Seasonal connections between meteoric water and streamflow generation along a mountain headwater stream

In snowmelt-driven mountain watersheds, the hydrologic connectivity between meteoric waters and stream flow generation varies strongly with the season, reflecting variable connection to soil and groundwater storage within the watershed. This variable connectivity regulates how streamflow generation mechanisms transform the seasonal and elevational variation in oxygen and hydrogen isotopic composition (δ¹⁸O and δD) of meteoric precipitation. Thus, water isotopes in stream flow can signal immediate connectivity or more prolonged mixing, especially in high-relief mountainous catchments. We characterized δ¹⁸O and δD values in stream water along an elevational gradient in a mountain headwater catchment in southwestern Montana. Stream water isotopic compositions related most strongly to elevation between February and March, exhibiting higher δ¹⁸O and δD values with decreasing elevation. These elevational isotopic lapse rates likely reflect increased connection between stream flow and proximal snow-derived water sources heavily subject to elevational isotopic effects. These patterns disappeared during summer sampling, when consistently lower δ¹⁸O and δD values of stream water reflected contributions from snowmelt or colder rainfall, despite much higher δ¹⁸O and δD values expected in warmer seasonal rainfall. The consistently low isotopic values and absence of a trend with elevation during summer suggest lower connectivity between summer precipitation and stream flow generation as a consequence of drier soils and greater transpiration. As further evidence of intermittent seasonal connectivity between the stream and adjacent groundwaters, we observed a late-winter flush of nitrate into the stream at higher elevations, consistent with increased connection to accumulating mineralized nitrogen in riparian wetlands. This pattern was distinct from mid-summer patterns of nitrate loading at lower elevations that suggested heightened human recreational activity along the stream corridor. These observations provide insights linking stream flow generation and seasonal water storage in high elevation mountainous watersheds. Greater understanding of the connections between surface water, soil water and groundwater in these environments will help predict how the quality and quantity of mountain runoff will respond to changing climate and allow better informed water management decisions.     

基于ArcGIS Engine与ArcGIS Server的海域定级信息管理系统设计与开发

以Visual Studio 2012为平台,利用ArcGIS Engine强大的空间分析功能,以C#为开发语言结合第三方插件设计开发海域定级决策子系统,实现了不同用海方式海域的自动化定级,对海域定级基础数据、过程数据和结果数据进行综合管理,构建了一个具有一定实用价值的海域定级信息管理系统原型;此外,利用WebGIS将海域定级决策子系统分析生成的结果数据发布成服务,实现海域定级信息共享子系统。本研究为海域定级提供智能化平台,提高对海域定级及评估效率,有利于海洋可持续发展。     

长江经济带城市土地利用效率的影响因素及其空间溢出效应研究

在人多地少的基本国情下,提高城市土地利用效率是促进区域可持续发展和建设生态文明的内在要求。本文在对2009-2016年长江经济带108个地级及以上城市土地利用效率的研究基础上,采用空间相关性研究方法分析了时空分布格局,通过构建空间杜宾模型(SDM)对其空间溢出效应进行分析。研究结果表明:1)2009-2016年长江经济带城市土地利用效率整体呈现稳定上升趋势;基本呈现以上海、南京、武汉等不同城市群中心城市向外逐步降低的“中心-外围”的分布格局。2)通过构建空间杜宾模型分析发现,经济发展水平、产业结构有显著为正的直接效应和溢出效应;土地市场化水平有显著为正的溢出效应;城市固定资产投资对城市土地利用效率具有正的直接效应和负的溢出效应;政府财政支出水平则对城市土地利用效率的直接效应和溢出效应均不明显。3)不同影响因素对经济带上中下游城市土地利用效率的空间效应存在一定差异性。     

新疆和田地区耕地面源污染生态风险评价

随着化肥、农膜等在农业生产中的过量投入，耕地面源污染的程度随之加重。文章选取塔里木河流域上游和田地区为研究区域，依据P-S-R框架理论，构建和田地区耕地面源污染生态风险评价指标体系，加入土壤理化数据，使用生态风险评价模型对和田地区1980 年及2016 年耕地面源污染状况进行生态风险评价，运用耕地生态风险模型、生态风险转移矩阵、Arcgis分析和田地区耕地面源污染时空分异状况。研究结论如下：和田地区1980 年耕地生态风险等级均为II级或III级，呈“中间高，两侧低”分布；2016 年耕地生态风险等级上升至IV级或V级，呈“倒W型”分布，各县耕地面源污染程度较1980 年均有较大幅度的上升，其中墨玉县和于田县在2016 年耕地生态风险等级达到最高的V级，而民丰县因自身生态环境的强脆弱性，同样需要提高关注。根据面源污染“从源头治理”的原则，应切实推进和田地区耕地生态环境保护与治理，提高政府重视程度，增强技术指导，开展试点工作，改善和田地区耕地面源污染现状。     

顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。     

Peaks of People: Using Topographic Prominence as a Method for Determining the Ranked Significance of Population Centers

This article borrows a statistical method from physical geography—topographical prominence—to suggest a new technique for measuring the relative significance or rank of population centers. Unlike raw population measures, prominence gives consideration to both the spatial intensity of concentrated population areas as well as the spatial dependence or independence of neighboring settlement clusters in relation to one another. We explain how to apply the topographic prominence calculation method to gridded population data and examine its practical utility through case studies of several U.S. states. We then discuss some ways in which parametric choices about point-to-surface transformations can result in considerably different outcomes and offer further suggestions for conceptualizing and measuring population center significance.     

基于灯光数据的京津冀城市多标度异速分析

城镇体系的时空演化是一个复杂的动力学过程,具有无尺度性,其特征可以采用异速标度指数定量描述。论文以京津冀为例,基于1992—2013年夜间灯光数据的校正结果,提取城镇夜间灯光信息,采用多标度异速分析方法,分析京津冀城镇体系的相对发展特征及其空间分异格局。研究发现：①京津冀大城市的增长空间局限日益显著。虽然大城市如京津唐的绝对发展水平高,但接近环境承载量的极限,22 a间增长快速的是大城市交接地带的小城市(如三河、迁安、廊坊等)。②相对增长速度快的城市从东北到西南呈现带状分布——政府选择发展的“雄安新区”就在这个轴带上。由此可以得出两个结论：其一,京津冀城市演化的趋势相对均衡化,空间结构异质性逐步减弱,整个城镇体系的发展趋于相对平衡状态;其二,大、小城市“两极”贯通或许是增强城镇体系功能的有效途径。京津冀的空间格局优化不能仅仅考虑主要的、规模大的中心城市,而应该基于等级结构协调整个城镇网络体系。     

全球气候变化下南海诸岛保护优先区识别分析

全球变化下,珊瑚礁保护区是保护生物多样性、增强珊瑚礁对气候变暖抵抗力的有效方式,而维持珊瑚礁弹性是其核心内容。针对珊瑚礁最具有威胁性的热压力因子,基于南海1982—2009年卫星观测海表面温度（SST）数据和CMIP5加拿大地球系统模式CanESM2模型预估的2006—2100年南海SST数据构建热压力强度模型,从维持珊瑚礁弹性的角度识别IPCC RCP 4.5和RCP 8.5情景下南海诸岛保护优先区。结果表明：RCP 4.5和RCP 8.5情景下13%左右的南海诸岛珊瑚礁识别为保护优先区。根据热压力强度与珊瑚抵抗力及避难所关系,西沙群岛七连屿和晋卿岛近年观测与未来预估的热压力强度均比较低,在保障其服务功能的基础上建议实施完全保护;东沙群岛东沙环礁和中沙环礁排洪滩近年观测急性热压力强度较高但未来预估热压力强度较低,建议实施50%禁止利用保护;中沙群岛黄岩岛近年观测和未来预估的急性热压力强度均比较低,建议实施50%多用途保护。南沙群岛有14%左右的珊瑚礁识别为保护优先区,根据其热压力强度可实施30%~100%禁止利用保护或30%~50%多用途保护。RCP 4.5和RCP 8.5情景下的南海诸岛保护优先区及保护对策,可为维持珊瑚礁生态弹性及应对全球气候变化提供重要的参考价值。     

300 BC-1900 AD无定河流域城镇时空格局演变

通过分析和整理从战国中晚期（约300 BC）至清末（约1900 AD）无定河流域历代县级及以上城址的位置、兴废年代数据,结合行政区划沿革、经济社会发展、政权更迭等资料,分析流域城镇格局的时空演变过程。研究表明：① 受气候周期性波动影响,无定河流域城镇的兴起与衰废具有明显的周期性特征,城镇几何中心的移动轨迹具有明显的“西北—东南”向潮汐性运动特征;② 城址存续年限普遍较短,具有明显的阶段性特征,流域内曾存在过4个阶段性中心城镇,中心城镇移动的方向和过程与城镇几何中心的潮汐性移动过程趋势一致;③ 流域城镇空间格局可分为3种类型,即秦汉与隋唐时期的沿河流谷地分布,宋、明两代的沿边境线与长城分布,以及元、清两代集中于流域下游分布。流域城镇未来的发展布局应重视气候变化对城镇分布的长期影响,关注区域环境的脆弱性,合理安排城镇体系发展规模与布局。     

浙南近海虾类群落结构及其多样性分析

作者根据2015年11月(秋季)、2016年2月(冬季)、2016年5月(春季)和2016年8月(夏季)对浙南近海进行的渔业资源调查数据,用生物量作为虾类资源分布的数量指标,对该海域虾类的组成、数量分布以及季节变化进行分析。结果显示:该区域共鉴定出虾类30种,隶属于10科21属,以对虾科(Penaeidae)虾类最多,其次为管鞭虾科(Solenoceridae),长臂虾科(Palaemonida)位居第3位。按季节来看,秋季共鉴定虾类27种,各站位平均生物量为6.97 kg/km2,优势种为凹陷管鞭虾(Solenocera koelbeli)、中国毛虾(Acetes chinensis)和中华管鞭虾(Solenocera crassicornis)等3种;冬季鉴定出虾类25种,平均生物量为1.65 kg/km2,优势种为凹陷管鞭虾、扁足异对虾(Atypopenaeus stenodactylus)、日本鼓虾(Alpheus japonicus)、鲜明鼓虾(Alpheus digitalis)、中国毛虾、中华管鞭虾和周氏新对虾(Metapenaeus joyneri)等7种;春季20种,平均生物量为2.22 kg/km2,优势种为戴氏赤虾(Metapenaeopsis dalei)、东海红虾(Metapenaeopsis dalei)和中华管鞭虾等3种;夏季16种,平均生物量为10.36 kg/km2,优势种有鹰爪虾(Trachysalambria curvirostris)和中华管鞭虾等2种。Margalef丰富度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)和Pielou均匀度指数(J′)秋季均低于冬季。秋冬季受到浙闽沿岸流影响,温度、盐度相对较低,夏季受到台湾暖流外侧影响,温度、盐度相对较高,且各季节间由于瓯江、椒江、飞云江、鳌江等陆源性冲淡水的影响,盐度、温度变化相对较大,使得该区域的物种不得不适应一个跨度较大的温盐范围,广温广盐性种类为主。