聚焦长江大保护,推进江汉平原沿江湿地生态保护气象服务

万里长江,险在荆江。长江荆江段九曲回环,流域内河网密布、湖泊纵横,孕育出了典型的江汉平原沿江湿地生态环境。洪湖,是我国第七大淡水湖,湖北省第一大湖,“国际重要湿地”;天鹅洲麋鹿、白鳍豚国家级自然保护区,守护着两种国家一级保护动物;此外,“稻虾共生”、“双水双绿”、生态立体农业等湿地生态绿色农业发展模式均缘起江汉平原。江汉平原沿江丰富的湿地资源在发展农业、调节气候、涵养水源、净化水质、美化环境、维持生物多样性等方面发挥了极为重要作用,然而,随着气候变化和人类活动的影响,沿江湿地生态环境破坏与退化风险也突显出来,直接威胁长江流域生态安全,因此,迫切需要加强沿江湿地生态保护修复气象服务工作,助力长江大保护。荆州市气象局依托荆州农业气象试验站,长期关注湿地生态保护与湿地农业发展气象服务,近年来,通过开放合作、融合发展,与中国农业科学院、北京大学、浙江大学、武汉大学、中科院测量与地球物理研究所等单位联合开展湿地生态与农业气象服务关键技术研究,重点围绕气候变化对湿地生态与农业影响评估、生态功能修复气象评价、平湖湿地涝渍地开发、农业面源污染气象风险监测预报、稻田综合种养模式气象保障、湿地生态环境遥感监测评估、湿地生物多样性保护气象服务等方面进行了有益探索,取得了丰富的实践成果,发挥了气象职能作用。本期的主题为长江生态气象,主要汇总了荆州市气象局牵头成立的“江汉平原生态气象遥感监测技术协调创新中心”各成员单位在湿地生态与农业气象服务等方面最新研究成果,既有区域代表性,又可作为长江中下游地区乃至全国湿地生态保护气象服务工作的参考,服务“共抓长江大保护,不搞大开发,实现高质量发展”的战略部署。     

中国2010-2015年土地利用变化的时空格局与新特征（英文）

Land use/cover change is an important theme on the impacts of human activities on the earth systems and global environmental change. National land-use changes of China during 2010–2015 were acquired by the digital interpretation method using the high-resolution remotely sensed images, e.g. the Landsat 8 OLI, GF-2 remote sensing images. The spatiotemporal characteristics of land-use changes across China during 2010–2015 were revealed by the indexes of dynamic degree model, annual land-use changes ratio etc. The results indicated that the built-up land increased by 24.6×10~3 km~2 while the cropland decreased by 4.9×10~3 km~2, and the total area of woodland and grassland decreased by 16.4×10~3 km~2. The spatial pattern of land-use changes in China during 2010–2015 was concordant with that of the period 2000–2010. Specially, new characteristics of land-use changes emerged in different regions of China in 2010–2015. The built-up land in eastern China expanded continually, and the total area of cropland decreased, both at decreasing rates. The rates of built-up land expansion and cropland shrinkage were accelerated in central China. The rates of built-up land expansion and cropland growth increased in western China, while the decreasing rate of woodland and grassland accelerated. In northeastern China, built-up land expansion slowed continually, and cropland area increased slightly accompanied by the conversions between paddy land and dry land. Besides, woodland and grassland area decreased in northeastern China. The characteristics of land-use changes in eastern China were essentially consistent with the spatial govern and control requirements of the optimal development zones and key development zones according to the Major Function-oriented Zones Planning implemented during the 12 th Five-Year Plan(2011–2015). It was a serious challenge for the central government of China to effectively protect the reasonable layout of land use types dominated with the key ecological function zones and agricultural production zones in centraland western China. Furthermore, the local governments should take effective measures to strengthen the management of territorial development in future.     

新乡黄河湿地越冬大天鹅食性研究

2016年12月至2017年3月,采用粪便分析法,研究在新乡黄河湿地越冬的大天鹅(Cygnus cygnus)的食性组成。结果表明,大天鹅的越冬食物有14种;其中,芸薹(Brassica campestris)(又名油菜)是大天鹅越冬期间食用最多的食物,其在大天鹅粪便组成中所占比例为80.35%;马来眼子菜(Potamogeton wrightii)由于丰度较低,其在大天鹅粪便中的检出量逐渐减少,由2016年12月的12.94%逐渐减少到2017年3月的4.34%;续断菊(Sonchus asper)所占比例由2016年12月的8.82%逐渐减少到2017年3月的0.15%;菹草(Potamogeton crispus)仅在2017年3月被检出,所占比例为9.89%;大天鹅没有消化的小花山桃草(Gaura parviflora)的草籽仅在2017年1月被检出,所占比例为4.83%。与20 a前该地区大天鹅以水生植物为食的结果相比,大天鹅的食物组成发生了重要变化,可能原因是目前湿地中只生长着少量的马来眼子菜和菹草等沉水植物。根据以上对大天鹅食性的研究结果,可以在湿地保护区的陈桥宋源湖、青龙湖等水域人工种植菹草等冬、春季生长的沉水植物,在湖周边种植芸薹,为在此越冬的大天鹅提供充足的食物资源;另外,可以扩大水域面积,禁止垂钓、捕鱼,减少湖四周的道路,减少人为干扰,控制旅游开发,以保护越冬的大天鹅。     

东准库布苏南岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb测年

LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示,库布苏南花岗闪长岩形成时代为(287±2)Ma,MSWD=0.15,包体年龄为(286±3)Ma,MSWl3=0.22,两者在误差范围内完全一致,表明花岗闪长岩和暗色微粒包体是同时代形成的.包体是岩浆混合作用的产物.是过冷的镁铁质岩浆混入到中酸性岩浆中经快速冷凝的结果.在岩浆混合过程中,基性的包体岩浆和中酸性的寄主岩浆通过化学扩散发生成分交换,使包体受到了花岗闪长质岩浆的改造和同化.这可能就是库布苏南花岗闪长岩及其包体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄相同的原因所在.库布苏南花岗闪长岩形成的时代属于东准噶尔后碰撞深成岩浆活动的范围330～265Ma,略晚于东准噶尔乌伦古河碱性花岗岩和卡拉麦里碱性花岗岩的形成时代(300 Ma左右),均为准噶尔周边地区后碰撞岩浆活动的产物,其形成和演化标志了准噶尔地区后碰撞幔源岩浆底侵作用导致大陆地壳垂向生长的过程.     

国家地理信息公共服务平台“天地图”的关键技术与工程实践

网络地理信息服务是信息化时代地理信息公共服务的重要手段。国家测绘地理信息局2011年1月正式发布国家地理信息公共服务平台"天地图",有效推进了全国地理信息资源共享与广泛应用。本文介绍了"天地图"的建设背景、关键技术解决方案、应用成绩,并讨论了下一步工作重点。     

一种面向CPU/GPU异构环境的协同并行空间插值算法

CPU/GPU异构混合系统是一种新型高性能计算平台,但现有并行空间插值算法仅依赖CPU或GPU进行加速,迫切需要研究协同并行空间插值算法以充分利用异构计算资源,进一步提升插值效率。以薄板样条函数插值为例,提出一种CPU/GPU协同并行插值算法以加速海量激光雷达（light detector & ranger,LiDAR）点云生成数字高程模型（DEM）。通过插值任务的分解与抽象封装以屏蔽底层硬件执行模式的差异性,同时在多级协同并行框架基础上设计了Greedy-SET动态调度策略,策略顾及底层硬件能力的差异性,以实现异构并行资源的充分利用和良好负载均衡。实验表明,协同并行插值算法在高性能工作站上取得19.6倍的加速比,相比单一CPU或GPU并行算法,其效率提升分别达到54%和44%,实现了高效的协同并行处理。     

培养创新能力的学科竞赛体系构建

空间信息与数字技术是一门创新性、实践性都很强的专业,涵盖了地理、测绘和计算机等的相关知识;学科竞赛有常规教学不可及的创新教育功能,对培养学生创新实践能力有举足轻重的作用。针对近年来学科竞赛中显现的问题,该文以厦门理工学院空间信息与数字技术专业为例,提出了以创新能力培养为导向的多层次学科竞赛保障体系。结合培养方案和专业建设,面向不同学习阶段学生的知识结构,具体给出了不同参赛层次。将学科竞赛贯穿大学教育始终,反馈并丰富实践教学,切实培养大学生的创新精神和实践能力。     

1949-2015年中国典型自然灾害及粮食灾损特征

中国是一个自然灾害频发的国家,研究其自然灾害演变特征及粮食灾损规律,对实现中国社会经济可持续发展、解决中国粮食安全问题具有重要意义。本文先基于Python语言编程获取1949-2015年中国31省市自然灾害造成的受灾、成灾、绝收面积,构建灾害强度指数分析不同灾种的时序特征分异,利用趋势分析、ESDA方法分析不同灾种在省域空间的分布特征及冷热区;再获取1949-2015年粮食种植数据,通过粮食灾损估算模型、定义粮食灾损率、地理空间探测器,计算并检验中国粮食损失时空特征及分异性。结果表明：① 相比受灾面积曲线,本文构建的灾害程度指数能够更好揭示自然灾害时序演变特征;② 1949-2015年期间中国两大主力灾害（洪灾、旱灾）交替出现,未来5~10年以洪灾为主;③ 灾种排序旱灾>洪灾>风雹>低温>台风,其中旱灾、洪灾受灾占比过半;④ 省域不同灾种间空间趋势变化特征明显,区域受灾面积东部>西部,北部>南部,且北部灾种单一、南部多灾并发;⑤ 自然灾害受灾总和、旱灾、雹灾、低温空间上全局自相关性不显著,呈随机模式分布,洪涝、台风在空间分布上具有显著的全局自相关性,呈集聚模式;⑥ 1949-2015年灾害、灾损量、灾损率整体时序趋势呈现先升后降,2000年为临界点,空间分布具有异质性,单因子解释力度差异显著,多因子交互均呈非线性增强关系,胡焕庸线两侧冷热点分布呈两极化且其重心向北迁移。建议政府加强除旱减雹（西北）、除旱排内涝（东北）、排涝防冻（中部）、排涝预台（东南沿海）等工程技术措施;同时西北（环境恶劣）、东北（中国粮仓）应作为防灾减灾重点保护区,制定专项保护方案,以保证中国粮食丰产增收。     

末次冰消期以来冰岛周边海域古海洋环境及海冰研究进展

冰岛位于北大西洋北部地区,是对全球气候变化最为敏感的区域之一,对其周边海域古海洋环境的深入研究是全球气候变化研究的重要组成部分。海冰的大面积分布是该地区的显著特点之一,对全球气候系统产生较大的影响意义。此外,冰岛周边海域大量火山灰沉积,也为古海洋环境研究提供了可靠的年代资料。本文以冰岛为中心,回顾了冰岛周边海域末次冰消期以来古海洋环境及海冰研究的现状,探讨了该海域不同记录之间的差异,并通过分析末次冰消期以来古环境研究的不足,提出了相应的展望。     

基于TM影像的哈尔滨市主城区绿地降温作用研究

选取2001年、2005年、2013年和2015年的4期同季TM影像为数据源,利用单窗算法反演哈尔滨市主城区地表温度,以SPOT影像为数据源提取30块城市绿地斑块,将地温空间格局与城市绿地斑块进行空间耦合分析,以揭示绿地对城市热岛地温格局的干扰影响。结果表明：从空间上看,哈尔滨市主城区热岛效应显著,主城区分布着大面积高温区和次高温区,极高温区则呈点状、面状或带状孤岛型分布特点;从动态上看,城市热岛的空间格局呈现从城市中心的老城区逐渐向外围新开发建设区域扩展的特点。绿地斑块内部平均温度除与自身特征有关外,还与其空间布局和周边景观格局相关。绿地斑块降温程度和降温范围与绿地斑块面积呈正相关关系,与绿地斑块形状指数呈负相关关系,绿地降温范围与绿地斑块周长呈正相关关系。当绿地斑块面积为0.055 km²时,绿地斑块对周边温度的降温效率较好,当绿地斑块面积在0.070 km²时,绿地斑块对周边降温的面积效率较好。