侵蚀是陆内山脉生长的驱动机制

自然中的山脉作为局部构造特征可以在很长的时间内生长并维持。可是,如果根据现 岩石充变学知识,忽略地表过程,任何陆内山脉,当其宽度超过可以由岩石的强度所支持的程度时,将会在几十百万年内塌陷。例如,考虑由石英为主体的地壳流变性,使其地壳根侧向扩展遥结果,一条初始地形起伏为３ｋｍ高、３００－４００ｋｍ宽的山脉在大约１５Ｍａ内将被消减一半。我们认为地表过程事实上能够阻止这种“地下塌陷”。物质在高地形处的运     

云南纳帕海岩溶湿地生态环境变化及驱动机制

利用原状土就地取样野外定位研究方法,对云南西北高原的纳帕海岩溶湿地生态环境状况进行的2年定位研究表明,纳帕海湿地生态环境破坏严重,表现为湿地面积不断缩小,沼泽类型改变,沼泽旱化、沙化,中旱生植物侵入,沼泽发生逆向生态演替,生物多样性减少,土壤养分衰减退化,土壤酶活性降低,水质变劣.分析了引起纳帕海湿地环境变化的自然因素和人为因素,表明人为活动干扰是引起其湿地生态环境退化的主要原因.     

气候变化和人类活动对黄土高原植被覆盖变化的影响

利用GIMMS和SPOT VGT两种归一化植被指数(NDVI)数据对黄土高原地区1981~2006年期间植被覆盖的时空变化进行了研究, 并从气候变化和人类活动的角度分析了植被覆盖变化的原因. 黄土高原地区植被覆盖经历了以下4个阶段: ① 1981~1989年植被覆盖持续增加时期; ② 1990~1998年以小幅波动为特征的相对稳定时期; ③ 1999~2001年植被覆盖迅速下降时期; ④ 2002~2006年植被覆盖进入迅速上升时期. 黄土高原地区植被覆盖变化存在显著的空间差异, 内蒙古和宁夏沿黄农业灌溉区和鄂尔多斯退耕还林还草生态恢复区的植被覆盖明显提高, 而黄土丘陵沟壑区和六盘山、秦岭北坡等山地森林区的植被覆盖明显退化. 从不同的植被类型来看, 沙地、草地和耕地的NDVI上升趋势显著, 而森林植被的NDVI呈明显的下降趋势. 研究表明: 植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果. 黄土高原地区气候变暖在加剧土壤干燥化抑制夏季植被生长的同时, 提高了春、秋季节植被生长活性, 延长了植被生长期. 黄土高原地区植被覆盖和降水关系密切, 降水变化是植被覆盖变化的重要原因. 农业生产水平的提高致使农业区NDVI在不断上升, 同时, 正在黄土高原大规模进行的退耕还林还草工程建设, 其生态效应也正在呈现.     

中国东部森林样带典型生态系统碳收支的季节变化

利用涡度相关技术对中国东部森林样带(NSTEC)上的长白山温带针阔混交林(CBS)、千烟洲亚热带常绿人工针叶林(QYZ)、鼎湖山亚热带常绿针阔混交林(DHS)与西双版纳热带雨林季雨林(XSBN)等4种典型生态系统类型的碳收支特征开展了长期、连续的观测研究.本研究利用ChinaFLUX的连续观测资料,初步分析和评价了4种生态系统2003年碳收支的季节变化及其环境响应特征.在2003年,各生态系统的碳收支对环境因子的变化产生了不同的响应.CBS生态系统的碳收支主要受到了辐射与温度的控制,0℃和10℃是两个重要的临界温度,前者控制了生态系统碳交换的起止时间,后者影响了生态系统碳交换的强度.由于生态系统光合作用(GPP)出现峰值的时间早于呼吸(Re)作用,因此,CBS生态系统的净交换(NEE)在早夏达到最大值.由于夏季降水与温度的不同步性,QYZ生态系统的碳收支受到了干旱的制约,其降低主要来自于生态系统GpP的降低.DHS与XSBN生态系统均表现出在旱季碳吸收强、而雨季吸收弱的特征,特别是XSBN从旱季到雨季的转变过程中出现了由碳汇向碳源的转变.这主要是由于这两个生态系统在雨季的降水量较大,光合有效辐射不足,导致生态系统GPP受到抑制,而Re随温度升高而增大所致.XSBN的生态系统呼吸温度敏感性参数(Q10)与年呼吸总量最大,CBS与QYZ次之,DHS最小,但CBS生态系统每天的呼吸释放量最高.在2003年,CBS,QYZ,DHS和XSBN的NEE分别为181.5,360.9,536.2和-320.8 g·C·m-2·a-1.在CBS,QYZ和DHS三种生态系统之间,随着纬度的降低,温度与降水表现出明显的纬度梯度,生态系统Re占GPP比例逐渐降低,NEE与Re的比例随纬度的降低而逐渐增大.每天的光合吸收量、光能利用率和降水利用效率均表现出了随纬度降低而减少的趋势.但XSBN生态系统往往脱离这一纬度趋势.由于森林生态系统结构和功能具有的高度复杂性,需要更长时间的观测数据和开展更深入的分析,以科学解释不同生态系统对气候环境变化的响应和准确评价生态系统的碳收支能力.     

干旱地区土壤-植被-水文耦合、响应与适应机制

从单个植株、坡面和流域三个尺度综述了干旱地区土壤-植被-水文耦合与响应的研究进展,并提出今后研究中需要关注的科学问题.未来研究需要通过多学科交叉与融合手段,加强土壤-植被系统整体性综合集成研究,主要包括地上与地下过程、植被退化与恢复过程、自然与人为扰动过程、多尺度与多要素综合观测与模拟.初步提出干旱地区植被的水分聚集适应理论,分析并讨论了树干茎流水分聚集系统、灌丛斑块水分聚集系统和沟道河网水分聚集系统的组成、结构和特点,揭示了不同水分聚集系统对水分胁迫的适应机制,可为干旱地区植被恢复提供理论支撑和实践指导.     

中国东部大陆尺度南北样带尘土花粉散布规律与现状植被的关系

在中国东部地区纵向地理剖面(N18°~53°)进行了连续的尘土孢粉取样, 样点分布路线沿热量带从寒温带一直到热带的整个东部断面. 孢粉分布规律的研究结果表明, 尘土中各类花粉的含量分布具有明显的地带性, 花粉谱与地带性植被和相应气候带的人工植被分布是完全吻合的, 根据分析数据可以定量分析人工引种植物树种的分布界限, 同时利用尘土花粉与天然林下花粉的对比, 获得人类对植被干扰程度的信息. 另外, 各类草本的大陆尺度分布也具有很明显的规律性, 其总含量变化与净第一性生产力(NPP)模拟结果具有一致性, 其中最丰富的蒿属与禾本科两类草本花粉沿纬度带呈现有规律的增减, 两者的比值由南向北呈有规律的指数上升.     

中国南方植被的变化

为揭示自末次盛冰期以来中国南方植被的变化规律,文章在前人工作的基础上,通过在一些研究薄弱区布钻取芯,建立钻孔剖面高分辨率的时间标尺和胞粉序列,以恢复研究区过去约2万年以来的植被变化过程.文中分别给出中国南方18、9和6ka BP前后的植被分带图和各区域植物的分布特征.研究表明:18ka BP前的植被带分布与现在存在着明显的差异,其中西部由西北向东南依次为寒温性针叶林与高寒草甸草原带、温带针阔叶混交林带/暖温带落叶阔叶林带,中东部由北向南依次分布温带针阔叶混交林带、暖温带落叶阔叶林带,以及北亚热带常绿、落叶阔叶混交林带;9ka BP前后的植被面貌发生了明显的变化,除西北部局部地处山地温性针阔叶混交林带外,其他地区由北向南依次分布北亚热带常绿、落叶阔叶混交林亚带,中亚热带典型常绿阔叶林亚带,南亚热带季风常绿阔叶林亚带/热带季雨林和雨林带;6ka BP前后的植被面貌与9ka BP前后的变化不大,但各个植被带的北缘略有北移,反映当时总体气候变得更加温暖.中国南方2万年以来的植被变化,很大程度上受到环境变迁的驱使,其中气候变化为主要影响因素,人类活动的影响在后期变得越来越明显,而在长江下游和三角洲地区,海平面变化对植物的分布同样构成一定的影响.     

中国328个城市的植被覆盖度长期变化特征及其驱动因子

城市绿地有助于促进城市居民健康,增强城市生态系统生物多样性,减轻环境污染,缓解城市热岛效应.然而城市植被盖度异质性高,量化难度大.本文利用30m分辨率的陆地卫星数据,研究了1990～2022年间我国328个城市植被覆盖度的变化.结果显示, 1990～2005年,由于城市内建筑容积率和不透水表面的增加,全国平均城市植被覆盖度由0.38降至0.35.此后,城市植被覆盖度开始逆转,到2022年增长至0.45,这种增长趋势在新建城区最明显. 2005年以前,平均城市植被覆盖度的降低主要是低植被覆盖区域的扩张造成的;此后,城市植被盖度的增加则表现为高植被覆盖区域的扩张.城市植被覆盖度变化趋势的转折与2004年以后国家陆续出台政策要求增加城市绿地覆盖度有关,城市国内生产总值与城市植被覆盖度变化呈现最高相关性.对于大城市和中等规模城市,影响植被覆盖度的前三个因子分别为国内生产总值、城市人口和气温.但对于干旱/半干旱地区的城市,植被覆盖度变化对气候因素(如降水)的敏感度更高.尽管近年来中国城市的总体植被覆盖度显著增加,但在小城市和大城市老城区的城市绿地仍有改善空间.     

云南鹤庆盆地中更新世以来的孢粉记录及其植被与气候变化

通过对“中国大陆环境钻探计划”首钻——云南鹤庆深钻前155 m约800 ka以来的岩芯进行孢粉研究,探讨了云南鹤庆盆地中更新世以来的植被演替与古气候变迁．研究表明鹤庆盆地周围山地的植被在约800 kaBP至6．98 kaBP之间经历了以松为主的针叶林、山地针阔叶混交林、寒温性针叶林的多次相互演替;从6．98 kaBP开始,植被发生了转折性变化,森林植被迅速退化,以草本为主,此时开始受到人类活动的影响,人类活动表现在砍伐森林和种植农作物等方面.与植被演替相应的古气候可划分为五个大的阶段,包含多次冷暖、干湿旋回．     

植被变化对西北地区陆气耦合强度的影响

西北地区地处欧亚大陆腹地,生态系统对于气候变化和人为影响十分敏感,同时该区也是湿润的东亚季风区与干燥的中亚干旱区的过渡区域,陆气相互作用比较强烈.本文对西北地区植被变化对当地的陆气耦合强度及其与之相关的地表水文过程的影响进行了分析研究,并且找出适于增加植被以缓解西北地区荒漠化趋势的最具成效的地区.本文利用美国国家大气科学研究中心(NCAR,National Center for Atmospheric Research)研制的通用大气模式CAM3(Community Atmosphere Model Version 3)对西北地区植被变化的影响进了数值模拟.本文共设计了三个试验,使用正常地表植被覆盖的参考试验,地表下垫面变为裸土的去植被试验和植被增加的生态环境好转试验.首先,本文对西北地区植被变化对于当地降水量、地表水分盈余量、径流量、地表土壤含水量等地表水文变量的影响进行了分析研究.然后对西北地区植被变化对当地的陆气耦合强度的影响进了分析研究,陆气耦合强度是衡量局地陆气相互作用强弱程度的一个新标准,基于计算年降水量与蒸散量的协方差与降水量方差之比而得到.它利用观测数据或模式输出数据,计算起来简便容易,物理意义明确清晰,陆气相互作用越强烈的地区,其陆气耦合强度也越高.最后,本文计算了一个蒸散-水汽通量散度指数来衡量植被变化对局地蒸散与大气水汽通量散度的影响,其在一定程度上反应了植被变化对局地陆气相互作用和大尺度大气环流输送作用的影响,也可以视为一个评估人为生态环境工程效果的指标.西北地区陆气耦合强度由东南向西北递增.去植被之后,西北地区降水与蒸发普遍减少,其中在东南部区域,地表径流增加约10~40 mm,渗流量与地表土壤含水量分别减少约40~80 mm和5~20 mm3·mm-3,陆气耦合强度上升,这有可能导致水土流失,不利于当地植被的恢复.生态环境好转之后,内陆地区降水与蒸发明显增加,但地表盈余水分有所减少,主要原因是蒸散量相较于降水量增加的更多.其中在沙漠戈壁区边缘的新疆南部与内蒙西部,渗流量与地表土壤含水量分别上升约5~20 mm和5~20 mm3·mm-3,陆气耦合强度降低,蒸散-水汽通量散度指数较高,这可能主要是由于植被变化对局地陆气相互作用的改变而造成的.植被对于西北地区地表水文过程有着明显的影响,植被的存在能加速西北地区地表水文循环过程,减小陆面蒸散的变化,降低陆气耦合强度.在有限的人力与财力条件下,集中力量在在沙漠戈壁区边缘的新疆南部与内蒙西部适当种植灌木与青草并防止过度放牧,能有效降低当地陆气耦合强度,缓解西北地区荒漠化加剧的趋势.本文下一步还需考虑如模式地表植被数据与真实情况的差异性,海洋因素变化对于植被变化的反馈,以及进行集合实验来增加研究结果的可靠性.     

华北地区重力场变化特征与孕震模型研究

本文采用基于贝叶斯原理的重力平差方法对华北地区2009—2017年的16期陆地流动重力观测资料进行了统一处理,结合研究区内2009年以来4次M≥4.5 地震活动,分析区域重力场动态演化特征。基于华北地区均衡重力异常、布格重力异常、沉积层重力异常和莫霍面重力异常,研究华北地区三维密度结构特征,分析区域重力场变化与深部密度结构之间的关系。结果表明:研究区内近年来M≥4.5地震均位于区域差分重力场和累积重力场“零值”等值线附近、异常变化剧烈的梯度带及梯度带转弯部位,以及深部结构中理论均衡厚度与实际地壳厚度存在差异的非均衡区和三维密度结构的高低密度过渡带内。      

干旱沙区土壤空间异质性变化对植被恢复的影响

许多涉及草地荒漠化或退化过程的假说及概念模型认为, 干旱、半干旱地区的草地植被灌丛化是草地发生退化或荒漠化的显著特征, 即原来以草本植物为优势的群落被灌丛群落所替代, 该过程增加了草地原生植被土壤资源的时空分布异质性, 使土壤-植被系统的生物过程愈来愈多的集中在灌丛植冠下的沃岛范围内. 大量的研究支持了这一针对荒漠化或草地退化过程的生物生态学解释. 从另一个方面来看, 缀块状分布的灌木植被也是草地恢复或荒漠化逆转的基础, 并且在我国沙漠治理的实践中得到了证明. 沙坡头地区人工固沙植被近50年的演变与区域生境的恢复就是荒漠化逆转的理论范式和成功的实践例证. 该地区人工植被的建立是以设置防风固沙沙障和种植旱生灌木而开始的. 在降水不足200 mm的无灌溉条件下, 由于灌木植被的作用, 使原来质地相对均一的流沙发生了资源分布的空间异质性变化, 促进了土壤成土过程, 为沙土表层隐花植物(藻类、苔藓和地衣)结皮的形成和一年生及多年生草本植物的入侵与定居创造了条件. 而这一过程却减少降水向土壤深层的入渗量, 使固沙植被区灌木主要根系分布层(100 ~ 300 cm)的土壤含水量减少, 导致了灌木种在群落中的优势和盖度降低, 土壤资源分布的空间异质性程度也相应地减弱. 固沙植被趋于以草本植物为优势的、与邻近草原化荒漠和荒漠化草原类似的原生植被类型演变和恢复. 通过对沙坡头地区近50年固沙植被演变监测数据的分析, 提出了干旱区植被恢复或草地荒漠化逆转的概念模型.     

青藏高原植被变化与地表热源及中国降水关系的初步分析

利用设在青藏高原的5个自动气象站（AWS）近地层梯度观测资料、归一化植被指数（GIMMS NDVI）和中国624个台站月降水资料,初步分析了青藏高原植被变化与地表热源及中国降水的关系．结果表明：青藏高原植被与地表热源之间存在明显的正相关关系．高原西部感热与NDVI的正相关关系较高原东部显著,而高原东部地表潜热与NDVI的正相关关系则好于高原西部．植被改善后,各季节地表热源以增加为主,尤其夏季,热源增量最大;冬、春季感热对地表热源增量贡献较大,潜热贡献相对较小;夏、秋季感热与潜热对地表热源增量贡献同等重要．青藏高原植被与中国夏季降水相关系数从南到北,呈“＋-＋”带状分布．植被变化引起的高原地表加热异常可能是影响中国夏季降水的重要因子之一．     

水位变化对河流、湖泊湿地植被的影响

水位是湿地生态水文过程的关键因素之一,其改变将影响湿地植被覆盖度和物种组成,最终产生群落演替.从水位梯度,水位波动和人工控湖、控河工程3方面论述水位变化对湿地植被的影响:由于对水位选择的不同及彼此竞争力的差异,湿地植物种沿水位具有梯度分布现象,同时形态可塑性能对其分布范围产生一定影响;水位波动的频率和淹没持续时间对于植被演替具有基础性的作用,水位波动幅度的影响则相对较小,周期性波动能维持以草本植物为主的湿地植被的物种多样性和稳定性,非周期性波动以洪水、干旱为主,易促进湿地植被向固定的水生或陆生方向演替;人工控湖、控河的影响在机理上并无特殊之处,但保证物种多样性和生态系统稳定性的各种缓解措施具有较高的参考价值.基于机理的量化模型,自然、人为因素驱动下水位变化对湿地植被影响的差别研究,模拟水位波动实验以及人工控湖、控河工程的跟踪观测将是今后该领域研究的热点.     

从相位差探讨更新世东亚季风的驱动机制

南海南部ODP1143站和北部ODP1144站的深海有孔虫氧碳同位素、蛋白石和孢粉记录第一次揭示了更新世轨道尺度上东亚季风演变与轨道驱动及全球冰量变化的关系. 1143站和1144站的Globigerinoides. ruber δ¹³C、蛋白石百分含量、松类花粉(Pinus)和草本花粉的百分含量均表现出很强的偏心率、斜率和岁差周期. 1143站的G. ruber δ¹³C与地球轨道参数(ETP = 正交化的偏心率+正交化的斜率-正交化的岁差)在偏心率、斜率和岁差周期上都相关, 然而大部分的相关关系都集中在岁差周期上; 其他的季风替代性指标与ETP只在岁差周期上相关. 这说明更新世热带地区的气候变化主要受地球轨道的岁差控制. 东亚季风替代性指标与有孔虫δ¹⁸O曲线的对比以及它们之间的交叉频谱分析表明, 更新世全球冰量变化对东亚季风至少是东亚冬季风产生了重大的影响, 这与印度季风的驱动机制显然不同. 东亚季风, 至少是东亚冬季风在岁差周期上的演化, 部分地受控于地表的感热对太阳辐射的响应, 也受控于南海表层海水的潜热对太阳辐射的响应.     

基于植被演替的土地覆被变化研究——大渡河上游的森林采伐、更新和退化

目前常用的土地覆被分类系统没有反映植被演替过程, 不能与生态调查数据有效整合来分析区域土地覆被变化的环境效应. 文中以大渡河上游地区为例, 在4年野外考察的基础上, 依据植被演替过程对土地覆被进行详细分类, 建立了新的土地覆被分类系统, 并采用多时相数据源, 分别生成3期(1967, 1986, 2000年)土地覆被数据库,为土地利用/覆被变化、环境效应研究和生态建设提供了平台. 结果表明: (1) 土地覆被变化反映了云冷杉林采伐、自然演替和人工更新, 高山栎林和圆柏林在砍伐和放牧干扰下的大面积退化, 草甸退化、干旱河谷草地扩张、耕地撂荒和转变为果园等人为驱动的生态过程. 1967~2000年, 大渡河上游森林面积减少9.43%, 以草甸和草地、原始林和高寒灌丛为主的景观演变为草甸和草地、次生天然林、高寒灌丛、残次原始林、人工林和次生灌丛组成的景观, 景观破碎化程度加剧. (2) 大渡河上游的森林采伐迹地逐步恢复. 31年的森林采伐对象以云冷杉林为主, 其迹地仅6.86%自然演替为灌丛、草甸和草地或被开发为耕地, 其余均更新为人工林或自然演替为次生天然林, 采伐区的生态功能逐步恢复. (3) 在薪材砍伐、木炭烧制和牲畜过度放牧的驱动下, 自然恢复能力弱的高山栎林、圆柏林、亚高山草甸大面积退化,干旱河谷草地扩张, 严重削弱了区域生态屏障功能, 急需解决人为干扰问题并寻找有效的退化植被恢复途径与方法. 由于现有的天然林保护和生态重建措施忽视农牧民基本的生计问题, 要逆转干旱河谷与高山林线的植被覆盖与生态退化趋势, 关键在于帮助农牧民改变生计方式, 减轻或消除干扰压力.     

电磁驱动AMD系统控制结构地震响应的振动台试验

本文在此前一系列有关新型电磁驱动AMD控制系统力学建模、性能试验和控制策略研究的基础上,进行了结构地震响应控制的小型振动台试验研究。首先,针对配置了电磁驱动AMD控制系统的Quanser标准两层剪切型框架结构模型,建立了无控计算模型,通过正弦扫频试验验证了模型参数,从而为结构振动主动控制试验研究提供了准确的被控对象模型;其次,设计了电磁驱动AMD控制系统基于极点配置控制算法的试验控制策略和状态观测器,通过数值分析验证了状态观测器估计结果的准确性;最后,在完成以上各项准备工作的基础上,分别对结构输入了典型Benchm ark标准地震动,进行振动台试验,试验结果表明电磁驱动AMD控制系统对结构的地震响应具有显著的控制效果,验证了该新型系统应用于结构振动控制的有效性和可行性。     

基于MODIS数据的博斯腾湖流域植被变化及其与气候因子的关系

以博斯腾湖流域为研究区,基于2001-2016年时间序列的MODIS NDVI数据分析了研究区植被的时空变化趋势,并结合流域气象站点的气温、降水、日照时数和相对湿度数据分析了植被生长季累积NDVI和16天NDVI与气候因子之间的响应特征.结果表明:(1)流域植被覆盖变化呈改善趋势,生长季累积NDVI年变化率为0.014 a-1,16天NDVI变化率均为正值,植被改善趋势显著区域主要分布在高山草原湿地和农业灌溉区边缘的新增农田.(2)植被生长季累积NDVI主要受降水和相对湿度影响,植被总体生产力与水分条件关系最密切,生长季逐16天NDVI与同期气温和日照时数在植被生长初期和末期关系显著,而与降水没有显著的相关性,说明植被短期瞬时长势对热量条件更为敏感.(3)在植被生长不同阶段对气候变化具有不同的滞后效应,其中植被生长初期和末期对气温有0.5~1个月的滞后,生长盛期对降水有0.5~3个月的滞后、日照时数有1.5~2.5个月的滞后、相对湿度有0.5~2.5个月的滞后,揭示了植被不同生长阶段水热条件对其生长韵律的控制差异.     

GNSS测站坐标非线性变化影响机制的研究

对影响地球参考框架稳定度与精确度的地球动力学因素进行深入研究,能更好地促进毫米级地球参考架的建立.而研究GNSS测站坐标的非线性变化及其相关机制,是实现毫米级地球参考框架的前提,也为提升GNSS坐标精度、研究地球物理因素等提供参考.首先研究了GNSS测站坐标非线性变化的影响机制与理论改正模型,给出了季节性温度效应、地表物质负荷效应、GNSS周年性系统误差和高阶电离层延迟这四种因素的研究进展,并提出了在机制和模型研究方面一些改进的方向.然后通过以高阶电离层延迟对GNSS测站坐标时间序列的影响为例,进行分组实验,研究了高阶电离层延迟对GNSS测站坐标非线性变化的影响,并进一步将影响进行了量化.研究结果有助于对测站坐标非线性变化的机制做出更精确合理的解释,同时也有助于削弱与限制高阶电离层延迟对建立高精度地球参考框架的影响;为我国北斗地球参考框架的建立与维持提供了可靠的理论基础,具有一定的参考价值.     

伽师强震群地震动特点与震源机制关系的研究

1997年1至4月，新疆维吾尔自治区伽师县境内发生了7次6级以上强震群。在此期间布设了由4个临时台站组成的地面加速度观测台网，共得到6级以上强震记录57条。本文给出这次强震群的烈度分布图和震源机制，研究了这批强震记录的相关谱特性及其与震源机制的关系。此外，还研究了这些地震的地震动与宏观烈度的对应关系以及地震动随震中距的衰减曲线。