过去千年中国不同区域干湿的多尺度变化特征评估

依据近年发表的新成果,对中国过去千年干湿的年至百年尺度变化特征进行了总结梳理与对比分析,综合评估了20世纪干湿变幅的历史地位。主要结论是：① 根据历史文献记载重建的东中部各区干湿序列在1400年以后均达高信度,但其前因存在记录缺失,仅有半数时段的重建结果达高信度。在东北及内蒙古东部,根据不同地点湖沼沉积物记录揭示的区域干湿百年尺度变化特征在多数时段不一致。在西部的黄土高原、河西走廊、新疆中北部、青藏高原东北部和东南部等地区,利用不同地点树轮资料重建的干湿序列显示的干湿变化特征在区内一致性高。② 过去千年中国各地干湿变化均存在显著的年际、年代际和百年尺度周期。其中准2.5 a、60~80 a和110~120 a等尺度的周期为所有地区共有;3.5~5.0 a、20~35 a等尺度周期则主要发生在东北、东中部地区、黄土高原和青藏高原;而准45 a周期则只发生在东北和东中部地区（均超过90%信度水平）;各区域间的干湿变化位相并不同步。③ 尽管已发现青藏高原东北部20世纪很可能是过去3000 a最湿的世纪之一,但其他大多数区域的重建结果显示：20世纪的干湿变幅在年代际尺度上均未超出其前各个时段的变率范围。     

清代西南地区森林空间格局网格化重建简

基于遥感土地利用数据和全球潜在植被数据,确定了中国西南地区土地垦殖前森林植被可能的分布范围,并通过量化地形（海拔、坡度）和气候生产潜力（光照、温度、水分）与农林地分布间的关系,构建了土地宜垦性评估模型和历史森林面积网格化分配模型,重建了清代西南地区5个时点、分辨率为10 km×10 km的森林空间格局。结果表明：①本文设计的森林空间格局网格化重建方法具有一定的可行性,其结果能较好地反映森林变迁历史过程的基本特征;②西南地区森林覆被率从雍正二年（1724年）的54.7%下降至宣统三年（1911年）的27.8%,其减少地区主要分布在四川盆地、云南中南部以及贵州大部;③从网格占比的变化趋势看,1724-1911年,西南地区森林覆被率小于10%的网格占比上升了约31个百分点,而覆被率大于80%的网格占比则下降了约13个百分点。     

基于《己酉被水纪闻》重建1849年上海梅雨期及其降水量

私人日记是重建历史时期高分辨率降水量序列的重要信息源.根据清代姚济所著的<己酉被水纪闻>中记录的上海(松江)1849年6月下旬至7月中旬逐日天气记录,辅以<清代长江流域西南国际河流洪涝档案史料>中的记载,确定了上海在大涝的1849年的入、出梅日期和梅雨期长度以及梅雨量,并重建了上海该年6月下旬、7月上旬、7月中旬以及整...     

中国东部夏季降水的年代际变化格局——观测与CESM控制试验模拟结果的对比

根据1961-2005年中国东部389站的夏季降水观测资料,以及通用地球系统模式（the community earth system model,CESM）在固定边界条件驱动下的650年控制试验模拟结果,采用经验正交函数分解和功率谱分析等方法,辨识了中国东部夏季降水年代际变化的主导格局。观测分析与CESM的控制试验模拟结果均表明：中国东部夏季降水年代际变化的主导空间型为“南北反相”（大致以淮河流域为界）和由南到北的多带相间分布（长江流域、东北同相但与华南、华北反相）格局。对比证明：在无任何外强迫变化下,CESM可模拟出观测到的1961-2005年中国东部夏季降水年代际变化的主导空间型和相应的时间位相转折特征。这为深入辨识区域降水年代际异常的主控因子,分析气候系统外强迫变化和内部变率对中国降水年代际变化的影响机制提供了重要依据。     

1982-2006 年中国东部春季植被变化的区域差异

分析了中国东部1982-2006 年4-5 月归一化差值植被指数(NDVI) 的空间格局和变化趋势空间分布,通过聚类分析辨识了植被活动变化过程的主要模态,并探讨了他们与温度和降水变化的相关关系。结果表明：(1) 多年平均的春季植被活动呈现南强北弱的分布特征,由强到弱的过渡带大约位于34°~39°N;(2) 1982-2006 年,华北平原、呼伦贝尔草原和洞庭湖平原的春季植被活动呈显著增强的趋势,其中华北平原NDVI 增速高达0.03/10 年(r² = 0.52;p <0.001),长三角和珠三角地区则呈显著减弱的趋势,其中长三角地区NDVI减速达-0.016/10 年(r² = 0.24;p = 0.014);(3) 1982-2006 年春季植被活动变化过程的区域差异鲜明,并呈现层次性特征,首先是长三角和珠三角与其他地区的差异,前者呈减弱趋势,后者呈增强趋势,其次是呼伦贝尔草地、华北以及江南—华南地区与东北地区、内蒙古东部和东南部及长江下游地区的差异,前者持续增强,后者以1998 年为分界点先增强后减弱,再次是各个模态年际变率的差异;(4) 半湿润—半干旱的草地和农田区植被活动与降水量变化显著正相关,半湿润—湿润的森林区植被活动与温度变化显著正相关,温度或者降水最高能解释NDVI 60%的方差。     

中国东北地区过去300年耕地开垦导致的碳收支

准确估算土地利用/覆盖变化导致的碳收支,有助于准确理解人类活动的环境影响,评估土地利用/覆盖变化对碳循环和区域气候变化的影响,为辨识历史碳排放责任提供科学参考.采用基于历史文献建立的较高空间分辨率的历史土地覆盖数据,利用簿记模型对东北地区过去300年来耕地开垦导致的碳排放量进行了估算.主要结论如下:(1)东北地区经历了大规模的移民和土地开发,全境约26%的土地被开垦为耕地,其中38%的草地被开垦,20%的森林和灌丛被开垦.(2)1683~1980年开垦导致的碳排放量高值和低值分别为2.55和1.06 Pg C,适中的估计值为1.45 Pg C,其中土壤碳库是较大的排放源,植被碳库排放量占总碳排放量的份额不到1/3.(3)黑龙江、吉林和辽宁3省耕地开垦的碳排放量差异显著,黑龙江省碳排放量最大,其次是吉林省,辽宁省碳排放量最小.(4)森林开垦的碳排放量相对较高,其次是草地,沼泽和灌丛的碳排放量相对较小.数据精度分析表明,采用较高空间分辨率的耕地数据,可以进行碳收支分县估算,提高数据精度.与前人研究结果相比,本研究碳排放估算结果较低,主要原因是土地利用数据精度的提高和生态系统分类的细化.     

1982～2006年中国东部植被覆盖度的变化

陆地植被是影响地表水热通量,乃至气候的重要因素,植被覆盖度是气候模式（陆面过程模型）中的关键参数。为更全面认识中国东部植被覆盖度变化的时空特征,以便于今后研究陆地植被变化对气候的反馈效应,利用NOAA AVHRR-NDVI数据集,采用像元二分模型法,计算了中国东部（105°E以东）1982～2006年的植被覆盖度,并对其空间分布特征与时间演变过程进行了分析。结果表明：（1）研究区多年平均植被覆盖度为0～84.2%,呈现南高北低、东高西低的空间分布特征,南北差异在冬季最大,夏季最小;（2）森林、灌丛、农业植被和草原的年平均植被覆盖度依次减小,分别是49.9%、44.7%、40.4%和31.1%,并且植被覆盖度的季节变幅也依植被类型而异,其中森林的季节变幅最大,达31.5%,其次是灌丛,为27.7%,草原的季节变幅最小,为15.3%;（3）1982～2006年中国东部超过74%的地区植被覆盖度呈增加趋势,其中黄淮海平原、关中地区以及东北平原增幅相对较大,前两个地区主要表现为春季和冬季增加,后一地区则主要表现为夏季和秋季增加;在植被覆盖度降低的区域中,长三角、珠三角的降低趋势最强。上述结论为进一步研究中国东部地-气相互作用提供了科学基础。     

车载无人机在测绘应急保障中的应用

为使应急测绘在重大自然灾害和公共灾害事件的救灾工作中发挥更好的作用,国家测绘地理信息局及直属局已购置了车载无人机。通过多次试验与实际应用,实践证明了车载无人机不仅保证了测绘应急保障中数据的获取,还提高了数据的处理和应用效率。本文对应急测绘技术体系、无人机发展概况、车载无人机测绘应急系统、测绘应急保障的意义与必要性等内容进行了阐述。     

19世纪末黑龙江省的耕地覆盖重建

揭示过去100年尺度上的土地利用/覆盖变化是认识人类活动对气候和环境影响的基础。本文在充分吸收既有成果的基础上,利用历史文献中的县(府、州、厅)级耕地面积记录,通过构建综合聚落、地形和水系信息的垦殖倾向指数模型,在1 km×1 km像元尺度上重建了黑龙江省19世纪末的耕地覆盖,并与基于卫星遥感反演的2009年的耕地覆盖进行了对比。结果表明,黑龙江省19世纪末的耕地总面积为25397.00 km~2,主要分布于中南部,其中在海伦市、巴彦县、五常市、呼兰区、双城市、望奎县有集中分布;2009年的耕地面积为163808.70 km~2,广布于西南部、中南部和东北部。20世纪期间,黑龙江省耕地面积增加了138411.70 km~2,与之对应,垦殖率由5.60%增加至36.20%,增幅为30.6%。这意味着,20世纪农业开垦改变了黑龙江省30.6%的自然地表性质,其中,大约60962.00 km~2(约占新增耕地的44.00%)来自对森林的开垦,这部分新增耕地主要出现在东北部和西部边缘地区。本文的重建结果为进一步研究20世纪农业垦殖的气候、生态和环境效应提供了高分辨率的基础数据。     

1982~2011年北半球中纬度秋季植被绿度变化的主要模态

利用系统聚类方法和经验正交函数分解（EOF分析）2种方法,分别提取了北半球中纬度地区1982~2011年秋季（9~11月）归一化差值植被指数（NDVI）变化的主要模态,辨识了植被绿度变化的区域差异;并采用奇异值分解（SVD）的方法,综合时间和空间2个维度上的变异信息,揭示了植被绿度变化的气候背景。结果表明,北半球中纬度秋季植被绿度变化有2种基本模态,一种是持续增加模态（模态I）,该模态广泛分布于北美大陆、亚欧大陆的北半部（大约在55oN以北）和东西两端,NDVI平均增速为0.014/10a;另一种是趋势转折模态（模态II）, NDVI先增加,后减少,转折点大致出现在1994年,该模态主要出现在亚欧大陆中部,NDVI变化的平均速率分别是0.027/10a和-0.017/10a,其中以40oE~80oE最为典型。植被绿度变化与温度变化的时空特征基本一致。模态I区域的温度变化以持续性升高为主要特征,模态II区域的温度变化则以先增加后降低为主要特征,转折年份与NDVI变化的转折年份基本一致。SVD分析的第一模态NDVI与温度的时间系数相关系数为0.82,第二模态为0.92。由此表明,植被绿度变化主导模态可能由温度变化模态所致,在区域-大洲尺度上,温度变化的区域差异导致了秋季植被绿度变化的区域差异。