A biodiversity evaluation framework for restoration of aquatic macrophyte communities in shallow lakes driven by hydrological process management

Macrophyte community diversity and composition respond to ecosystem conservation and local environmental factors. In this study, we developed a multidimensional diversity framework for macrophyte communities, including the taxonomic and functional alpha and beta diversity. We used the framework to explore the relationships among water level regimes and these diversity parameters in a case study of China's Baiyangdian Lake. Analysis of indicators of hydrologic alteration divided the water level from 1959 to 2019 into four regimes (dry, <6.42 m; low, 6.42–7.23 m; medium, 7.23–8.19 m; high, >8.19 m). Alpha and beta diversity were significantly higher in the medium regime than in the low and high regimes. Redundancy analysis indicated that the maximum water depth significantly affected taxonomic alpha diversity, and total nitrogen (TN) and chemical oxygen demand (COD) concentration significantly affected functional alpha diversity, respectively. Mantel tests showed that TN, Secchi depth (SD), and water depth in the high water level regime significantly increased the total beta diversity and turnover components. TN was the main factor that increased total taxonomic beta diversity. Water level regime mainly influenced interspecific relationships by changing the TN and COD concentration. The water level should be maintained between the medium and high water level regimes to promote restoration of the macrophyte community and improve ecosystem stability. The biodiversity evaluation framework would provide a deeper insight into the hydrological process management for restoration of aquatic macrophyte communities in shallow lakes.     

青州市表层土壤元素地球化学组合特征研究

聚类分析和因子分析可以获得土壤元素地球化学组合特征及其差异性。对青州市表层土壤样品数据进行分析研究,通过聚类分析,绘制表层土壤元素聚类谱系图,将23种元素或指标分为5个元素组合簇群及2个单元素簇,研究各元素间的组合特征,探讨其相关性、聚集性及其指示意义;通过因子分析,找出有代表性的因子,用其代表变量,绘制典型因子得分等值线图,并从中分析不同元素组合的区域分布基于何种因素,用11个代表性因子的分布特征就基本可以代表青州市表层土壤23项原始变量的分布特征,并对F1,F2,F3主因子进行了地质解释。聚类分析与因子分析相结合,利于表层土壤中元素的共生组合特征及其差异性研究,利于对研究区表层土壤异常进行归纳总结。     

喜马拉雅山脉中段土地覆被的垂直分异特征

喜马拉雅山脉中段的珠穆朗玛峰等地,海拔高差巨大、生境复杂多变、土地覆被类型多样且植被垂直带谱完整,是全球范围内研究土地覆被垂直变化的理想场所。本文基于30 m空间分辨率的土地覆被数据（2010年）和DEM数据,在ArcGIS和Matlab平台的支持下,提出并运用脊线法、样带法和扇区法3种山地南北坡划分方法,研究了喜马拉雅山土地覆被垂直分布与结构差异。结果表明：① 山地土地覆被分布具有明确的垂直地带性结构特征,喜马拉雅中部土地覆被垂直带谱为南六北四式,土地覆被垂直带谱中具有人类活动的特点。② 南北坡之间的土地覆被垂直带谱差异明显,南坡土地覆被类型完整多样,北坡相对简单;对同类型土地覆被而言,南坡较北坡分布高程低、幅度宽。③ 依据各类型分布面积比随海拔变化情况,土地覆被类型在南北坡上的垂直分布可分为4种模式：冰川雪被、稀疏植被和草地为单峰分布型,裸地为南单峰北双峰分布型。④ 3种划分方法中,南坡的土地覆被垂直带结构具有相似性,而北坡的土地覆被垂直带结构存在差异,扇区法较好地反映了土地覆被自然分布格局。     

规则池塘群的复杂直线模式识别

针对现有面要素直线模式识别方法难以解决规则池塘中破碎区域的问题,提出了一种规则池塘群的复杂直线模式识别方法。首先,分析了规则池塘群的空间特征和认知特点,提出了“主次关系→并列关系→直线模式→复杂直线模式”的多层次认知顺序;其次,设计了主次关系池塘组、并列关系池塘组、直线模式池塘群的识别方法;最后,构建了复杂直线模式池塘群的识别模型。试验表明:本文方法能够消除破碎区域对规则池塘群直线模式提取的不利影响,有效提升复杂直线模式识别的质量。     

复杂地形景区三维导览图的设计与实现

为满足复杂地形景区对三维地图导览的需求,构建更为清晰的三维地图模型,提供良好的三维导览地图设计方案显得尤为重要。为了更好地与卫星影像进行贴合,DEM数据的采样密度要与卫星影像的分辨率一致。本文通过对比当下常用的四种空间插值方法的适用范围与运用特点,设置相关阈值及权重,直观比较了四种插值方法产生的插值结果,选择更适合复杂景区DEM插值的插值方法并对其进行精度提升,以此得到符合精度要求的DEM数据。最后利用相应地区的卫星影像进行地图投影及影像贴图,两种数据结合构建复杂景区的三维地图模型,给游客带来更为精确直观的定位信息和空间要素信息。     

脐带缆螺旋滑移分析及力学性能研究

针对脐带缆内部螺旋层,应用Darboux标架建立螺旋结构空间坐标系,推导弯曲载荷下螺旋结构的局部变形和滑移。考虑螺旋构件间的接触和摩擦作用,建立螺旋结构的受力平衡偏微分方程,并研究螺旋角和摩擦系数对螺旋结构滑移的影响。基于同层螺旋结构本构关系相同假设,将所有螺旋结构力学性能线性叠加,拟合脐带缆整体弯曲刚度。运用建立的理论解析方法,对某双层铠装脐带缆的力学性能进行研究,并与数值模拟结果进行对比验证。对比结果表明,理论解析得到的螺旋滑移结果与数值模拟结果一致,理论解析得到的脐带缆弯曲刚度与数值模拟结果在全滑动阶段比较接近。     

极地环境监测网的设计及其在南极普里兹湾的应用

为了保护南极和北极的生态系统和环境,中国自20世纪90年代初开始推行和实施了极地环境监测计划,部署了各学科监测传感器阵列;采集了多学科数据,包括海洋、大气、冰冻圈、生物圈等主题;架构了"R/V雪龙号破冰船—极地考察站—国内基地"之间的快速数据传输网络;建立了海洋环境监测系统、太阳能地面空间监测系统、生态环境监测系统等系列监测系统。为了实现长期监测,达到预测和预警目标,本文针对国内外现状,在现有基础上设计了一套中国极地环境长期监测网(Polar Environment monitoring network of China,CPEMN)。该监测网集成各监测系统并在监测指标设计上覆盖我国极地所有常规监测/观测任务,且根据国际科研动态和长期监测规划拓展了预期监测范围。最后本文利用南极普里兹湾进行的破冰导航应用示范验证了CPEMN具有可执行性。     

民间信仰载体的地域格局及其影响因素——以兰州市榆中县祠庙文化为例

以祠庙祭祀为主体且祠庙保存良好的民间信仰是甘肃陇中地区民间文化的重要组成。甘肃陇中地区的民间信仰具有很强的趋同性，本文以陇中地区的榆中县为例，以各村的祠庙为民间文化载体，通过核密度分析、Logistic回归等方法探讨榆中县民间文化载体的空间分布及其影响因素对于探讨陇中地区人地关系，保护和弘扬民俗文化有着重要意义。研究结果表明：（1）根据已有研究将榆中县民间信仰归纳为山神信仰、水神信仰、天地信仰、女性信仰、英雄崇拜和祖先崇拜，祖先崇拜的祠庙数量占有重要地位；（2）榆中县祠庙主要分布在西北黄河南岸、中部陇海铁路沿线及南部风景名胜集聚区，村级层面空间差异不显著、乡镇空间差异相对较大。通过核密度分析，不同类别民间信仰空间分布热点各有不同；（3）榆中县民间信仰空间分布受到区位条件限制，民间信仰的祠庙多位于海拔高度较低、人口密度较大、交通可达性较好的地区，坡度和到水源的距离成为山神信仰和水神信仰祠庙空间分布显著的影响因子，榆中县祠庙呈现出山神信仰类祠庙“依山”，水神信仰类祠庙“傍水”的空间特点。     

Studies on eco-environmental change in source regions of the Yangtze and Yellow Rivers of China:present and future

The source regions of the Yangtze and Yellow Rivers are important in the field of eco-environmental change research in China because of its distinct alpine ecosystem and cryosphere environment. At present, there are three different concepts on the extent of source areas of the Yangtze and Yellow Rivers: hydrological, geographical, and eco-environmental. Over the past decades, annual average air temperature has warmed significantly; moreover, the temperature rise rate increases notably with increase of time of the data series. Annual precipitation has no obvious increase or decrease trend, and the climate has become warm and dry in the source regions. As a result, the cryosphere in the regions has shrunk significantly since 1960 s. A warm and dry climate and changing cryosphere together induced a substantial declination of alpine wetlands, marked decrease in river runoff, significant degradation of alpine grassland, and a reduction of engineering stability.The ecological environment, however, has a tendency for restoration in the regions because the climate has become gradually warm and wet since 2000. Thus, studies on eco-environmental change is transforming from a single element to multidisciplinary integration. Climate change-cryopshere change-physical and socioeconomic impacts/risk-adaptation constitute a chain of multidisciplinary integration research.     

南极中山站全天信息采集系统

南极高原拥有独特的天文观测优势,为了对南极中山站夜天文观测条件进行实测研究,中国科学院云南天文台专门研制了一套具有耐低温、自动除雪除霜等适应南极气候特征的全自动全天信息采集系统,该系统可以提供实时的全天云量、天光背景和全天图像,并将信息推送到网页实时显示。介绍了系统的研制及为适应南极气候进行的耐低温实验,统计分析了中山站2016~2017年的全天信息数据,结果显示,中山站2016和2017年的可观测时间为772.21 h和437.38 h,可观测夜数为93 d和51 d,天光背景最大真实值为22.05 Mag/arcsec 2,年平均气温为-10.6℃,最高气温19.1℃,最低气温为-44℃,2016年平均相对湿度为55.2%。