Logistic回归模型中最重要的解释变量都是农村人口密度,这表明辽河口湿地景观格局形成最主要的驱动因素是农村人口密度。     

极坐标变换变边界模型及其应用

Ｊｏｈｎｓ变边界模型用于海湾海域风暴潮漫滩计算是，由于岸界变曲较大，而影响了计算的稳定性和精度，本文针对这个问题，导出了极坐标下的连续移动边界模型，从而改善了对岸界弯曲较大海域的风暴潮漫滩计算，通过对１９６９年黄河口沿岸一带水域风暴潮漫滩的模拟，证明这种极坐标变边界模型用于海湾海域的风暴潮漫滩计算，优于Ｊｏｈｎｓ变边界模型。     

海岸带土地利用格局演化及多情景开发模拟¬——以宁波市为例

海岸带土地在高强度开发下变化显著,明确其演化规律和驱动因子,为优化土地利用结构和合理利用海岸带资源提供重要依据。基于1990－2020年7期土地利用数据,利用土地利用强度指数、地理探测器模型等方法,分析宁波市海岸带土地利用格局演变特征及驱动因子;同时利用CA-Markov模型对2025年和2030年宁波市海岸带土地利用格局进行模拟。结果表明：（1）宁波市海岸带土地利用类型主要为林地和耕地,土地利用格局演化明显,其中耕地面积不断减少,林地、草地、水域和未利用地面积发生小幅度动荡,建设用地面积快速增长。（2）宁波市海岸带土地利用强度不断增加,研究区北部增长趋势明显,而南部增长速度缓慢。（3）地形和坡度是影响宁波市海岸带土地利用变化的主要自然因素,但影响程度不断减弱;GDP密度和人口密度是主要社会经济影响因素,影响强度逐渐增强;因子间交互作用类型主要为双因子增强和非线性增强,社会经济因子与自然因素中的海拔和坡度交互作用最为强烈。（4）未来宁波市海岸带土地利用变化剧烈区域将集中于杭州湾南岸、象山县东北部和宁海县南部,生态保护情景能最大程度保持土地利用结构稳定,有效缓解人地矛盾。     

基于Landsat-8 的湛江东海岛地物分类研究

“宝钢湛江项目”的实施对近十年湛江东海岛的地物分布产生剧烈影响，尤其是工业用地。本文基于2013 年、2017 年和2021 年的陆地卫星8 号（Landsat-8） 数据对湛江东海岛进行地物分类，研究该区域近十年的用地变化趋势。以2013 年数据为参照：采用归一化水体指数（Normalized Difference Water Index，NDWI） 模型和谱间关系模型实现水陆分离，比对选择分离效果较优者以提取东海岛岸线；对比最大似然法、神经网络法和支持向量机法3 种监督分类方法，选择提取地物效果最优者应用于其余数据。基于Google earth 在线地图及无人机实测数据构建验证点集，使用混淆矩阵进行精度评价。结果表明：谱间关系模型的水陆分离效果较优，提取海岛岸线的精确度有明显提升；支持向量机法的分类总体精度和Kappa 系数最高，分类结果能较好地反映研究区的真实地物分布；汇总三年数据的分类结果，发现用于发展工业的土地面积增长突出且处于持续增长趋势。谱间关系模型与支持向量机法分别实现了对东海岛岸线和地物类型的准确提取，得出近十年研究区的用地变化趋势，能为研究区的用地规划提供参考。     

基于ARIMA与LSTM的海岸带地面沉降预测方法

快速的地面沉降是一种地质灾害,它关系到社会的可持续发展,甚至威胁人类的生命财产安全。InSAR技术可以获取地表长时间、大范围的形变数据,可用于分析潜在的地面沉降问题,为预防地质灾害提供了一种可靠手段。如何基于InSAR数据对地面沉降进行预测,一直是研究人员关注的重点方向和难题。为此,本文在前人对地面沉降预测研究的基础上,提出了一种将差分移动平均自回归(ARIMA)模型与深度学习中的长短期记忆单元(LSTM)模型相结合的地面沉降预测方法,即利用InSAR得到的形变量数据与ARIMA模型预测结果作差,然后利用LSTM对该差值进行训练与预测。以杭州湾2017—2019年InSAR监测数据为例验证了该方法,结果表明,与传统的单一预测算法相比,本文方法的均方根误差至少减小了2.23 mm,平均绝对误差至少减小了0.98 mm,平均预测精度至少提升了15.19%,验证结果证实了本文方法的可行性,为地面沉降预警工作提供了新的思路和方法。     

辽宁葫芦岛地区海陆风及热内边界层研究

根据2007年辽宁葫芦岛气象站资料分析了葫芦岛地区海陆风变化特征,并用MM5v3模式模拟了典型日的海陆风风场变化和热内边界层位温场结构变化。结果表明:海风和陆风出现的频率有明显的季节性变化。冬季陆风较多,春夏海风较多,春季、秋季易形成海陆风;海风起止时间夏季长冬季短,陆风起止时间秋冬季较夏季长;典型海陆风日中,海风造成陆地湿度变大,海风风速大于陆风风速;通过海风的数值模拟,海风由生成到成熟海岸吹向内陆其厚度可增厚到2 000 m以上,伸向内陆距离可到40 km;热内边界层向内陆呈舌状分布,海岸边界层高度在200-300 m之间,抛物面高度随着向内陆延伸的距离增加而升高。热内边界层最高达1 800 m。     

海岸带土地利用变化多情景模拟——以山东海岸带为例

海岸带土地利用长时间序列多情景模拟,对海岸带综合管理和可持续发展有重要指导意义.以山东海岸带为例,构建山东海岸带土地利用需求系统动力学(SD)模型,设置SSP1-RCP2.6(A-可持续发展路径)、SSP2-RCP4.5(B-经济社会适中发展路径)、SSP3-RCP4.5(C-逆全球化的区域竞争路径)三种情景,模拟至2...     

Microcoleus autumnalis and filamentous algae-dominated mats and chlorophyll-a increase with agricultural land use but respond differently to associated nutrient and sediment enrichment

ABSTRACT

This study investigated the impact of pastoral land use and nutrient and fine sediment inputs on Microcoleus autumnalis and filamentous algae-dominated mats, and benthic chlorophyll-a in streams (lower North Island, New Zealand). Surveying and sampling was undertaken monthly at 61 sites spanning a wide gradient in catchment cover and environmental conditions. Two boosted regression tree models were built. The first models included pastoral land cover and five environmental variables as predictors. In the second model pastoral land cover was replaced by nutrient/sediment data. The abundance of the two mat types and chlorophyll-a increased when pastoral land cover was between 20% and 70% (model 1). Replacement of pastoral land cover by nutrient/sediment data (model 2) slightly improved the model fit for all three periphyton variables. Microcoleus autumnalis-dominant mats increased with dissolved inorganic nitrogen concentrations up to ca. 0.6?mg?L^?1, and in streams with more frequent flushes. In contrast, filamentous algal-dominated mats increased with turbidity, and in streams with less frequent flushes. Chlorophyll-a generally followed the response of the dominant periphyton type. Increased knowledge on responses of specific periphyton types, rather than total biomass, to environmental variables is essential to guide effective management strategies.     

Atmosphere-ocean general circulation model with the carbon cycle

Results from numerical experiments with an atmosphere-ocean general circulation model coupled to the carbon evolution cycle are analyzed. The model is used to carry out an experiment on the simulation of the climate and carbon cycle change in 1861–2100 under a specified scenario of the carbon dioxide emission from fossil fuel and land use. The spatial distribution of vegetation, soil, and oceanic carbon in the 20th century is generally close to available estimates from observational data. The model adequately reproduces the observed growth of atmospheric CO₂ in the 20th century and the uptake of excess carbon by land ecosystems and by the ocean in the 1980s and 1990s. By 2100, the atmospheric CO₂ concentration is calculated to reach 742 ppmv under emission and land-use scenario A1B. The feedback between climate change and the carbon cycle in the model is positive, with a coefficient close to the mean of all the current models. The ocean and land uptakes of the CO₂ emission by 2100 in the model are 25 and 19%, which are also close to the mean over all models.