近40年来南四湖湿地NDVI变化特征及其控制因子分析

利用Landsat系列卫星的MSS、TM和ETM+遥感数据,计算了研究区的归一化植被指数(NDVI),并以此为湿地植被活动的指标,研究1973 2011年间该湿地植被变化特征及年内季节变化特征,揭示植被活动在年内和年际变化的控制因子以及湿地植被对于气候变化、人类活动和极端干旱事件的响应特征.结果表明:(1)近40年来南四湖湿地植被各个季节的变化特征不尽相同.春季NDVI呈现先降低后增加的特征,主要先后受到研究区围垦、渔业养殖等人为活动和气候变化(增温)的影响;夏季和冬季的NDVI呈现显著降低趋势,主要受到围垦、渔业养殖等人类活动的影响;秋季NDVI的变化不显著.(2)年内季节变化方面,湿地植被面积和NDVI都呈现单峰的变化特征,从春季开始增加,在夏季末(全年的第202和205 d)达到最大值,然后开始下降,到冬季降至最低.植被的年内季节变化特征主要受到月均温度的控制.(3)干旱在一定程度上不是湖泊湿地NDVI增加的限制因子.干旱导致湖泊水位下降,滨湖滩地及湖底露出,可能会促进湿地植被生长和植被面积的扩大,使得湿地NDVI增加.     

内蒙古地震台网近震震级与面波震级间转换关系研究

利用内蒙古及周边2008~2015年11月116次M_L≥3.8地震资料,重新测定近震震级M_L、面波震级M_S,基于1范数线性回归(SR1和SR2)和2范数正交回归(OR)方法建立M_L与M_S间的转换关系。同时,对每个点采用高斯随机扰动后发现,高斯扰动前后近震震级与面波震级间的转换关系变化不大。结果显示,正交回归方法(OR)得到的曲线,均方根误差最小,为最佳拟合曲线,转换关系式为M_(S,内蒙)=0.96M_L-0.10。郭履灿震级转换关系M_S=1.13M_L-1.08与本文得到的转换关系存在明显系统偏差,这可能是由于区域构造特征差异所致。M_(S,内蒙)值明显大于M_(S,经验)值,平均差值为0.23,建议使用重新矫正的M_L与M_S转换关系式,M_(S,经验)与M_(S,内蒙)差值数量分布情况显示,差值为0.2~0.3的地震数量最多。     

1973-2013年红碱淖水域水质变化及驱动力分析

对1973-2013年8期Landsat MSS、TM、ETM⁺、OLI影像进行了辐射定标、大气校正、辐射归一化和波段运算等处理;利用归一化差值植被指数（NDVI）,分期提取了红碱淖水域面积,分析了湖水水质及红碱淖周围植被变化.研究表明：40 a间红碱淖水域面积呈阶段性萎缩趋势,1990s后萎缩速率加剧,水域面积总体缩小45.7%;湖区周边NDVI波动性增加显示了水退草进的变化趋势;湖面NDVI值的骤增,暗示叶绿素a或悬浮物浓度增加,间接表明湖区水质变差.根据40 a来水域面积变化,红碱淖的演变进程可依据湖泊面积动态度划分为稳定期（1973-1994年）和萎缩期（1994-2013年）两个阶段,气候暖干化是影响稳定期（1973-1994年）湖泊变化的主要因素,在萎缩期（1994-2013年）气候暖干化叠加人类活动是湖泊水量减少和水质变差的诱因,高强度的人为干扰如人工筑坝、灌溉耗水和煤炭开采是红碱淖水域面积锐减的主要原因.     

基于MODIS数据的川西积雪时空变化分析

本文探索出了利用多时相MODIS数据分析积雪时空变化的技术方法,揭示出了川西2002～2008年间积雪变化的时空特征.首先,建立了积雪提取模型.然后,用其从2002～2008年的多期MODIS影像中提取出川西多期积雪数据.其次,利用GIS技术对2002～2008年的川西积雪时空变化进行了分析,包括2002年积雪日数变化分析、月变化分析、2002～2008年年间变化分析以及雪线变化分析.研究表明：1）川西终年无积雪区占60.4%,主要分布在凉山州和攀枝花市;积雪区主要出现在甘孜州和阿坝州;终年积雪区占0.3%.2）2002年年内月积雪面积与月均气温和月降雨量之间在0.05的水平上存在着显著的负相关关系.3）2002～2008年间,就3月积雪而言,最大积雪年份为2006年,最小积雪年份为2007年.年内积雪消失面积最大出现在2006年,最小出现在2007年.4）2002～2008年间,雪线总体上呈波浪状的上升趋势.该研究成果对四川省的气候研究、积雪资源利用、生态服务功能潜力挖掘、旱涝减灾和生态建设等均具有重要意义.     

鄱阳湖流域1955-2002年径流系数变化趋势及其与气候因子的关系

近些年来,由于人类活动的影响,湖泊普遍出现了萎缩、水位下降、水量锐减、水质污染等问题,研究湖泊最低生态水位,确保湖泊所必须的最小水量,对于解决我国湖泊生态退化问题具有重要意义.本文提出综合指标法来计算湖泊最低生态水位.根据博斯腾湖具体情况选取天然水位资料、湖泊形态和芦苇3种指标为依据分别计算博斯腾湖的最低生态水位,计算结果分别为1047.06 m,1047.41 m和1047.20 m,然后通过综合分析以上这3种指标所占权重,进行加权计算,最终确定博斯腾湖最低生态水位为1047.16 m,通过分析表明1047.16 m作为博斯腾湖最低生态水位是合理的,综合指标法作为湖泊最低生态水位的计算方法切实可行.     

一株新型鱼腥藻溶藻细菌的分离鉴定及其溶藻特性

蓝藻水华在全球范围频繁暴发,鱼腥藻(Anabaena)水华出现频度仅次于微囊藻(Microcystis)水华,其中的一些鱼腥藻种类能产生多样的藻毒素或异味物质,鱼腥藻水华去除技术的研发备受关注.本研究以从武汉市新洲区土壤中分离筛选到的一株细菌WP为材料,通过分析其生理生化特征及16S r DNA序列对其进行分类地位鉴定,考察了该菌株对真紧密鱼腥藻(Anabaena eucompacta)CHAB 1799的溶藻特性.结果表明,菌株WP与Lysinibacillus fusiformis NRS-350的同源性达到了99.6%,故鉴定WP属于Lysinibacillus属.菌株WP对真紧密鱼腥藻CHAB 1799发生溶藻作用的细菌阈值为6×10~3cfu/ml,其生理状态不会明显影响溶藻效果,且对不同生长时期的藻液均有较强的溶藻作用.该菌株的溶藻方式为间接溶藻.本研究结果丰富了溶藻细菌的资源库,也为治理鱼腥藻水华提供了更多的技术支持.     

甘肃岷县M_S6.6地震前天体引潮力与OLR异常间关系的研究

分析甘肃岷县M_S6.6地震前后潮汐变化发现,发震时刻引潮力处于最低相位点,显示引潮力的诱震属于典型逆冲断层作用类型。以潮汐周期为时间指示,利用NOAA卫星地面长波辐射(OLR)数据,分析震中及其邻近区域(30°~40°N,90°~110°E)地震前后(7月17~25日)地面长波辐射值的连续变化状况,结果显示,震前仅震中及其相关联断裂附近OLR发生了显著且连续的异常变化,在时间上经历了起始增温—异常加强—峰值—衰减—发震—平静的演化过程;在空间上异常区域覆盖震中,与汶川地震引发的应变积累正影响区之南北地震带北段基本吻合;在形态演化上,表现出沿断裂带分散—汇聚—分散的破裂过程,并与岩石应力加载破裂的初始微动破裂—扩张破裂—应力闭锁—地震爆发—恢复平静阶段的力学过程完全吻合。这可能预示该地震发震前后天体引潮力对处于临界状态的活动断层具有诱发作用以及长波辐射异常在一定程度上对地震构造应力应变过程辐射进行表征。     

2021年云南漾濞MS6.4地震前后主动源观测走时数据的变化

基于2021年5月21日漾濞M_S6.4地震震中附近50 km范围内15个地震观测台站记录的2020年11月1日—2021年5月30日的气枪震源信号,采用互相关时延检测技术提取这15个台站各自稳定震相(Sg震相)的走时变化时间序列,并对漾濞M_S6.4地震前后各台站的走时变化特征进行分析。结果表明:(1)漾濞M_S6.4地震前10天左右,有4个台站走时开始出现异常,其中,Ey211和Ey213台走时呈"V"型变化结构,Ey210和CHT台走时呈上升趋势。(2)漾濞M_S6.4地震后短期内,大部分台站走时出现了明显的趋势性变化,以维西—乔后—巍山断裂为界,断裂带两侧台站走时变化趋势存在明显差异,断裂以东的EYA、HDQ、YSW09台走时呈上升趋势,变化最为显著的为HDQ台,走时差变化量为0.067 s;而断裂带以西的所有台站在漾濞M_S6.4地震当天(或震后1～2天)开始出现明显趋势性下降,走时下降持续时间在4～9天间,走时差变化量在-0.053～-0.201 s间,其中走时差下降量最大为53 285台,最小为CHT台。     

基于综合刚度原理的陡坡基桩有限杆单元分析

为分析陡坡段桥梁基桩内力及变形特性,提出一种有限杆单元计算方法。首先,基于综合刚度原理并引入双参数地基模型,建立适用于陡坡基桩内力计算分析的修正有限杆单元刚度方程;在此基础上结合杆系结构受力特征,提出考虑P-Δ效应的杆单元修正矩阵;最后,根据有限杆单元计算原理,基于MATLAB平台编制计算程序,并对某工程实例进行分析。计算结果显示:改进有限杆单元方法可行且具有较高的精度;陡坡段桥梁基桩P-Δ效应显著,应在设计计算中予以考虑;在浅层地基土抗力计算中双参数地基模型较m法精度更高。     

基于MODIS数据的2000-2010年乌梁素海"黄苔"时空变化

利用2000-2010年每年5-9月MODIS数据根据比值算法提取乌梁素海湖区黄苔的面积和空间分布信息并进行统计分析,探求乌梁素海黄苔产生的时空分布规律及特征,从而为黄苔的预防和治理提供支持.结果表明:(1)黄苔面积变化的年际和月际特征方面,2000、2001、2005、2006、2008、2010年黄苔面积超过了多年平均值(24 km2).5—7月份黄苔面积较小,保持在20 km2左右;8月黄苔面积迅速增长(约28 km2),9月黄苔面积最大,达到40 km2左右.(2)黄苔发生频率方面,2001年黄苔的规模和频率最高,发生频率达到0.58;2005、2006、2010年次之,发生频率在0.25附近波动(多年年均黄苔暴发频率为0.19);其他年份黄苔的发生频率处于低于0.10的水平.黄苔发生规模较大、次数较多的月份集中在8、9月,发生频率分别达到0.27、0.52,超过多年月均黄苔暴发频率0.19;其他月份黄苔的发生频率处于低于0.10的水平.(3)黄苔出现的空间分布方面,西大滩为东大滩的北部至中部,以及乌梁素海南部明水区排干口附近的西部沿岸是黄苔出现频率较高的区域.(4)2个月前的日均温度、降雨和营养盐浓度及当月风速与黄苔的产生具有极显著相关性;营养盐含量(TN、TP)的空间分布与黄苔的空间分布表现出较好的相关性.乌梁素海黄苔面积的年际变化受人类活动特别是生态补水的影响明显.     

博斯腾湖流域积雪变化及影响因素

积雪是西北干旱地区河流的主要补给源,是绿洲的生命线.积雪的时空变化是全球变化的区域响应敏感因子之一,同时也是影响西北干旱地区地表水资源变化的主要因子之一.本研究利用MODIS雪盖产品、地表温度、SSM/I雪深、DEM等数据,通过GIS空间分析及地统计分析功能,系统分析了博斯腾湖流域雪盖、雪深的时空变化规律及其与影响因素之间的关系.研究表明,研究区雪深和雪盖多年月平均值从8月份到1月份达到最大值,到7月份降到最低值.但月最大雪深却出现在3月份.雪盖、雪深与地温相关系数分别达到-0.878、-0.853,与分布高程均值相关系数分别达到-0.626和-0.791.雪深最大值受海拔影响有明显的陡坎效应.从12月到8月份随着时间的推移雪的深度在降低,陡坎向高海拔方向移动.9-11月份雪深在加深,陡坎向低海拔方向移动.同一高程段雪深的变幅反应坡向对雪深的影响,变幅越宽坡向影响越大.并且变幅也有先从低海拔到高海拔移动,然后再回到低海拔的特点.本研究对了解该研究区积雪特性的研究有很大作用,可为在该地区开展融雪径流模拟等研究提供重要的参考信息.     

基于时序NDVI的东平湖菹草(Potamogeton crispus L.)遥感提取及时空格局

东平湖是国家南水北调东线工程的重要枢纽.但近年来,东平湖菹草（Potamogeton crispus L.）大量繁殖引起河道阻塞、鱼类死亡等事件频发,导致湖区面临很多生态风险.为维护区域生态安全,迫切需要了解菹草群落在东平湖的时空演变特征及驱动因素.利用MODIS植被指数时序数据结合野外调研,建立菹草群落独特的物候曲线,并结合Landsat数据进行了1985-2017年东平湖菹草识别分析.结果表明：32年间菹草群落不断扩张,生境由1991年前零星分布于湖岸发展到2013年蔓延至全湖且连片式分布.菹草群落的增长分为3个阶段：1996年之前,面积增长缓慢,1996年其面积仅10.34 km²;1996-2001年菹草呈暴发式增长,菹草变为区域优势种;2001-2017年,菹草面积继续增长,到2017年达49.07 km²,约占湖区水域面积的40%.经Spearman秩相关分析,菹草面积与湖水营养化水平显著正相关.南水北调东线工程的通水虽使水质有所改善,但东平湖菹草群落仍呈增长态势,应引起足够重视.     

利用MODIS影像提取太湖蓝藻水华的尺度差异性分析

有效地提取蓝藻水华信息对分析蓝藻动态分布有重要意义,然而低空间分辨率数据提取的蓝藻水华会产生尺度误差.本文以太湖为研究区,利用2005年10月17日和2010年12月3日两景MODIS(250和500m)数据,采用浮游藻类指数(FAI)法提取太湖蓝藻水华面积;通过将FAI50均值化为FAImean(500 m),然后与...     

Land use and land cover classification using phenological variability from MODIS vegetation in the Upper Pangani River Basin,Eastern Africa

In arid and semi-arid areas, evaporation fluxes are the largest component of the hydrological cycle, with runoff coefficient rarely exceeding 10%. These fluxes are a function of land use and land management and as such an essential component for integrated water resources management. Spatially distributed land use and land cover (LULC) maps distinguishing not only natural land cover but also management practices such as irrigation are therefore essential for comprehensive water management analysis in a river basin. Through remote sensing, LULC can be classified using its unique phenological variability observed over time. For this purpose, sixteen LULC types have been classified in the Upper Pangani River Basin (the headwaters of the Pangani River Basin in Tanzania) using MODIS vegetation satellite data. Ninety-four images based on 8 day temporal and 250 m spatial resolutions were analyzed for the hydrological years 2009 and 2010. Unsupervised and supervised clustering techniques were utilized to identify various LULC types with aid of ground information on crop calendar and the land features of the river basin. Ground truthing data were obtained during two rainfall seasons to assess the classification accuracy. The results showed an overall classification accuracy of 85%, with the producer’s accuracy of 83% and user’s accuracy of 86% for confidence level of 98% in the analysis. The overall Kappa coefficient of 0.85 also showed good agreement between the LULC and the ground data. The land suitability classification based on FAO-SYS framework for the various LULC types were also consistent with the derived classification results. The existing local database on total smallholder irrigation development and sugarcane cultivation (large scale irrigation) showed a 74% and 95% variation respectively to the LULC classification and showed fairly good geographical distribution. The LULC information provides an essential boundary condition for establishing the water use and management of green and blue water resources in the water stress Pangani River Basin.     

Variation of reference evapotranspiration and its contributing climatic factors in the Poyang Lake catchment,China

By using linear regression (parametric), Mann–Kendall (nonparametric) and attribution analysis methods, this study systematically analysed the changing properties of reference evapotranspiration (ETr) calculated using the Penman–Monteith method over the Poyang Lake catchment during 1960–2008 and investigated the contribution of major climatic variables to ETr changes and their temporal evolution. Generally, a significant decreasing trend of annual ETr is found in the catchment. The decrease of annual ETr in the Poyang Lake basin is mostly affected by the decline of summer ETr. Over the study period, climatic variables, i.e. sunshine duration (SD), relative humidity (RH), wind speed (WS) and vapour pressure all showed decreasing trends, whereas mean daily temperature (DT) increased significantly. Multivariate regression analysis indicated that SD is the most sensitive climatic variable to the variability of ETr on annual basis, followed by RH, WS and DT, whereas the effect of vapour pressure is obscure. Although recent warming trend and decrease of relative humidity over the catchment could have increased ETr, the combined effect of shortened SD and reduced WS negated the effect and caused significant decrease of ETr. Our investigation reveals that the relative contributions of climatic variables to ETr are temporally unstable and vary considerably with large fluctuation. In consideration of the changes of climatic variables over time, further analysis indicated that changes of mean annual ETr in 1970–2008 were primarily affected by SD followed by WS, RH and DT with reference to 1960s. However, WS became the predominant factor during the period 2000–2008 compared with reference period 1960s, and followed by SD. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

太湖和巢湖中微囊藻(Microcystis)与长孢藻(Dolichospermum)的长时序变化及其驱动因子

随着我国湖泊治理力度的加大,太湖和巢湖的营养盐水平,特别是氮水平近年来明显下降,如2007年以后太湖总氮和近年来巢湖的氨氮水平都呈现下降趋势,但是2个湖泊水华蓝藻的优势种却向相反的方向演化,太湖的长孢藻(Dolichospermum)比例在增加,而巢湖的长孢藻比例却在降低,为阐明这种变化过程和驱动因素,本研究利用太湖(19932015年)和巢湖(2012 2018年)的历史数据分析了2个湖泊中的水华蓝藻——微囊藻(Microcystis)和长孢藻生物量的历史变化过程,并结合营养盐数据分析了影响2种水华蓝藻变动的驱动因素.结果显示:太湖和巢湖的微囊藻生物量多年来始终保持高位波动,近年来均有升高的趋势,这与2个湖泊磷的高位波动具有明显的相关性,磷是决定微囊藻生物量长尺度变化的主要驱动因素;太湖的长孢藻生物量呈现较大波动变化,2007年以后明显升高,巢湖的长孢藻生物量则明显下降,氮与长孢藻生物量呈现负相关关系,而且这种负相关仅在低磷浓度时具有显著性.微囊藻生物量对磷浓度变化敏感的正反馈响应是其水华形成的重要机制之一,在高温高磷条件下,微囊藻可以快速繁殖,并竞争性排除长孢藻,从而形成优势;而长孢藻可以通过温度生态位和固氮两种方式占据优势,在氮浓度相对较低,且温度低于微囊藻形成水华的温度范围时,长孢藻可以依靠温度生态位的优势形成水华,而在氮限制的条件下,即使在夏季高温时,长孢藻依然可以利用固氮作用形成水华,但是关键的温度阈值和开始固氮的氮浓度阈值仍不清楚.基于2种水华蓝藻对营养盐变化响应的差异,建议在进行蓝藻水华治理、污染削减过程中,应针对不同水华蓝藻的特性进行分时段分类别的营养盐控制策略.     

鄱阳湖湿地典型中生植物水分利用来源的同位素示踪

水分是维持植物生长、决定种群分布的关键因子,研究植物水分利用来源是揭示水文过程与植被演替作用机制的基础,作为中国最大的淡水湖泊系统,鄱阳湖水文情势的显著改变已直接影响到湿地生态系统的水分补给来源.本文通过测定降水、土壤水、地下水、湖水和植物茎水中δ¹⁸O、δD同位素组成,识别鄱阳湖湿地典型中生植被——茵陈蒿（Artemisia capillaris）群落的土壤水分补给来源,并应用直接对比法和IsoSource多源混合模型估算优势种茵陈蒿的主要吸水区间及水源利用比例.结果发现：（1）与降水同位素相比,湖水和湿地土壤水同位素较为富集,地下水同位素较少发生分馏;（2）湿地地下水主要受历史长期降水和湖水共同补给,土壤水在雨季4—6月和秋季9—10月主要受降水补给,夏季7—8月深层土壤水受湖水侧向入渗和地下水的共同补给,并在蒸发作用下水分向浅层土壤传输;（3）茵陈蒿主要利用0~80 cm深度的土壤水,且能够在不同土层水源间灵活转换.当土壤含水量较高时（4—5月）,主要利用0~40 cm浅层土壤水,利用率约49%~68%;当浅层土壤含水量较低时（6—8月）,主要利用40~80 cm深层土壤水,利用率高达74%~95%;当植物进入生长后期（9—10月）,主要利用0~15 cm表层土壤水,利用率介于41%~70%.总体发现,湖水是鄱阳湖湿地中生植物群落土壤水分的重要补给来源,优势种茵陈蒿能够响应土壤含水量的变化改变吸水深度,具有较强的干旱适应能力.研究结果可为鄱阳湖湿地植被生态系统演变和科学保护提供理论参考.