西安城市扩张及其驱动力分析

随着人口的增长与经济的发展,尤其我国西部城市在西部大开发的背景下,大中城市的扩张十分明显,深刻地影响城市周边的生态环境。如何快速准确地获取城市扩张信息,并分析其驱动力机制,对于指导城市规划,优化西部生态环境与可持续发展都具有十分重要的意义。作者分别采用了监督分类法和归一化裸露指数 (NDBI) 法提取了西安市的城市边界信息,并对二者进行对比分析,认为监督分类法提取的城市边界信息较为准确。在此基础上通过对相关统计资料的分析,认为西安市城区快速扩张与西部大开发以来西安市固定资产投资额的大幅增加以及经济的快速发展有密切的关系,此外人口的增加、交通等基础设施的发展也是重要的驱动因素。     

空间分辨率对总初级生产力模拟结果差异的影响

利用模型分析气候变化对陆地生态系统功能的影响,是当前全球变化生态学的研究热点,然而模型模拟不确定性来源之一就是空间异质性的问题。空间异质性是尺度的函数,基于气象和遥感数据驱动的生态系统过程模型（BEPS模型）,分别模拟2003-2005年中国生态系统通量观测与研究网络（ChinaFLUX）长白山站、千烟洲站、海北站及当雄站在1 km和8 km空间分辨率下的总初级生产力（GPP）的时间动态变化,并结合土地覆盖类型及叶面积指数(LAI)的差异,探讨两种空间分辨率输入数据对GPP模拟结果的影响。结果表明：① 差异性主要是由于8 km范围内混合像元导致LAI的不同,4个站点月均差异值分别为0.85、1.60、0.13及0.04;② 两种空间分辨率均能较好地反映各站点GPP的季节动态变化,与GPP观测值的相关性R²为0.79~0.97 (1 km)、0.69~0.97(8 km),月均差异值为11.46~29.65 gC/m²/month (1 km)、11.87~24.81 gC/m²/month (8 km);③ 4个通量站点在两种空间分辨率下的GPP月均差异值分别为14.43,12.05,4.79,3.22 gC/m²/month,不同空间分辨率的模拟结果在森林站的差异大于草地站,且生长季的差异大于非生长季。因此,模型在模拟大尺度、长时间序列GPP时,为了提高模型模拟效率,适度降低空间分辨率是可行的,但应尽量减小低空间分辨率对于森林生态系统以及生长季GPP模拟上的误差。     

新疆城市化与经济发展协调性分析

从新疆自20世纪80年代以来城市化水平与经济发展水平、产业结构的变化的吻合度或偏离度，来论述新疆的城市化水平是否与经济发展相协调，求证新疆城市化与经济发展水平之间的相关关系，并预测城市化率；剖析新疆城市化滞后于经济发展的原因，提出新疆正处于城市化由初期向快速发展期的过渡阶段，加快城市化的关键是推进工业化。     

甘肃酒泉荒漠戈壁灌木群落优势物种生态位特征

了解物种利用资源和占据生态空间的能力,对维持完善和科学保育荒漠戈壁植物群落的多样性具有重要意义。在综合反映各生态因子作用的群落类型和海拔梯度组合而成的两条资源轴上,测度分析了甘肃酒泉荒漠戈壁灌木群落主要优势种的生态位特征。结果表明：(1)在群落类型和海拔梯度两条资源轴上,红砂（Reaumuria songarica）、泡泡刺（Nitraria sphaerocarpa）和合头草（Sympegma regelii）的重要值和生态位宽度均较大,说明这些物种适应能力强,能够较好地利用环境资源,分布范围大,作为荒漠戈壁灌木群落中的广域种具有重要的生态地位和作用。(2)荒漠戈壁优势物种间的生态位重叠值多数较小,在群落类型和海拔梯度资源轴上生态位重叠值小于0.5的分别占总种对的62.63%和77.89%。生态位宽度大的物种之间一般生态位重叠值较高,物种利用资源能力强且存在竞争关系;然而,生态位宽度较小的物种与其他物种之间的生态位重叠程度较低,不同物种在环境资源的需求上产生互补,可以和谐共存;生态位宽度小的物种之间生态位重叠值仍较高,物种分布呈斑块现象;因此,生态位重叠与生态位宽度之间无显著相关性。(3)荒漠戈壁优势物种间总体表现为不显著的正关联,表明该植被群落结构及其物种之间处于稳定共存的状态。     

东中部地区城市人口、经济与城市建设用地的非均衡与协调性分析

基于2000、2015年中国东中部地区261个地级市统计与土地利用数据,运用空间自相关模型,变异系数和三元协调度模型分析其城市人口、GDP和城市建设用地的空间集聚态势和非均衡变化过程,揭示人口城市化与土地城市化的协调程度。结果显示：（1）城市人口、GDP和建设用地的Moran’s I指数均为正值且2015年的值大于2000年的值,显示出明显的空间集聚特征,且在2000—2015年集聚特征不断加强;（2）城市人口密度和人均GDP的变异系数分别从2000年的1.38和0.91下降到2015年的0.96和0.70,地均GDP从1.32上升到1.77,表明城市人口密度和地均GDP的差异在逐步减小,但地均GDP的不均衡性却在增大;（3）2015年,共有171个地级市城市用地规模增长弹性系数小于1.12且人均城市用地小于115m²,但有104个地级市地均GDP在1000元/m²以下,表明虽然绝大部分地级市城市化规模和速率都在可控范围之内,城市用地经济产出仍然相对较低;（4）90%以上地级市的城市人口、GDP和城市建设用地三者在两个研究时间段内处于协调发展状态。     

明安图射电频谱日像仪图像的强度定标方法

明安图射电频谱日像仪(Mingantu Spectral Radioheliograph, MUSER)能够在0.4--15GHz超宽频带内实现高时间、高空间、高频率分辨率的太阳射电成像. 而射电亮温度是描述太阳物理过程的一个重要的参数, 在研究不同射电辐射机制、太阳磁场以及太阳爆发过程中非热粒子加速等问题上有着非常重要的作用, 因此必须对MUSER观测的图像进行亮温度定标. 将介绍一种适用于射电日像仪图像强度定标的方法. 太阳射电图像中包含着太阳圆盘的结构信息, 利用射电日像仪短基线的可视度函数拟合第一类贝塞尔函数, 可以得到图像中宁静太阳圆盘的射电半径和强度, 再利用瑞利-金斯定律和每天的太阳射电流量可以计算得到每天图像的定标因子$G_c$, 从而实现对MUSER图像强度的定标. 将该方法应用到MUSER的实际观测数据中, 包括宁静太阳和有太阳射电爆发等不同的情况, $G_c$的误差基本不超过10%, 得到的宁静太阳亮温度与其他宁静太阳的结果具有较高的相关性, 表明了此方法的可行性和有效性.     

陆表自然和人文要素相互作用——“全球变化及应对”重点专项研究进展

在国家重点研发计划支持下,项目提出了陆表不均一性检测和订正的新方法,解决了渐变型不均一性检测和订正的难题,构建了中国地表太阳辐射、气温、地温、风速和降水等参数均一化站点和格点数据集,修订了关于中国地表风速变化趋势、增温格局及其形成机制的结论。融合多源数据,构建并验证了千米级、流域级或县域级的电厂、人口、生物质能、取水量、氮排放、二氧化碳排放等影响自然系统的关键人文要素历史和未来预估数据集。构建了未来关键人文要素情景,研制了碳中和目标下甲烷和氧化亚氮排放情景和用于驱动全球模式的未来情景,预估了中国碳中和战略的实施对全球变暖的减缓作用,发现中国碳中和对远期和中期全球变暖的减缓作用显著。给出了中国各省份水体氮排放安全阈值及超越时间,阐明了中国粮食产量与氮施肥的关系,提出了在保障粮食安全的前提下减少水体氮排放的有效途径,指出重构城乡养分循环体系是同时保障粮食安全和恢复水质的必要途径。发现全球饱和水汽压差的年际变化与大气二氧化碳浓度上升速率的年际变化显著相关,阐明了饱和水汽压差变化在调控生态系统生产力中的重要角色以及多因素耦合作用在生态系统生产力变化中的复杂影响。建议更全面细致地评估中国各种碳中...     

Impacts of native vegetation on the hydraulic properties of the concentrated flows in bank gullies

To quantify the impacts of native vegetation on the spatial and temporal variations in hydraulic properties of bank gully concentrated flows, a series of in situ flume experiments in the bank gully were performed at the Yuanmou Gully Erosion and Collapse Experimental Station in the dry-hot valley region of the Jinsha River, Southwest China. This experiment involved upstream catchment areas withone-and two-year native grass(Heteropogon contortus) and bare land drained to bare gully headcuts, i.e., Gullies 1, 2 and 3. In Gully 4, Heteropogon contortus and Agave sisalana were planted in the upstream catchment area and gully bed, respectively. Among these experiments, the sediment concentration in runoff in Gully 3 was the highest and that in Gully 2 was the lowest, clearly indicating that the sediment concentration in runoff obviously decreased and the deposition of sediment obviously increased as the vegetation cover increased. The concentrated flows were turbulent in response to the flow discharge. The concentrated flows in the gully zones with native grass and bare land were sub-and supercritical, respectively. The flow rate and shear stress in Gully 3 upstream catchment area were highest among the four upstream catchment areas, while the flow rate and shear stress in the gully bed of Gully 4 were lowest among the four gully beds, indicating that native grass notably decreased the bank gully flow rate and shear stress. The Darcy–Weisbach friction factor(resistance f) and flow energy consumption in the gully bed of Gully 4 were notably higher than those in the other three gully beds, clearly indicating that native grass increased the bank gully surface resistance and flow energy consumption. The Reynolds number(Re), flow rate, shear stress, resistance f, and flow energy consumption in the gully beds and upstream areas increased over time, while the sediment concentration in runoff and Froude number(Fr) decreased. Overall, increasing vegetation cover in upstream catchment areas and downstream gully beds of the bank gully is essential for gully erosion mitigation.     

1978年以来广州市居民职住地选择行为时空特征与影响因素的代际差异

1978年以来,中国体制改革重塑了个体日常时空行为及其在生命过程中的活动轨迹,但鲜有文献解析长时间序列下不同代际群体对职住政策调整做出的响应及其代际差异。基于时间地理学视角与代际差异理论,将广州市微观个体职住地变动历程与代际问题相结合,利用问卷调查分析1988年和1998年居民职住制度改革前后,不同代际居民职住地变迁行为时空特征及其影响因素的结构性差异。结果发现：① 在居住地和就业地变迁方向方面,各代际居民住房迁出地主要集中于老城区,就业地变迁围绕两个城市中心,形成由老城核心地域向内城、近郊扩散的变迁过程。② 职住地距离变化方面,居民平均职住距离由1988年之前的4.91 km增至1998年之后的6.46 km,20世纪90年代出生居民（简称90后,下同）的职住分离度大于其他群体。③ 在职住地变迁率方面,住房商品化和就业社会化极大地增加了居民职住地选择自由度,60后和70后在1998年之后的迁居率分别为113.16%与112.33%,就业地变迁率分别为148.68%与197.26%,二者都远高于住房改革前的比例。④ 驻留时长方面,职住自由化使得驻留时长明显缩短。60后变化最为明显,该群体在一个居住地的居住时长由1988年以前的14.43年缩至1998年以后的5.43年,就业地驻留时长由12.43年降至3.95年;80后与90后在1998年以后的职住地驻留时长明显较短,70后相对较长。⑤ 能力、组合及权威制约中的房价、婚姻状况、学历、福利分房及下岗等因素对职住地变迁表现出明显代际差异,因子女上学及同事关系等组合制约对就业地变迁无显著群体差别。     

气候系统预测:基础创新和集成应用

随着全球变暖,极端天气气候事件增强,天气气候灾害造成的损失也愈发严重。当前气候预测的准确性远远不能满足社会需要,气候系统预测理论和方法面临着众多挑战性问题。为提档气候预测科学水平和准确率,由南京信息工程大学和中山大学承担的“气候系统预测研究中心”获得国家自然科学基金基础科学中心项目支持(2021年1月—2025年12月)。在该项目执行的前三年,项目团队开展了大量深入系统的研究,并取得了若干重要进展:1)揭示了气候系统的若干关键变化、驱动力和机制;2)剖析了海-陆-冰-气相互作用对我国重大极端气候事件的影响;3)在气候系统数值模式研发和预测系统集成方面取得重要进展;4)发展了延伸期-S2S-年代际的气候系统预测理论和方法。本文对这些进展作了扼要介绍,并针对气候与环境变化归因、古今气候环境研究融合、跨时空气候系统变异和极端气候、人工智能与气候科学、年代际预测和风险应对体系等关键科学问题做了展望。