基于数字相机图像的长白山森林物候模拟

植被物候作为全球植被和陆面过程模型的重要参数,对其状态的准确描述在很大程度上决定着模型的模拟精度。温带森林作为北半球中高纬度地区主要植被类型及全球重要碳源,研究其物候期的变化将提高对区域碳通量的估算精度。本文以长白山阔叶红松林为研究对象,探讨了数字相机图像在物种尺度物候模拟及群落尺度物候模型改进方面的作用,结果如下：（1）物种尺度上,利用数字相机能获取两种植被（红松,蒙古栎）较为准确的物候期（与人工观测数据比较,绝对误差〈3d）;（2）群落尺度上,基于数字相机图像获取的冠层状态数据提高了基于气象数据的物候模型（GSI：growingseasonindex）的模拟精度（R2=0．9）,尤其是秋季物候模拟,为进一步分析群落物候的环境控制因子提供了有力手段。研究表明：数字相机不仅能够提供精确地基于物种尺度的物候数据,还可为遥感物候数据的校正提供参考,同时为生态模型中物候模块的改进及降低区域尺度碳通量模拟不确定性提供了新的思路。     

水稻发育期模型研究进展

物候是气候变化的重要指示物.随着全球变化研究的开展,已经有越来越多的研究表明,随着气象条件的变化,植物的物候期发生了明显的变化,因此,对物候的精准模拟可以帮助我们准确理解作物对全球变化的响应机制,强大的物候模型已经逐渐成为提高植物对气候变化响应的模拟精度的一个关键工具.同时作物物候的模拟也是作物模型的一个重要组成部分.水稻是最重要的粮食作物之一,水稻发育期模型研究对水稻生长模型有着重要的意义.本文对国内外水稻发育模型的发展进行了综述,并提出了目前水稻发育期模型研究中存在的问题以及发展的方向,以期后续的水稻发育期模型乃至作物模型的研究提供借鉴.     

基于土壤水分和气象要素的林火预报研究——以广东省为例

基于国内现行的森林火险气象指数和单因子火险贡献度模型,以及逻辑回归模型和随机森林模型,在林火预报中引入微波遥感土壤水分信息,使用MCD14DL火点数据集和地面气象观测资料对广东省不同时间尺度的林火发生概率进行预测。结果表明：逻辑回归模型和随机森林模型构建的林火预测模型显著优于现行的森林火险气象指数和单因子火险贡献度模型,预测精度提升约20%。其中,随机森林模型对林火频数的解释程度最高（两者相关系数为0.476）。此外,加入微波土壤水分信息后,相较原有的基于气象要素的林火预测模型,2种机器学习模型的预测精度均略有提升,体现了表层土壤水分信息在林火预报中的重要性。研究可为高效提取对地观测信息,以改进华南地区不同时间尺度的林火预报工作提供参考。     

云南石林景区主要乡土植物物候特征的初步研究

为掌握石林景区主要乡土植物物候节律,选择25科35种乡土植物,对其物候特征与同期主要气象因子进行了2 a平行观测。结果表明,在2月气温达到10℃,有46%的植物开始萌动;3月气温持续增高并超过15℃,展叶的植物最多,占57.1%;开花期集中在3~6月,尤其在5月温度超过20℃,有82.9%的树种开花;果实成熟期则分散在4~12月。各个物候期的平均温度和≥5℃积温与植物物候表现较为密切,光照和温度对植物开花和结实期影响较大。根据乡土植物物候特征,结合喀斯特山地自然景观特点和景区适配植物群落建设,提出“石中有树,树中有石”的配置原则,筛选在时空格局上适应喀斯特山地环境的观赏植物,构建出与石林喀斯特景观相协调的植被景观,增加景区景观和生态价值,提升景区的内涵。     

伏牛山地森林植被物候及其对气候变化的响应

研究植被物候是理解植被与气候关系的重要途径。在植被对气候变化响应的敏感地区,开展植被物候研究有助于揭示气候变化对植被的影响机制。基于2000-2015年MODIS EVI时间序列影像数据,利用Savitzky-Golay （S-G）滤波方法和动态阈值法提取伏牛山地2000-2015年森林植被物候参数,结合气温、降水数据,运用Man-Kendall趋势检验、Sen斜率、ANUSPLIN插值和相关性分析等方法,研究伏牛山地森林植被物候对气候要素（气温、降水）变化的响应。结果表明：① 伏牛山地森林植被生长季始期主要集中在第105~120 d,生长季末期主要集中在第285~315 d,生长季长度主要集中在165~195 d。从海拔梯度看,随海拔升高,生长季始期、末期和长度整体上分别呈显著推迟、提前及缩短趋势。② 生长季始期和生长季末期整体上呈推迟趋势,推迟的像元分别占森林植被的76.57%和83.81%。生长季长度整体呈延长趋势,延长的像元占比为61.21%。生长季始期变化特征主要是由该地区的春季气温降低所导致的。③ 研究区森林植被生长季始期与3月平均气温呈显著偏相关,且呈负相关的区域最多,即3月平均气温降低,导致生长季始期推迟;生长季末期与9月降水呈显著偏相关区域最多,且两者主要呈正相关,即9月降水增加,使生长季末期推迟。植被生长季长度由整个生长期的气温和降水来共同作用,对大多数的区域而言,8月的平均气温和降水与生长季长度的关系最为密切。     

基于Meta-Gaussian模型的中国农业干旱预测研究

在全球气候变化背景下,干旱愈加频发,有效且可靠的农业干旱预测对于保障粮食安全和水资源安全具有重要意义。以标准化降水指数（SPI）和联合标准化土壤湿度指数（JSSI）分别表征气象干旱和农业干旱,以前期的气象干旱和农业干旱指数作为预测因子,在1~3个月预见期下基于Meta-Gaussian（MG）模型对中国1961—2015年6—8月的农业干旱进行预测,并采用Brier Skill Score（BSS）和纳什效率系数（NSE）评价MG模型的预测性能。结果表明：① 将1个月、3个月、6个月、9个月和12个月时间尺度的标准化土壤湿度指数（SSI）结合起来得到的JSSI能够对中国农业干旱的综合状况进行客观评价。② 以中国2010年和2014年遭受严重的干旱事件为例,预见期为1~3个月时,除新疆南部、青海西部以及内蒙古西部等沙漠地区外,MG模型对6—8月农业干旱预测结果的分布范围与实际干旱的分布区域较吻合,预见期越短,吻合越好。③ 预见期为1个月时,6—8月BSS ≥ 0.5的面积比例分别为0.714、0.642和0.640,NSE ≥ 0.5的面积比例分别为0.903、0.829和0.837,表明MG模型能够对中国大部分区域的农业干旱作出可靠的预测。本文结果可为中国农业干旱的监测、预警及干旱决策提供科学指导。     

降雨型浅层滑坡的变形预测模型

滑坡是边坡被某些诱发因素激发失稳产生滑动的一种地质现象。它是地质灾害的主要类型,尤其以降雨滑坡数量最多,其中浅层滑坡分布最广。通过对降雨型浅层滑坡的变形进行分析,建立了基于功能原理的滑坡一维运动方程,并结合太沙基固结原理,研究滑坡运动过程中孔隙水压力的消散,揭示了滑坡从运动-停止的动力演化过程,构建了降雨型浅层滑坡的位移预测模型,并以都江堰塔子坪滑坡为例进行分析,通过mathmatic给出了滑坡运动的速率、位移与降雨量的量化关系式。     

我国耕地保有量的指数预测模型

为确保2010年1.2亿hm2的耕地保有量,根据我国近年耕地利用现状,构建我国耕地保有量的指数预测模型,基于我国耕地保有量现状进行分析预测;并从建设占用、耕地补充、生态退耕、农业结构调整和灾害损毁5方面进行单要素分析,在数值模拟的基础上提出高、中、低3种方案,针对如何保障我国“十一五”规划耕地保有量的实现,提出可供政府咨询决策的建议。     

防护林对沙尘阻滞作用的机理分析──建立微分方程的动态模型

在中国北方干旱一半干旱区,防护林对阻止沙漠化的推进和防止生态环境恶化起了重要的作用。文章试图通过建立微分方程动态模型的方法讨论防护林对风沙扬尘阻滞作用的机理,在对模型进行分析的基础上,进一步说明营建防护林的理论与实践意义。     

灰色系统预测模型的修正研究——以芜湖市耕地为例

针对GM(1,1)模型预测的不足,对其进行修正得到修正模型,并利用芜湖市耕地变化进行实例验证和应用。结果表明:1)应用灰色预测的修正模型对耕地变化进行预测比直接应用灰色预测模型更精确;2)分段建模和建立灰色—马尔柯夫模型是从两个不同的角度对GM(1,1)模型进行修正,但两者可以相互结合,使预测结果更准确。3)建立灰色—马尔柯夫模型可以避免其他多种影响因素,更具科学性和实用性。     

土壤风蚀预报研究述评

土壤风蚀是目前全球性土地退化的主要过程之一,土壤风蚀预报可以指导与检验各种土壤风蚀防治措施。论文根据国内外有关土壤风蚀预报研究成果,综述了土壤风蚀预报研究的产生与发展,介绍了代表性的土壤风蚀预报模型,并进行了讨论。     

基于GIS的深圳梧桐山林地增长预测与削减径流生态效益评估

基于2005年深圳市0.3 m分辨率的航片与梧桐山8个林地样方数据,通过ArcView软件平台,利用CITYgreen生态价值评估模型,计算2005年梧桐山林地削减径流的生态效益。并以2005年为初始年,以10年为周期,预测2015—2055年林地生长趋势与生态效益。结果表明:2015年、2025年、2035年、2045年与2055年梧桐山林地增长率分别为14.23%、12.27%、12.09%、11.68%、12.85%;2005年削减径流的生态效益为3.74亿元,2015年、2025年、2035年、2045年与2055年预测值分别为3.89亿元、4.03亿元、4.19亿元、4.35亿元与4.52亿元。林地生长与生态效益增长态势不均衡与不同树木的生命周期及其特性相关。     

基于贝叶斯模型平均的全球洪水中长期预报评估研究

筛选全球5839个水文站逐日径流数据,采用超阈值采样法提取洪水发生频率及时间,将各季节最大日流量作为季节洪水量级,以优选的多个大尺度气候因子的最佳前置月份序列作为潜在预报因子,基于贝叶斯模型平均法构建全球尺度洪水中长期预报模型,并利用均方误差技术指数（MSESS）评价模型的预报效果。结果表明：全球范围内,洪水量级和频率模拟预报效果合格（0.6>MSESS>0.2）的水文站点占比分别为48%和28%;利用前置季节气候因子数据,驱动所构建的洪水中长期预报模型,有效预报了2020年鄱阳湖流域洪水量级将异常偏高。     

应用简单变量统计模型预测庆元地区滑坡危险性

庆元县是浙江省滑坡灾害发生严重地区之一，开展滑坡预测尤为重要。以研究区的滑坡点位资料、地形数据、土壤类型数据、岩石类型数据及遥感TM数据为基础资料，提取滑坡的影响因素。统计获取了滑坡与因素的关系特征，并应用简单变量统计模型开展了研究区滑坡灾害预测。预测结果显示，研究区滑坡灾害危险性高值区分布较广，主要分布在松源镇的中部、安南乡中部、淤上乡的东部及隆宫乡的北部，其危险性大，而在其它地区，滑坡灾害危险性为低值区，危险性小。     

干旱风沙区绿洲森林覆盖率的非线性生态模型

以甘肃河西走廊绿洲为例,就干旱风沙区绿洲森林覆盖率进行了研究。研究结果表明：①影响干旱风沙区绿洲森林覆盖率高低的因素,主要与最大风速(V)和主林带的有效防护距离(L)有关,有效防护距离又受主林带平均高度和有效防护系数(r,或宽度)的影响。②经反复试算,最大风速和主林带有效防护距离的比值(V/L)大小与森林覆盖率(F)高低之间存在着相一致的规律性,不同比值代表着不同主林带平均高度(i)降低最大风速20%以上所需的最佳防护效益森林覆盖率,依此建立了干旱风沙区绿洲森林覆盖率的非线性生态模型：F=V/L×100%=V/(ri×i)×100%。③用1979—1994年在乌兰布和沙漠东北缘新建防护林体系森林覆盖率的实验数据对模型的预报结果进行适合性检验,结果表明,η=5.2466＜X2 0.05(5)=11.070,差异不显著,因此应用F=V/(ri×i)×100%预报干旱风沙区绿洲的森林覆盖率是可行的。     

基于遥感影像的城市森林分类提取及生态价值估算研究

以北京通州新城区城市森林为研究对象,提出一种基于信息论的决策树分类方法,以提取Aster遥感影像中城市森林平面量,改善传统分类方法仅利用影像光谱特征信息的不足,高分辨率影像和地面调查数据验证显示其分类精度达84.6%.结合分类影像图,引入城市森林生态价值评估模型(CITYgreen模型)估算出通州新城区森林的生态价值约为598.87万美元.研究表明,该方法适合大面积区域的城市森林分类提取及其生态价值估算.     

基于IPAT模型的安徽省不同情景碳排放趋势测度分析

基于1995-2010年能源消费数据,利用IPAT模型,分规划情景、惯性情景、低碳情景对安徽省未来碳排放量及碳排放强度进行测度,结果表明:2015年,安徽省在规划情景、惯性情景、低碳情景下的碳排放量分别为16 680.96万t、14 790.52万t、11 235.49万t,均呈增长态势,碳排放强度分别为0.6952t/万元、0.6661t/万元、0.6533t/万元,呈下降趋势,规划与惯性情景模式下的碳排放量和碳排放强度均高于低碳情景模式。3种情景碳排放曲线表明,不会出现库兹涅茨曲线(EKC)拐点。科技创新、机制创新是实现碳减排的重要途径,"十二五"期间,安徽省通过提高能源效率、优化能源结构、创新机制等举措,碳排放仍有较大削减空间。     

森林择伐研究进展

山地森林采伐应注重经济效益与生态效益的有机结合已成为共识。择伐能充分发挥每棵树木生长潜力,最大限度利用林地生产力,增加林分组成和结构的多样性,提高森林的抗病能力,有利于营养物质的合理循环,减小森林的破碎化程度,提高森林的防护效能,形成和谐的景观。择伐由于符合森林的自然演替规律和自然作业法则,因而越来越受到森林生态学家、生物学家、林学家和森林采伐学家的高度重视。针对国内外森林择伐研究新进展及其存在的问题,进一步探索适合我国森林择伐的理论和作业技术,指出我国今后森林择伐研究的对策及前景。     

基于模糊综合评判的动态路径行程时间预测模型

针对城市交通路网的复杂性和不确定性,提出一种基于模糊综合评判的动态行程时间预测模型,将总行程时间分为行驶时间和交通延误时间两部分,分别介绍这两部分时间的预测模型,并利用该模型对一组模拟道路信息和路况信息进行实际预测,对预测结果进行比较和分析。研究表明该模型算法简捷实用,预测结果精度较高。     

滇石林地质公园喀斯特山地天然林和人工林凋落物与死地被物的动态特征

对云南石林地质公园景区及其保护区内喀斯特山地典型森林类型凋落物组成与数量及其动态,地表死地被物现存量与持水特性等进行了研究。结果表明,本区域保护较好的滇青冈(Cyclobalanopsis glaucoides)林的年凋落量达7.26 t/hm2;而以团花木新姜子(Neolitsea homiantha)为主的次生林只有1.98 t/hm2;云南松(Pinus yun-nanensis)人工林和干香柏(Cupressus duclouxiana)人工林年凋落量分别是2.49 t/hm2和4.07 t/hm2。这些森林的凋落节律相似,都呈明显的“双峰型”。在地表死地被物现存量方面,干香柏林因其叶片难以分解而具有较高的地表现存量,为13.59 t/hm2,随后依次为滇青冈林(7.57 t/hm2),团花新木姜子次生林(5.02 t/hm2)和云南松人工林(4.83 t/hm2),死地被物的持水量与其现存量的大小顺序一致。根据森林年凋落量与死地被物现存量的数量关系,表明保护较好的滇青冈林内枯枝落叶的分解率明显大于次生林和人工林,周转期也短,涵养水分能力也较强。因此,应加强对喀斯特山地自然森林的保护,同时也注意对现有人工林的改造,引进一些阔叶树种,提高群落结构的整体效应。