结合深度学习的高光谱与多源遥感数据融合分类

高光谱数据具有丰富的光谱特征,但是其空间分辨率相对较低。一些遥感数据具有与高光谱数据互补的优势,例如提供更精细的空间信息的高空间分辨率数据和具有高度信息的激光雷达LiDAR（Light Detection and Ranging ）数据。通过将高光谱数据与多源遥感数据进行融合,可以弥补高光谱数据空间分辨率相对较低,空间特征不够丰富的缺点。近年来,基于深度学习的方法已经在遥感数据分类研究中取得了一定的进展。然而,由于深度网络的特征提取过程是一个自主的过程,往往无法精确的获取最有利于遥感数据分类的特征;同时,深度学习方法具有复杂的网络结构和大量的参数,往往会在分类训练过程中造成参数拟合困难。以上这些因素会导致分类效果不佳。针对这些问题,本文提出了一种将卷积神经网络CNN（Convolutional Neural Network）和纹理特征相结合的多源遥感数据特征级融合分类框架。该方法共3个步骤,首先,对高光谱数据或多源遥感数据提取纹理特征;然后,构造CNN,分别将原始高光谱遥感数据、原始多源遥感数据和第一步中获得的纹理特征作为深度网络的输入进行深度特征提取;最后,将分别提取到的深度特征拼接,并利用Softmax分类器进行分类。为了验证本文提出方法的分类效果,本文在休斯顿和塞特福德矿地区公开数据集上进行实验,并将该分类框架与支持向量机分类方法、像素级融合分类方法和特征级融合分类方法进行对比。由此可以分析得出,本文提出的基于深度学习的融合分类方法可以获得较高的分类精度。     

新疆北部持续暖区暴雪过程动力特征分析

利用常规观测、地面自动气象站逐小时观测及NCEP/NCAR逐日4次1°×1°再分析等资料，对比分析2016年11月中旬新疆北部暖区暴雪过程中两个强降雪中心裕民与青河物理量特征，重点讨论暴雪的动力耦合机制，结果表明：此次强降雪为典型暖区暴雪的天气系统配置，500 hPa新疆北部在西伯利亚低涡底部强锋区内，700hPa和850hPa有偏西低空急流和切变线，新疆北部受地面暖低压控制。上升运动和垂直螺旋度主要集中在700hPa以下，低层辐合、中层辐散是上升运动的动力维持机制。两种情况下可使上升运动增强，降雪强度增大：一是当垂直螺旋度呈“上负下正”结构、垂直螺旋度的绝对值增大时；二是当暴雪区上空湿位涡MPV1呈“上正下负”、MPV2＜0，且θse密集陡立带向暖区倾斜、垂直涡度增长时。涡度对上升运动的发展亦有正贡献。     

不同时期菰(Zizania latifolia)幼苗对短期淹没的形态学响应

菰(Zizania latifolia)是长江中下游流域常见的挺水植物.为了解菰在野外的扩张和退化机制,本研究通过模拟实验分析了不同时期菰幼苗对短期淹没的形态学响应.实验共选择株高36和70 cm两种幼苗,设计不淹没、50%淹没和100%淹没3个处理.研究结果表明:两组菰幼苗地上部分的形态学响应有一定差异.在100%淹没处理下,36 cm幼苗组株高最低,茎粗和最大叶宽均显著低于其他两个处理;而70 cm幼苗组在不淹没处理下株高最低,茎粗和最大叶宽在50%和100%淹没处理下均无显著差异.两组菰幼苗根系的形态学响应也不一致.36 cm幼苗组,100%淹没处理组的所有6个根系指标均与其他两种处理有显著差异;70 cm幼苗组,不淹没处理组的6个根系指标均与其他两种处理有显著差异.随着淹没深度的增加,两组菰幼苗总生物量和根茎比均逐渐下降;但36 cm幼苗组在100%淹没处理下总生物量和根茎比均显著低于其他两个处理,而70 cm幼苗组在50%和100%淹没处理下却无显著差异.综合以上分析,本研究结果表明随着菰幼苗的生长,其对淹没的形态学响应能力增强.本研究结果对长江中下游湖泊菰的生态调控具有重要意义.     

亚高山湖泊天才湖周边土壤腐殖酸的光降解研究

溶解性有机质(DOM)是湖泊生态系统的物质循环和能量流动的基础.典型亚高山湖泊DOM的主要来源为流域土壤腐殖酸(外源DOM),其具有较强的光吸收特性,光降解是其重要的转化过程,从而改变碳、氮、磷等物质的存在形式.在气候变暖的背景下,亚高山湖泊中DOM的浓度、pH、溶解氧及太阳辐射都可能发生变化;但这些环境变化对亚高山湖...     

降水对接地电阻的影响

为了了解降水对接地电阻值的影响,对柳州市气象局国家基本观测站自2012年4月至2013年7月的日降水量和接地电阻值数据进行了分析得出：在少雨季节,降水量对接地电阻的影响表现为负相关性,在多雨季节降水量对接地电阻的影响比较复杂,有负相关也有正相关,降水对接地电阻恢复到降水前值的恢复时间主要取决于降水时间和降水量,但由于受到温度、日照等其它气象因素的影响,同样的降水对接地电阻恢复到降水前值的恢复时间的影响也各有不同。     

东亚夏季风在中国东北区建立的标准、日期及其主要特征分析

文中利用中国东北区 80个测站 ,1980年以来近 2 0a逐日降水和同期NCEP/NCAR逐日再分析资料 ,提出了东亚夏季风在中国东北区建立和撤退的标准 ,即取 85 0hPa候平均资料 ,作沿 12 2 .5°E时间 纬度剖面图 ,将θse的336K和南风 4m/s等值线同时越过 4 0°N的候定义为东亚夏季风在中国东北区建立的日期 (候 ) ,持续及累积的总候数为影响时间 ;该年θse的 336K等值线永久撤离到 4 0°N以南的候为东亚夏季风从中国东北区撤退的日期 ;如果某年θse的 336K和南风 4m/s等值线没有同时北移越过 4 0°N的候出现 ,确定为东亚夏季风在中国东北区没有建立的年份。文中相应给出 1980～ 2 0 0 0年建立、持续及累积和撤退的时间年历表 ,经计算东亚夏季风在中国东北区建立的平均日期为第 4 1候 ( 7月第 5候 ) ,累积平均影响候数为 3.6候 ( 18d左右 ) ,开始撤退的平均日期为第 4 5候( 8月第 3候 ) ;东亚夏季风在中国东北区建立前后的候降雨量增加和撤退前后候降雨量递减十分显著 ,建立时水汽场由辐散转变为辐合。文中还定义了中国东北区强夏季风的年份 (建立的时间早 ,且累积候≥ 4候的年份 )为1981,1988,1990和 1994年 ,与国内学者定义的强夏季风年基本一致 ;在中国东北区没有建立东亚夏季风的年份为1980 ,1983,1987,1991,     

1998年松嫩流域东北冷涡大暴雨过程的诊断分析

利用1998年6～8月松嫩流域95个测站的逐日降水和NCEP/NCAR逐日再分析资料，通过诊断分析方法，对1998年松嫩流域东北冷涡大暴雨的形成过程及其大气环流背景，暴雨过程的降水性质与水汽输送特征，大气低频振荡与持续性降水的关系，以及东北冷涡暴雨随季节变化的特征等问题进行了探讨。结果表明，1998年松嫩流域较长的冷涡雨季中所发生的多次东北冷涡暴雨过程是很有代表性的，它们是大气环流由春末夏初到盛夏过渡不同进程中的产物，因而具有不同的环流背景和降水性质，且在洪涝灾害的形成中起着不同的作用，特别是亚洲季风水汽输送以及东亚大气30～50d和10～20d低频振荡对降水的持续性和阶段性变化均有至关重要的影响。     

Modification of the Sm–Nd isotopic system in garnet induced by retrogressive fluids

Garnet, as a major constitutive mineral of eclogite, is important for Sm–Nd dating of eclogite due to its high Sm/Nd ratio and its stability during retrogression. However, a comprehensive study of the petrography, mineral chemistry, garnet water content, and Sm–Nd isotopic composition of eclogites from the Bixiling massif, Central Dabie Zone (CDZ), reveals significant modification of the Sm–Nd isotopic system in garnet as a result of retrogression. This problem constitutes a challenge for Sm–Nd dating of the Bixiling eclogites, with the Sm–Nd isochron ages of 218 ± 4 to 210 ± 9 Ma reported in the literature being younger than 226 ± 3 Ma, which is the generally accepted peak metamorphic age of the CDZ. Petrographic analysis reveals heterogeneity in colour within single fractured garnet grains. There are light‐pink garnet (Grt‐P) and red garnet (Grt‐R) types that possess distinct chemical compositions. Compared to Grt‐P, Grt‐R has higher Fe and andradrite contents but lower Al and grossular contents. Grt‐P also has lower water contents (15–35 ppm) than Grt‐R (34–65 ppm), which, together with the spatial association between Grt‐R and fractures, suggests that the colour change is related to fluid alteration. Grt‐P is an ultra‐high‐pressure (UHP) mineral, and Grt‐R is the product of the interaction between Grt‐P and a fluid during retrogression. Moreover, Grt‐R features lower Sm and Nd contents but higher Sm/Nd ratios than Grt‐P. The Sm–Nd isochrons defined by UHP minerals (Grt‐P+Omp+Rt or Grt‐P+Cpx+WR) from three eclogite samples yield consistent ages of 226.0 ± 3.8 Ma, 225.0 ± 3.9 Ma and 226.2 ± 6.9 Ma, which are identical to the peak metamorphic age of 226 ± 3 Ma for the CDZ. The retrogressed garnet (i.e., Grt‐R), omphacite and rutile, together define a pseudoisochron with younger ages of 218.9 ± 5.9 to 202.8 ± 4.8 Ma, which are geologically meaningless. The increase in the Sm/Nd ratio with constant or lower ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd ratios during the transformation of Grt‐P to Grt‐R was probably the cause of these younger ages.     

Spatial and temporal variability of 0‐ to 5‐m soil–water storage at the watershed scale

Dynamic relationships among rainfall patterns, soil water distribution, and plant growth are crucial for sustainable conservation of soil and water resources in water‐limited ecosystems. Spatial and temporal variation in deep soil water content at a watershed scale have not yet been characterized adequately due to the lack of deep soil water data. Deep soil–water storage (SWS) up to a depth of 5 m (n = 73) was measured at 19 sampling occasions at the LaoYeManQu watershed on the Chinese Loess Plateau (CLP). At a depth of 0–1.5 m, the annual mean SWS was highly correlated with rain intensity, and the correlation decreased with depth, but within the layers at 1.5–5.0 m, the changes in SWS indicated a lag between precipitation and the replenishment of soil water. Geostatistical parameters of SWS were also highly dependent on depth, and the mean SWS presented similar spatial structures in two adjacent layers. Temporal stability of SWS as indicated by mean relative difference, standard deviation of the relative difference (SDRD), and mean absolute bias error (MABE) was significantly weaker at the shallow than at deeper layers. Soil separates and organic carbon content controlled the spatial pattern of SWS at the watershed scale. One representative location (Site 57) was identified to estimate the mean SWS in the 1‐ to 5‐m layer of the watershed. Semivariograms of the SDRD and MABE were best fitted by an isotropic spherical model, and their spatial distributions were depth‐dependent. Both temporal stability and spatial variability of SWS increased over depth. This study is helpful for deep SWS estimation and sustainable management of soil and water on the CLP, and for other similar regions around the world.     

极地冰下生物地球化学过程研究进展

已有的研究结果表明:极地冰下存在生命活动的证据。生物地球化学过程以其独特的视角,从生物学和地球化学学科交叉的角度,对于诠释冰下环境微生物生存及其对全球气候的影响提供了一条新途径。目前对于冰下生命的研究多集中在温型冰川和多温型冰川,关于冷型冰川冰下环境的生物起源、生存条件、能源转化方式和生物体的空间分布特征及种属关系等研究均还处在起步阶段。在简要阐述冰下化学风化机理发展历程的基础上,对近年应用生物地球化学过程研究极地冰下环境的研究成果进行总结和分析。此外,针对该领域目前研究上的空白和热点,分别对利用生物地球化学过程研究冰下环境微生物生存和繁衍,冰下温室气体释放,重大古气候事件探索及星际生命探索等科学命题进行展望。