青藏高原冬季降水时空分布特征研究

青藏高原冬季降水的气候特征认识对高原冬季雪灾的防御有着重要意义。基于青藏高原54个气象站1971~2010年冬季(12~2月)逐月降水量资料,利用现代统计方法分析了青藏高原冬季降水的时空分布特征及突变现象,利用经验正交函数(EOF)和旋转经验正交函数(REOF)概括出高原冬季降水的6种主要空间分布型以及区域性特征进行分析。结果表明:冬季降水分布不均匀,偏东偏南部降水量相对较多,冬季降水在12月最少,2月最多;EOF对青藏高原地区冬季降水分解为6种模态,全区一致型、南北部型、东西部型、川西型、高原腹地型和西部型模态;EOF第1模态时间系数表明高原大部分地区冬季降水在20世纪90年代有显著增加、且存在14年左右的周期变化特征。REOF分析表明,高原地区冬季降水的局地特征显著,而高原腹地与中东部地区变化特征显示了高原冬季降水的主要变化特征,与EOF分析第1模态的变化特征较为一致。     

大亚湾表层叶绿素浓度时空特征的遥感分析

利用2003―2014年MODIS卫星遥感数据,采用EOF方法分析叶绿素浓度的时空变化特征,并探讨其影响机制。结果表明,大亚湾海域表层叶绿素浓度具有明显的时空分布特征,夏季最高,春季最低,由大亚湾顶向湾口递减,近岸高于离岸。EOF分析获得前3个模态的累积方差贡献率分别是32.5%,16.8%,8.5%,基本反映了大亚湾海域叶绿素浓度变化的主要过程。第1模态权重占绝对优势,其空间模态表明了大亚湾叶绿素浓度以霞涌至中央列岛一带海域为高值中心,变化较大区域主要位于中央列岛北部海域,第1模态的周期变化是13.3个月。第2模态主要体现为季节变化,功率谱显著周期为6个月和12个月,反映了叶绿素浓度的变化以白鹤洲为界东西两个不同的区域,高值区位于圣筑岛的东边,变率较大区域与第1模态基本一致。第3模态的方差贡献率是8.5%,高值区位于中央列岛中部和范和港南部海域,变率最大区域与第1、第2模态一致,第3模态的变化周期是8.57个月和17.14个月。大亚湾叶绿素浓度的分布及变化与海表面温度、降水、风、潮流,以及人类的影响密切相关。     

四川芦山“4.20”地震区降水分布及变化特征研究

利用四川芦山"4.20"地震区15个气象站1961~2012年的逐日降水观测资料和统计诊断方法,较为细致的分析了芦山地震区52年来多时间尺度降水分布及变化特征。结果表明,(1)芦山地震区年降水量平均为1265.3mm,远高于全国和四川省平均年降水量,震区降水量呈明显的东高西低的空间分布特征,在1965年、1972年、2000年左右存在突变点,2000年后降水量呈较为明显的减少趋势,降水量年代际下降率为35mm/10a,年降水量主要存在8~14a的周期振荡,该尺度周期主要存在于20世纪70年代至21世纪初,特别在12a表现较为明显。(2)根据芦山地震烈度划分的三级影响区的降水分布表现为不同的气候特征。累计大-暴雨日数的极大值出现的时间受地形和位置的影响有一定的区域差异,40%以上的大雨日数集中出现在7下旬至8月中旬,各站均在7月第6侯达到最大,暴雨日数也呈一定下降趋势和周期性特征。文中提供的详实的多尺度降水分布和变化特征资料,对于芦山震区利用天气气候规律规划和实施灾后重建有着重要基础指导作用。     

成都市PM_(2.5)浓度时空变化特征及影响因子分析

近年来,空气质量问题日渐突出,大气污染已严重影响了人们的身体健康和日常生活。为了探究成都市近年来的大气污染状况,分析大气颗粒物浓度的时空变化特征及其控制性因子,本文利用2016年成都市逐小时PM_(2.5)监测数据,分析成都市PM_(2.5)浓度时空变化特征,探索气象因子与城市空间形态因子(建筑错落度)对PM_(2.5)浓度变化的影响。结果表明:(1)成都市PM_(2.5)浓度的日变化特征表现为城市中心具有"单峰单谷"特征,而城市郊区日变化特征不明显。且城市中心PM_(2.5)浓度空间变化特征整体表现为由西北向东南逐渐减小的趋势。(2)从全年来看,成都市PM_(2.5)浓度与气温和风速均呈显著负相关,与海平面气压呈显著正相关,而与相对湿度的相关性不明显。(3)PM_(2.5)浓度日间变化率与城市空间形态因子的相关性较强,建筑错落度越高,PM_(2.5)浓度下降越快。     

冬半年南支槽的气候特征分析

为了解冬半年南支槽的气候特征,定义了一个冬半年南支槽的强度指数,南支槽强度指数值越大,表示该年南支槽比较弱,反之亦然。采用经验正交函数分解(EOF)、小波分析、Mann-Kendal检验等方法,研究了南支槽的年际、年代际变化异常以及时空特征。分析结果表明,随着南支槽强度指数的整体上升,其强度总体呈现减弱的趋势。南支槽在20世纪50～70年代明显偏强,此现象持续到1976年,之后开始逐渐减弱,至今一直处于偏弱状态。对南支槽强度指数做EOF分解,仅第一模态的方差贡献就达80.29%,故南支槽的变化特征大多数年呈第一模态的分布特征,相应的时间权重系数存在明显的年际和年代际变化,且具有长期正趋势,表明南支槽减弱的趋势越来越显著。     

基于多源数据的华北平原地下水储量时空变化分析

利用GRACE卫星数据反演华北平原2003~2015年地下水储量变化,并用监测井数据进行验证。基于EOF方法分解GRACE年际地下水储量变化,结合冬小麦年均WFblue和TRMM降雨数据分析影响华北平原地下水储量年际变化的因素。结果表明,前2个特征向量方差贡献率为93.09%。其中,第1模态方差贡献率为80.04%,与华北平原2003~2009年冬小麦年均WFblue空间变化的相关系数为-0.69,且空间分布一致;第2模态方差贡献率为13.05%,与同时段降水数据的空间分布的相关系数为0.93。说明农业灌溉,尤其是冬小麦的灌溉对华北平原地下水的消耗起着至关重要的作用。     

中国东北三省大豆虚拟水时空分异及其影响因素研究

水资源分布不均制约了地区农业生产。从虚拟水角度研究作物需水的时空变化特征及影响因素对提高水资源的合理配置与利用效率,缓解地区水资源短缺问题具有重要参考意义。本文基于Penman-Monteith模型和GIS地统计分析工具,从虚拟水视角分析1986-2012年东北大豆生长季内的需水量变化和虚拟水时空分异特征及其影响因素。结果表明：①1986-2012年,东北地区大豆生长季增温明显,平均风速下降显著,相对湿度整体下降,日照时数有增有减,气候暖干化趋势加剧。②东北大豆生长季内需水量西南多东北少,南部地区需水量减少而北部增加。平均风速的显著下降导致大豆需水量减少,其余气象因子变化均导致需水量增加,温度变化对需水量影响最大,相对贡献率为36.9%,其次为相对湿度、日照时数和平均风速。③大豆虚拟水的空间分布整体为西多东少,虚拟水变化以下降为主（80.6%站点）。虚拟水高值区集中于东北地区西部,向东虚拟水含量降低。气候变化导致了大豆需水量的增加,进而使虚拟水上升,大豆生产变化尤其是单产增长则使得虚拟水下降,气候变化对大豆虚拟水的影响抵消了部分大豆生产变化导致的虚拟水下降。因此,针对大豆虚拟水的时空分异特征,适当调整东北地区大豆的生产布局、选取如耐高温耐旱等大豆品种以及调整灌溉、施肥等田间管理措施等是气候变化背景下提高大豆水资源利用效率的有效适应措施。     

1998-2002年中国地表太阳辐射的时空变化分析

地表太阳辐射是陆气能量交换过程中重要的物理参数和生态参数,利用卫星数据反演地表太阳辐射对于全面认识地表太阳辐射空间差异性和年际变化特征具有重要的意义。本文利用GMS-5静止气象卫星数据反演了中国区域1998-2002年地表太阳辐射值,在此基础上分析了我国地表太阳辐射的时空分布特征。结果表明:(1)青藏高原的地表太阳辐射最大,川黔地区最小,都位于北纬22^~35°这一带除川黔地区外,地表太阳辐射从东向西增强,西部随纬度升高而减小,东部以长江流域最小,向南北增加,西南最大,北部次之,至东北地区随纬度升高而减小(2)各月地表太阳辐射量分布复杂,最小值都出现在12月,但最大值出现时间受雨季影响很大,珠江、长江一带主要在雨季过后的7月,华北、东北和青藏高原主要出现在雨季前的6月及5月,西南地区则在季风雨季前的4-5月(3)5年来东部沿海地区地表太阳辐射增加了13.71%(+4.37W/m²·a),西藏高原地区地表太阳辐射减少了9.31%(-3.47W/m²·a),全国地表太阳辐射平均减少了0.84%(-0.27W/m²·a)。     

近50年中国地表净辐射的时空变化特征分析

基于GIS空间分析技术与Mann-Kendall趋势分析方法,对中国陆地区域699个气象站点1961-2010年逐年、季平均地表净辐射进行时空变化特征分析,结果表明:(1)参数拟合后的FAO Penman修正式对模拟站点逐日地表净辐射的总体精度较高,均方根误差为27.9W.m-2,相关系数为0.85,平均相对误差为0.13;(2)全国近50年站点平均地表净辐射在年、季均呈现出较明显的下降过程,年均降幅为0.74W.m-2.10a-1,不同季节的下降幅度存在差异,夏季降幅最大;(3)逐站点分析显示全国大部分站点(59.8%)年均地表净辐射呈显著下降趋势(0.05),东部趋势变化比西部明显,夏季在地表净辐射年际变化中的贡献最大,华北、华中、华南地区的站点在春夏秋季均呈显著下降趋势。     

青藏高原东缘气溶胶粒径分布特征及其来源

气溶胶粒径分布可反映气溶胶的主要来源及其经历的动力学和化学等过程。使用宽范围粒径谱仪对青藏高原东缘四川省理塘县2017年7月6日至8月3日10 nm～10μm气溶胶粒径分布进行观测,结合环保六要素(PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO和O₃)和气象要素数据、HYSPLIT轨迹模式、潜在源区贡献函数(PSCF)和浓度权重轨迹(CWT)分析,探讨了青藏高原东缘气溶胶的粒径分布特征、潜在来源和影响区域。结果表明：青藏高原东缘理塘地区气溶胶数浓度较低,平均值为4 660.3 cm^-3,粒径分布主要集中在500 nm以下,占总数浓度的99.95%;不同模态粒子数浓度差异较大,核模态、爱根核模态、积聚模态和粗模态粒子数浓度分别为391.9、4 218.0、50.1和0.4 cm^-3;不同模态粒子数浓度日变化均为双峰型分布,但是峰值时间存在差异,核模态粒子数浓度日变化的峰值时间位于12:00和19:00,爱根核模态、积聚模态和粗模态粒子数浓度...     

我国手足口病时空分布特征的GIS分析

手足口病是一种常见传染病。近几年在我国多次暴发且发病人数显著增加,引起了我国政府和社会各界的广泛关注。目前,对手足口病的研究主要集中在医学领域,而在宏观尺度上的时空分布特征研究及其重点地区分布研究等方面均较少。本文探索应用地理信息系统(GIS)的工具和方法,对2008-2009年中国疾病预防控制信息系统收集的手足口病监测数据进行统计计算、空间可视化和空间分析,得到我国手足口病疫情的时空分布与动态变化特征。研究表明:(1)尽管全国均有手足口病的报告病例,但各省之间发病情况差异较大,且区域内的发病情况也存在较显著差异,一般在人口密度和人口流动性均较大的城市疫情较严重;(2)手足口病在我国的流行高峰期为4-7月,比国外相关研究中的描述提前了一个月;(3)5-6月,我国手足口病的高发区分布明显由南向北移动。(4)2008-2009年,我国手足口病患者98%以上为托幼儿童、散居儿童和学生。鉴此分析,本文提出了具有时间、空间和人群针对性的防控手足口病暴发流行的科学建议。     

基于Landsat影像的斯里兰卡内陆湖库水体时空变化分析

斯里兰卡是海上丝绸之路沿线重要节点,降雨量丰富但时空分布不均匀,存在明显季节性缺水,其内陆湖库水体面积变化监测对水资源开发利用具有重要指导作用。为了解斯里兰卡湖库水体空间分布特征与时间变化规律,本文基于Landsat系列影像数据,对比分析不同水体提取模型在影像上的水体提取精度,确定最优算法;选取典型湖库分析其面积年际和年内的动态变化特征。以1995、2005和2015年为基准研究年份,采用最优水体提取模型对全岛内陆湖库水体进行提取,利用面积将湖库分为4个等级,统计各年份不同等级湖库的数量和面积数据,分析其时空变化特征。研究结果表明:①基于大津法(OTSU)的归一化水体指数(NDWI)水体提取模型提取水体的精度最高,总体精度在97%以上,误提率和漏提率最低,适合于斯里兰卡地区水体的提取;②1988-2018年同期8月的典型水库面积总体呈现波动增加的趋势,1992年水库面积最小,2013年水库面积最大;水库面积年内变化较大,其中2017年最大面积出现在2月,最小出现在9月,与雨季和旱季结束月份基本一致,且2月面积是9月面积的2.24倍;③1995-2015年同期,斯里兰卡全国4个等级湖库的数量和面积不同幅度的增加,湖库水体资源量呈递增的趋势。研究结果可为斯里兰卡水土资源优化配置及水资源管理与规划提供科学依据。     

关中平原城市群生态环境质量时空变化特征及其驱动力

为探究关中平原城市群2000～2020年生态环境质量时空变化及发展趋势,基于Google Earth Engine(GEE)平台对2000～2020年6月至9月关中平原MODIS遥感影像进行优化重构,并利用绿度、湿度、干度、热度4个指标构建遥感生态指数(RSEI),分析该地区生态环境质量时空变化格局,利用地理探测器模型探究了自然环境和人类活动等10个驱动因子对遥感生态指数时空分布的影响,采用地理加权回归(GWR)构建回归模型,分析驱动因子的空间差异性。结果表明：(1)2000～2020年关中平原城市群生态环境质量逐年改善,遥感生态指数均值由0.448增至0.565,空间上呈南高北低的分布特征。(2)关中平原城市群生态环境质量改善区域占70.8%,退化区域占22.9%,改善尤为明显的区域主要分布在庆阳市、平凉市和天水市,退化区域主要分布在城市群中部西安市及其附近区域。(3)植被类型对关中平原生态环境质量的影响最大,影响力高达0.46。研究期间关中平原城市群生态环境质量整体趋于改善,局部恶化,尤其是人类活动密集的城市及其附近区域。     

1978-2011年间中国区域消费水平的时空演变

区域消费水平是经济发展的重要动力。本文以1978-2011年间我国各省区的人均消费品零售额表征区域消费水平,在我国区域消费水平差异测度的基础上,对区域消费水平差异的时间序列值进行突变点检测,进而将我国区域消费水平变化划分为1978-1986年和1986-2011年2个阶段。通过利用传统马尔科夫链及空间马尔科夫链方法,分别构建人均消费水平的非空间和空间马尔科夫转移概率矩阵,对1978-1986年与1986-2011年2个阶段的区域消费水平的时空格局演变特征进行分析。研究结果表明：（1）区域消费水平在2个研究时段内的变化均存在着“俱乐部趋同”现象,无论是低消费水平与高消费水平区域均沿着最初类型稳步演进。（2）区域消费水平变化受到来自邻域消费水平背景的影响,使得其趋同的过程在空间上不独立。（3）区域间消费水平相互作用呈现出显著的东西分异特征,东部地区多为区域自身消费水平与邻域消费水平同时向上转移的状态,西部地区多为向下转移的状态,而中部地区多为平稳分布,邻域消费水平的状态变化较大。     

时序InSAR技术在吹填人工岛礁沉降监测中的应用

采用2020-03～2022-03覆盖海南省儋州市海花岛的25景Sentinel-1A影像,分别运用SBAS-InSAR(small baseline subset InSAR)和PS-InSAR(permanent scatter InSAR)技术反演人工岛礁地面形变时空演变规律,开展重点沉降区域形变机理分析,探讨岛礁地面形变与海平面变化之间的相关性。结果表明：1)2种方法所得结果的空间分布和形变趋势表现出较高的一致性;2) SBAS-InSAR雷达视线向平均形变速率为-14.69～6.96 mm/a,最大累积沉降量为-37.18 mm; 3)岛礁靠近外海侧区域沉降速率远大于靠近陆域侧区域,其形变趋势受海洋水动力扰动和地下水位变化影响,具有此类形变特征的地面形变与海平面变化存在一定相关性。     

1982-2006年加纳植被覆盖时空变化及其气候影响

非洲陆地生态系统是气候变化的高敏感区,研究该区域植被覆盖变化及其控制因素,对深刻认识气候变化的影响具有重要意义。本文利用1982-2006年植被指数（NDVI）数据,研究位于非洲西部热带地区的加纳共和国植被覆盖的时空变化特征,结合同期的气温和降水量数据,分析其植被活动对气候变化的响应特征。研究结果表明,加纳86.4%的植被覆盖区NDVI在25 a间都呈现不同程度的增加趋势。20世纪80年代初和21世纪初这2个时期,NDVI值大于0.4的面积百分比呈增加趋势;NDVI值大于0.5的面积百分比从26%增加到38.2%;NDVI值在0.4-0.5之间的面积百分比从47.5%增加到51.9%。NDVI受降水量控制的区域占总区域面积的57.2%,而受气温控制的面积占总区域面积的42.8%。总的来看,加纳植被覆盖对降水量变化的敏感程度强于气温变化。     

1979-2010年青藏高原积雪深度时空变化遥感分析

积雪深度是表征积雪特征的重要参数,也是区域气候变化最敏感的响应因子之一。利用1979-2010年逐日中国雪深长时间序列数据集,采用GIS空间分析和地统计方法,分析了青藏高原积雪深度的时空变化规律及异常空间分布特征。结果表明：近32年来,青藏高原雪深呈显著增加趋势,增加速率为0.26 cm/10a,其中,昆仑高寒荒漠地带雪深增加最为明显,增加速率达0.73 cm/10a;20世纪80年代至90年代青藏高原雪深呈逐步增加趋势,21世纪初变化平稳;青藏高原4个季节雪深变化均呈现为上升趋势,尤以冬季增加最为明显,增加速率达0.57 cm/10a。青藏高原东南、西部和南部为雪深分布高值区;逐像元回归分析表明,高原雪深呈增加趋势的像元数占全区像元总数的67.1%,其中有91.3%为轻度和中度增加,主要分布在高原北部和西部;最大雪深变化基本维持在-0.1~0.1 cm/a（45.47%）之间,在昆仑北翼山地、柴达木山地、羌塘高寒地带南部等局部地区最大雪深有增加趋势,主要是轻度增加,面积比例为36.66%。果洛那曲高寒地带、青南高寒地带和羌塘高寒地带为青藏高原积雪深度异常变化敏感区。     

基于多源数据融合的北京市人口时空动态分析

高精度、动态、空间化的人口数据是科学核算城市资源环境压力、促进人口合理调控的重要参考依据。研究首先以2012和2017年北京市常住人口统计信息为基础,融合夜间灯光、土地利用、道路网络等数据,依据用地类型、VANUI指数对街道分割成的区域进行分类和分级,并在此基础上构建人口空间化模型,制备2期100 m格网尺度的人口空间化数据。验证表明,模型误差在10%以内;与已有成果对比分析发现,人口空间化数据整体与局部精度均有提升。最后,基于该数据分析北京市人口分布的时空动态变化特征,揭示其影响因素。结果表明:① 格网单元上的人口平均数量在-2542~190之间变化,以-500~500人为主。② 2期人口空间分布均呈“内密外疏”格局,且减少人口主要聚集于城六区,2012—2017年间减少近21万人;③ 首都功能核心区减少人口最为显著,减少量占城六区减少量的62%;④ 二三环间减少人口最多,共减少近11万人,减少量占城六区减少量的52%;⑤ 与城六区接壤的城郊街道,人口呈现增加趋势,可能形成新的人口聚集区。北京市人口时空变化特征与首都功能定位、产业升级转型、人口疏解政策实施等因素密切相关,该研究可为北京市未来人口空间合理布局与人口疏解政策完善提供定量化的科学依据。     

近20 a来玛纳斯河流域南山冰雪动态变化特征分析

利用1990-2010年的TM影像和DEM数据,通过面向对象的分类方法提取了玛纳斯河流域南山4个时期的冰雪分布信息,并结合近20 a（1987-2007年）的气温资料对研究区冰雪时空分布特征和变化原因进行了研究。结果表明：（1）1990-2010年间,研究区冰雪面积从1442.32 km²退缩到710.54 km²,面积减少了50.7%。（2）1990-2010年间,冰雪变化主要呈现退缩的态势,尤其在海拔4000 m以下,面积减少更为剧烈,在海拔4000 m以上相对平缓。这种现象在研究区东区表现的更为明显,西区相对较小。（3）自1987年以来,气温的升高是冰雪面积不断退缩的主要原因之一。     

ESTARFM模型在西藏色林错湖面积时空变化中的应用分析(1976-2014年)

湖泊（特别是内陆湖）作为全球气候变化的敏感区域,是气候变化与环境变异的指示器,其面积变化在一定程度上可反映区域的气候变化。因此,精确监测湖泊面积的时空变化,对分析区域生态环境变化具有重要的意义。本文基于ESTARFM时空数据融合模型,利用MODIS数据模拟了2000年后无法得到的Landsat数据;利用NDWI和MNDWI 2种水体指数并辅以DEM数据分析了1976-2014年西藏色林错湖湖面面积的时空变化;综合湖区周围6个气象站点的气象数据(1970-2014年),探究了湖面面积变化的原因及其对气候变化的响应。结果表明：(1)利用ESTARFM时空融合模型得到的Landsat-Like数据与真实的Landsat数据在水体信息提取方面具有较高的相关性,R²可达0.93,时空数据融合的结果可用于湖泊水体的信息提取;(2)近40年来（1976-2014年）,色林错湖处于持续扩张状态,面积呈较显著的增长趋势,增加了近711.652 km²,增幅为42.36%,年平均增长速率约为18.728 km²a^-1,增长最快时可达55.954 km²a^-1;湖面面积变化先后经历了平稳变化-迅速变化-平稳变化3个阶段;北部湖区在40年间变化最为明显,向北扩展了约22.812 km;2003-2005年,南部湖区已与雅根错湖连为一体,随后二者共同扩张;(3)气温的持续升高造成的冰雪融水补给增加可能是导致湖泊面积扩张的主要因素,风速的降低为次要因素,湖面的面积变化与降水量、日照时数的变化相关性不明显。