澜沧江流域糯扎渡水库消落带植被的物种组成、空间分布特征及地形解释

澜沧江最大梯级水库——糯扎渡水库运行之后,消落带许多原有植被物种被淹消亡,造成大面积次生裸地以及严重水土流失现象.消落带植被亟待生态修复,但缺乏基本数据支撑和参考.2020年7月,基于轻型无人机支持下的3S技术,结合现场调研,采用神经网络模型、空间叠加分析、景观格局指数以及典型相关性分析等方法,提取了糯扎渡水库典型消落带植被分类图及地形数据,定量分析了研究区本土物种组成、面积、覆盖率、分布特征、景观空间格局及地形解释.结果显示,研究区消落带植被覆盖率达74.13%,涵盖18种植物,物种数量仅占蓄水前的18.9%,原生植物仅剩飞机草（Chromolaena odorata）存活,物种组成趋于简单,以一年生草本和多年生草本为主,分别占比55.56%、33.33%,菊科占据优势,苍耳（Xanthium sibiricum）、狗牙根（Cynodon dactylon）、牛筋草（Eleusine indica）和藿香蓟（Ageratum conyzoides）为主要优势物种,分别占比47.41%、29.39%、9.37%和4.56%,可作为生态修复备选物种.地形因子对消落带植被影响大小：高程>地表起伏度>水体距离>坡度>地形湿度指数>坡向.研究区优势植物均呈聚集分布,消落带中下部、上部分别以苍耳和狗牙根斑块为主导,苍耳和狗牙根在斑块优势度、连通性以及形状复杂性方面均远大于牛筋草和藿香蓟,表现出了较强的生存潜力.苍耳在地表起伏度0~1.26 m区段覆盖良好,狗牙根、牛筋草在地表起伏度0.78~2.07 m区段覆盖良好,当地表起伏度>2.07 m,植被生长困难.植被景观格局的破碎化程度、斑块形状复杂性分别与地表起伏度呈正相关、负相关,即地表起伏度越大导致植被景观格局越破碎和斑块形状越简单,进而导致种群生存力减弱.     

长江大通至徐六泾水下地形演变的人为驱动效应

近浅海水下地形演变事关堤岸、航运及港口安全,一直是地理学和工程学界研究的热点.利用多波束测深系统对长江大通至徐六泾河段水下地形进行了统计,结合历史资料分析了该河段1998~2013年的冲淤格局.结果表明:(1)1998~2013年大通至徐六泾河段总体呈"冲-淤-冲"特征.其中,上段冲刷700×10~6m~3;中段淤积204×10~6m~3;下段冲刷602×106m3.(2)沙波是研究河段最常见的床面地形,约占整个河段的64.3%;其次为各类冲刷地形(约27.6%);平床地形约占6.6%.(3)人类活动可直接影响水下地形形态的自然发育,如于沙波表面形成直径20~35m,深3~5m的采砂坑.分析认为三峡大坝的修建导致了流域来沙量急剧下降,是研究河段整体上呈冲刷趋势(净冲刷约468×10~6m~3)的主要原因,而其他人类活动,如岸线利用、航道整治束窄了河道,制约了河流的横向摆动,加剧了受冲岸段的岸坡冲刷.     

EGM2008模型与地表观测重力数据的融合及其在川西地区的应用

依据四川盆地和其西部高原地区1549个地面重力实测点数据,利用基于‘消去-恢复’思想的最小二乘配置方法,将EGM2008地球重力场模型给出的自由空气重力异常与地面实测自由空气重力异常两种数据进行融合,并对其适用性加以验证分析.计算结果表明,在四川高原地形起伏剧烈的山地,利用采样间隔4 km的地面测点,通过该数据融合方法能将模型值与实测值的标准差从41.9 mGal(10~(-5)ms~(-2))提高到11.6 mGal,平均差异从-105.4 mGal提高到-0.5 mGal;在龙泉山以东较为平坦的盆地区域,间隔8 km的地面测点密度就可以将模型标准差从5.2 mGal提高到1.9 m Gal,平均差异从-16.8 mGal提高到-0.1 mGal.上述不同地面测点分布密度对数据融合结果影响的分析表明,在地形起伏的山地,要将模型标准差控制在10 mGal左右,必须将地面测点密度控制在2 km以内;在平坦的盆地或平原地区,地面测点60 km间隔采样就可以将EGM2008模型值标准差校正到5 mGal左右.     

基于数字高程模型的南天山地貌特征研究

基于STRM-DEM((90 m)数据,利用ArcGIS空间分析模块,通过人工判定法、最大高差法以及最大高差与面积比法联合对比,获取研究区最佳分析窗口为31×31,面积约为7. 78 km~2,根据获取的最佳窗口提取出西南天山地区地形高程(最大高程、最小高程、平均高程)和地形起伏度。分析认为:西南天山山势陡峻,总体呈中东部高、西部低的地貌特征,且以高地形起伏度为主,沿西南天山走向方向,高山区地形起伏度自东向西逐渐降低;高海拔地区呈北东—南西向展布规律,反映了该地区遭受了南北向强烈挤压隆升作用;并通过条带状地形剖面分析研究区夷平面地貌特征,认为西南天山地区发育4级层状地貌面,反映了该地区的多次构造运动。     

流域水系自动提取的方法和应用

讨论由栅格数字高程模型(DEM)自动提取流域水系的原理和方法,并以西苕溪中上游流域为研究区进行了河网生成实验. 研究表明:在山地丘陵区和平均地形坡度不小于3°的区域,所生成河网具有很高的可靠性. 为了解决在平均地形坡度小于3°的平坦区域河网生成中产生的虚拟河网与自然水系偏差较大的问题,提出了利用主干河道和平原水系数字化作为约束条件的生成河网的方法,取得了与实际情况比较接近的结果,从而使水文要素的模拟更具有实际意义.     

什么是非地带性？

非地带性又称隐域性,是由非地带性因素引起的无规律分布。海陆分布、洋流等非地带性因素使地带性分布规律变得不很完整和不很鲜明,使自然环境更加复杂。例如,由于岩石组成,地形起伏,地质构造等所引起的大的山地,高原、平原等都是典型的非地带性自然综合体;     

土地利用结构与景观格局对鄱阳湖流域赣江水质的影响

于2015年1月和7月采集赣江干流及支流34个采样点水样,测定电导率、水化学离子、无机氮等水质指标.利用赣江流域2014年30 m分辨率的土地利用数据,以流域景观类型占比表征土地利用结构,景观指数表征景观格局;采用Pearson相关分析、Bioenv分析、Mantle检验与方差分解等方法分析流域土地利用结构与景观格局对赣江水质的影响.结果表明:上游Cl~-、Na~+浓度最高,中游电导率、Cl~-、Na~+、K~+、Ca~(2+)等水质指标最低,下游电导率、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Mg~(2+)、Ca~(2+)、NO_3~--N等水质指标最高.居民建设用地是对水质影响最显著的单一土地利用类型.林地、水田与居民建设用地是对水质影响最显著的土地利用类型组合.平均最近邻体指数是对水质影响最显著的单一景观指数,斑块个数、斑块聚集度指数、平均最近邻体指数是对水质影响最显著的景观指数组合.枯水期土地利用结构和景观格局对水质的贡献率分别为41.1%和17.2%,景观格局对水质的贡献率(17.2%)均为和土地利用结构的交互作用,无独立贡献部分;丰水期二者对水质贡献率分别为51%、53%,交互作用部分为37%.以上结果表明,土地利用结构与景观格局都对赣江水质有较大影响,二者的交互作用在该影响中占有重要地位,且枯水期景观格局对水质的影响涵盖在与土地利用结构的交互作用中.     

近20年来巢湖流域景观生态风险评估与时空演化机制

基于1995、2005、2013年3期Landsat TM/ETM+遥感影像及DEM,应用GIS方法开展巢湖流域景观格局特征分析及生态风险网格化定量评估.研究表明:(1)近20年来,巢湖流域景观格局特征变化明显,表现为建设用地景观破碎度、分离度均呈先下降后上升趋势;农地、林地与水体景观破碎度、分离度均呈上升趋势.(2)生态风险时序分析表明,19952013年,巢湖流域低、较低和中等级生态风险区域面积在逐渐缩小,而较高和高等级生态风险区域范围在不断蔓延.近20年来,巢湖流域生态风险主要由低级向高级转化,面积达6025 km2,是由高级向低级转化面积的2.30倍.(3)生态风险时空演化机制分析表明,巢湖流域生态风险变化区域主要集中在北、西南和东南部,具有明显的阶段性和区域性.近20年来,巢湖流域经历了快速的城市化、工业化以及受到行政区划调整的政策影响,高强度土地利用模式及县域经济活力的释放叠加于本身脆弱的流域生态条件,对景观生态系统造成的强烈干扰促进流域生态风险整体有恶化趋势,需重点加强中级以上生态风险区域的生态保护与建设工作.因此,生态风险演化趋势体现了该流域自然特点和区域社会经济发展对景观生态系统干扰的压力响应.     

南大洋海底地形对冰山运动与搁浅的影响

冰山是南极冰盖-冰架-海洋系统中活跃的组成部分,南大洋海底地形是影响冰山运动与搁浅的重要因素,但前人对此鲜有研究,本文结合南极Bedmap-2海底地形数据和杨百瀚大学冰山数据库所记录的冰山运动轨迹数据分析了海底地形对冰山运动和搁浅的影响.结果表明:(1)冰山搁浅事件与搁浅冰山轨迹点的数量分布主要与冰山水下厚度分布有关,在水深为200~300m海域内数量最高.自由运动冰山在南极陆坡锋区域(海洋水深500m左右)存在数量与速度的峰值;(2)海底地形对冰山运动的直接影响是冰山搁浅,在沿南极海岸线外围水深低于2000m的362×10~4km~2的海域里,从冰架前缘崩解的小型冰山可能搁浅区(水深小于400m)占28%即不易搁浅,这些搁浅区主要分布在东南极与南极半岛沿岸.从大冰架上崩解的大中型冰山(长轴大于18.5km)可能搁浅区(水深小于800m)占总面积的74%即较易搁浅;(3)在水深小于2000m的海域内冰山运动速度与海水深度之间具有正相关性(R=0.85,P0.01)(即海水越深的地方冰山运动越快),而海冰的季节性变化对这种相关性的影响不大,说明海底地形起伏所引起的海水深度的变化会对冰山运动速度产生影响.     

河西走廊水文过程变化对荒漠绿洲过渡带NDVI的影响

在中国干旱区内陆河流域,人为活动几乎控制了所有的地表水文过程,而且人为对水文过程的调控力度随塔里木河、黑河和石羊河流域水资源综合管理等工程的实施而逐渐明显.对人为调控水文过程所引起的绿洲水文与生态变化及其环境效应虽然引起了广泛的关注,但相关研究仍很薄弱.本文研究了地处黑河中游荒漠绿洲边缘的平川灌区绿洲荒漠过渡带水文与生态过程的变化,结果表明,近20年来,特别是自2000年实施国务院确定的黑河分水方案以来,平川灌区河水灌溉量年平均减少1.498×107 m3,井水灌溉量年平均增加1.457×107 m3,分水前地下水埋深变化在2.44~3.19 m,平均(2.73±0.24)m,而分水后地下水埋深变化在3.08~4.01 m,平均(3.79±0.62)m.在空间上表现为埋深3 m的分布区域面积减少,由原来的3612 hm2减少到394 hm2,而埋深3 m的分布区域面积增加,由原来的853 hm2增加到3843 hm2.尽管绿洲的水文过程发生了变化,但尚未对荒漠-绿洲过渡带的植被生产力产生明显影响.     

近30年长江下游升金湖湿地不同季节景观生态风险时空分析

以安徽省升金湖湿地为研究对象,使用1989年、1996年、2003年、2010年和2017年四季Landsat系列遥感数据,构建景观生态风险评价模型,计算不同季节景观生态风险指数,分析风险空间分布及其变化特征,并使用Pearson相关系数分析季节间、季节与年度间景观生态风险相关性.结果显示:(1)不同季节景观生态风险指数有显著差异,生态风险从高到低依次为夏季、冬季、秋季和春季,夏、冬季风险指数平均高出春、秋季37.03%.(2) 1989—2017年升金湖湿地景观生态风险指数明显增加,湖区内泥滩、草滩等重要景观类型极易受人类活动影响,逐渐由中风险、较高风险区转变成较高风险、高风险区,且人造表面与草滩面积与较高风险和高风险区面积呈现出一定的协同变化特征.总体上,升金湖湿地以较低景观生态风险和中景观生态风险为主,较高景观生态风险与高景观生态风险主要位于上、下湖区.(3)季节间景观生态风险相关性最高的为秋季与冬季;年度生态风险与冬季生态风险高度相关.因此,近30年升金湖不同季节湿地景观生态风险时空演变趋势体现了该湿地景观格局变化对景观生态系统干扰的压力响应,且秋季与冬季湖区湿地需引起高度重视.     

龙门山断裂系及邻区地壳重力均衡效应与汶川地震

龙门山断裂系位于松潘-甘孜山地与成都盆地平原之间,地形高差达3500±500 m.根据重力资料给出四川中西部成都盆地、龙门山、邛崃山区、松潘等川西山地(102°E～105°E,30°N～33°N)的地壳厚度(Moho界面深度)分布.为了探究汶川大地震孕育与发生的原因,将其与据艾里(Airy)大陆均衡理论给出的理论均衡地壳厚度进行对比分析,以探讨该地区的地壳均衡状态.研究结果表明:龙门山断裂带系及以西地区深部地壳是处于很不均衡的状态.为了深化认识重力均衡与大地震的相关性,尚需对该地区深部结构与地壳重力均衡效应作精细研究.同时,本文上述研究结果亦有益于震后确定城镇布局和为不同类型建筑物重建选址方面提供深部要素.     

华北平原末次冰盛期以来典型时段古环境格局

重建典型时段区域气候和植被空间格局变化,是评估未来增温背景下生态环境变化和响应过程的重要基础.文章基于AMS 14C定年技术和孢粉分析,获得了华北平原白洋淀等6个剖面末次冰盛期以来的气候-植被变化历史.结合区内已有孢粉记录,重建了华北平原末次冰盛期和全新世暖期的古环境格局.结果显示,华北平原区域植被变化受气候条件、地貌景观和人类活动等因素共同影响:末次冰盛期,华北平原气候寒冷干旱,南部山地发育针阔混交林和落叶-常绿阔叶林,北部山地生长耐寒针叶林-针阔混交林,森林面积相对较小;平原南部生长中生或湿生草甸,北部发育温带草原-荒漠草原;滨海区陆架大面积出露,生长藜科为主的盐生植物.全新世暖期,华北平原气候温暖湿润,南部山地发育落叶阔叶林或落叶-常绿阔叶混交林,伴生有喜暖亚热带属种,北部山地生长落叶阔叶林,部分喜暖湿植物常有出现,森林面积相对增加;平原腹地草本植物仍占优势,森林面积较小且难以形成地带性森林景观;受海平面上升影响,滨海区原有盐生植被向内陆收缩;此外,这一时期华北平原人类活动范围扩大、农业生产频繁,对区内自然植被产生了一定影响.文章为中国北方古气候数值模拟、区域碳循环评估和未来增温背景下区域生态环境变化预测等提供了基础数据和科学依据.     

1974-2017年洪湖湿地自然保护区景观格局演变及驱动力分析

利用Landsat系列遥感影像数据（1974、1979、1984、1990、1996、2001、2006、2009、2014和2017年）解译得到的土地利用/土地覆盖变化（LUCC）结合研究区44年的气温、降水量、水位等气象水文数据,构建LUCC经验统计模型和计算景观格局指数,探讨1974-2017年洪湖国家级自然保护区景观格局变化的主要驱动因素.研究结果表明：土地利用强度指数由1974年的207增加到2017年的249.36,人类开发利用湖滨带的程度增强,到2017年约有30%的自然湿地转化为坑塘、农田和滩地及建设用地.不同地表覆盖类型的景观格局指数均发生了较大变化,2000年以后湖滨带逐渐形成了以养殖为主的低矮围景观.总体上景观趋于破碎化、连通性降低、稳定性变弱.洪湖湿地自然保护区土地利用强度指数与景观格局综合指数呈较显著的正相关,两者的相关系数为0.84,土地利用强度增加则景观更加破碎、斑块之间的连接程度减弱、区域的景观聚集度下降和景观异质性增加.总体而言,洪湖湿地自然保护区受人为干扰影响明显,开展封湖育草自然恢复与建立植被恢复示范区相结合,构建自湖滨至湖心的梯度变化完整的湿生植被-挺水植被-漂浮植被-浮叶植被-沉水植被的水生植物群落,退耕还草、退垸还湖、修复湖滨带植被,大幅度提高洪湖的自净能力,增加其水生植物多样性,实现湿地的有效修复,改善其结构和功能,维系洪湖湿地生态系统的平衡.     

城镇化下河流水质变化及其与景观格局关系分析——以太湖流域苏州市为例

以河流近域景观格局与水环境质量间的关系为研究对象,基于2001年及2010年两期土地利用类型以及7条典型河流的溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮5项水质指标,分析城镇化下苏州市河流水质与景观格局之间的关系及其变化规律.结果表明:(1)苏州市河流水质状况总体较差,但呈现一定的好转趋势.(2)河流水质受到城镇用地、旱地及水田的综合影响,并表现出尺度效应.其中城镇用地与旱地对河流水质恶化具有明显的作用,水田则反之.2001-2010年城镇用地及水田对水质的影响程度有所减弱,旱地则增强.(3)蔓延度指数、最大面积斑块比例对河流水质呈现负相关,斑块数量、斑块密度、香农均匀度指数、香农多样性指数则与水质呈现正相关.景观格局对于水质的影响在大范围缓冲区更为显著.研究结果可为苏州水环境管理及太湖流域城市空间开发提供一定的参考依据.     

地形坡度和高程变异系数在识别墨脱活动断裂带中的应用

喜马拉雅东构造结位于青藏高原东南端,是欧亚板块与印度板块碰撞、会聚的地带,其内部的南迦巴瓦峰地区是喜马拉雅山东段的最高山峰,雅鲁藏布江围绕南迦巴瓦峰形成一个"几"字形的大转弯。南迦巴瓦地区东侧的雅鲁藏布江河谷位于喜马拉雅山的南麓,属于亚热带湿润气候区,分布有茂密的热带雨林植被。该地区的阿尼桥右旋走滑断裂带是南迦巴瓦构造结的东边界断裂。利用30m分辨率的DEM数据,在Arc GIS软件平台上获得了南迦巴瓦及其周边地区的地形坡度和高程变异系数2个定量地貌参数。在地形坡度分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江东西两岸的山体地形为坡度>30°的陡坡,在陡地形坡度的背景下,存在NE走向、断续分布的坡度为5°～25°的缓坡条带。地形高程变异系数分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江两岸地形为高程变异系数>0. 9的高地形起伏区,在高地形起伏区的背景上,发育NE走向、断续分布的高程变异系数为0. 2～0. 9的缓地形起伏条带。通过野外地质地貌调查和探槽开挖,发现上述地貌参数异常条带处为活动断裂通过的位置。上述工作表明,地形坡度和高程变异系数2个地貌参数的定量分析有助于发现地形坡度大、植被覆盖严重、剥蚀强度大的地区的活动断层。     

基于遥感影像的区域景观格局分析

以资源丰富的南京市浦口区35个村庄为研究对象,基于遥感影像、地理信息技术以及景观生态学理论,分析并揭示区域景观格局演变特征.结合浦口区分村域的景观资源利用指数、资源利用类型指数、居民聚集指数以及产业结构指数构建乡村发展模式.研究结果表明:浦口区域乡村景观格局的变化特征较为明显,呈现出CL景观的快速缩减;研究区的景观格局在人类活动作用下,斑块聚集度增强,多样性指数及均匀度指数均为持续上升,各个景观类型在研究区域表现趋于稳定;最后,根据村域指数分布结果和区域景观资源分布情况,提出生态有机农业型、生态休闲旅游型、生态科学技术型3种发展模式,为促进区域乡村可持续发展提供了科学依据,同时对我国乡村规划建设具有重要的理论意义.     

1970s以来巢湖流域水环境保护区景观生态脆弱性时空特征及驱动解析

加强流域生态核心区的景观生态脆弱性评价及驱动机制研究对于生态系统功能优化调控具有重要意义.以巢湖流域水环境保护区为主体,基于网格单元尺度,应用空间数据探索及地理加权回归(GWR)等工具,对1970-2015年间的研究区景观生态脆弱性时空演变特征及驱动机制进行分析.结果表明:1970-2015年间,巢湖流域水环境保护区内的土地景观类型表现为"两降三升"的变化趋势,其中,农地景观下降6.62%,建设用地景观增加6.26%;近45 a来,景观生态脆弱性均值从1970年的2.9347下降为2000年的2.6720,2015年又上升为2.7989,整体呈波动式下降趋势,景观生态脆弱性的空间分布具有显著的集聚特征; GWR回归系数显示各驱动因子对研究区景观生态脆弱性作用力不同,依次表现为:农地破碎度(FN)植被指数(NDVI)坡度(SLOP)土地利用程度(LUI),各因子的回归系数均存在空间非平稳性.其中,FN因子回归系数呈现由西向东逐渐增强趋势; NDVI因子回归系数的空间分布表现出从中部向两侧递减趋势; SLOP因子回归系数分布则由西向东依次递减; LUI因子回归系数表现出从东、南向西北逐渐减弱趋势.回归系数的空间分布特征显示出不同因子对景观生态脆弱性的影响作用具有各向异性.研究结果可为巢湖流域水环境保护区的生态恢复与土地利用及景观格局优化实践等提供决策支持.     

起伏地形条件下长方体磁场无解析奇点表达式（英文）

已有的均匀磁化长方体磁场计算方法大都假设观测点位于上半无源空间,对于起伏地形条件而言,这些方法可能存在解析"奇点"。为此,本文基于地磁场基本理论,采用变量替换的积分方法,导出了改进的磁场表达式,详细讨论并有效解决了整个无源空间的所有奇点问题。相比前人的方法,其积分过程更自然、简单,最后的积分结果形式更加统一,并且不需要坐标变换即可求出无源区任意点处的磁场值,从而简化了正演过程。对比模型试验表明,新导出的磁场无解析"奇点"理论表达式是正确的,并能适应地形起伏的情况。     

2013~2017年中国重点区域颗粒物质量浓度和化学成分变化趋势

对大气颗粒物浓度及其化学组分精准观测有助于探究大气霾污染的成因与来源解析,评价环境空气质量控制策略的合理性.文章基于CARE-China观测网中中国重点区域典型站点大气PM2.5膜采样和分不同粒径段颗粒物采样及化学成分数据,结合同期中国环境监测总站发布的环境空气质量数据,评估分析了中国2013~2017年《大气污染防治行动计划》实施期间,全国及重点区域大气颗粒物质量浓度的变化及其相应化学组成的演变.研究结果表明:(1)研究期内,中国环境空气颗粒物年平均浓度整体呈明显下降趋势,但仍有64%的城市PM2.5年平均浓度未达到中国现行标准(GB3095-2012).太行山东麓、汾渭平原和新疆乌昌等地区大气PM2.5浓度负荷依然较高,秋冬季重霾污染频发.(2)秋冬季重污染期间,颗粒物中硫酸盐和有机组分质量浓度下降明显.京津冀、珠三角、成渝和汾渭平原地区PM2.5中SO42-平均浓度分别下降了76%、12%、81%和38%;OM平均浓度分别下降70%、44%、48%和31%;NH4+平均浓度分别下降68%、1.6%、38%和25%. EC平均浓度在京津冀和成渝分别下降84%和20%,在珠三角和汾渭平原地区分别上升61%和11%;矿尘及未解析的化学成分(MI)平均浓度在京津冀、珠三角和汾渭平原地区下降了70%、24%和13%. PM2.5中化学成分的变化量,总体上与PM2.5质量浓度的下降量相一致.(3)相比2013年, 2015年京津冀、长三角、珠三角和成渝地区粗颗粒物中OM平均浓度下降46~57%,MI分别下降31~60%和39~73%,是颗粒物浓度下降的最主要因素. 2013~2015年,不同粒径段化学组分中,粗粒径段峰值降低显著,并且随着不同粒径段中颗粒物质量浓度的降低,其SO42-、NO3-和NH4+的细粒径段峰值从0.65~1.1μm转移到更细的0.43~0.65μm粒径段.