陆生植物氮同位素组成与气候环境变化研究进展

近年来,由于植物氮同位素组成(δ15N)记载了气候环境变化的信息,因而被广泛应用于全球变化研究中,成为古气候环境再造和了解现代气候环境变化信息的有力工具。然而,人们对气候环境引起的δ15N变化及其指示的气候环境意义并不完全清楚,这就有可能限制植物δ15N在古气候环境变化等领域研究中的应用。在概述植物氮同位素分馏和植物不同氮源的氮同位素分布的基础上,分析了温度、降水、大气CO2浓度和海拔高度等气候环境因子对陆生植物δ15N的影响以及它们的关系。指出了目前研究中存在的问题及其研究前景,认为在全球变化研究中利用植物氮同位素技术不仅可以重建古气候环境(如重建大气CO2浓度变化),揭示历史时期温度、降水的变化,而且还可以在一定的时间和空间上综合反映生态系统氮循环的特征。     

Research Progress in Responses of Modern Terrestrial Plant Carbon Isotope Composition to Climate Change

Global climate change has been one of the most concerned environmental problems in the world since the 1980s. Since stable carbon composition (¹³C) in plant tissues can record abundant information on climate changes, it has been widely used as an important climate proxy in global change studies and becomes a powerful tool for obtaining paleoclimate information, understanding paleoenvironment reconstruction and modern climate change, and predicting future climate trends. However, a lot of potential uncertainties have always involved in the reconstruction of paleoclimate and paleoenvironment by carbon isotope of the past period sediment or fossils. Among them, the most dominant uncertainty is due to our poor understanding of the relations between carbon isotope ratios of plants and climatic factors and the climatic and environmental significance indicated by modern plant ¹³C. This may limit the application of plant ¹³C in the study of climatic and environmental changes. Based on the Summary of plant ¹³C fractionation and carbon isotope distribution of different photosynthetic plants, the effects of environmental factors, e.g., temperature, precipitation, atmospheric CO₂ concentration, and altitude on terrestrial plant ¹³C and their relationships were reviewed in this paper, and the response mechanism of plant ¹³C to climate changes were also analyzed. Furthermore, the current existing problems and the future prospects in carbon isotope study were discussed. It is pointed out that strengthening some studies such as the response of C₄ plants ¹³C to climate environmental parameters, the transformation relation of different scale plant ¹³C, intersection and permeation of related disciplines, and various proxies and scientific method, will undoubtedly make us have a more accurate understanding of the climate history and eventually broaden the development of the field during the process of global change study by plant carbon isotope techniques.     

环青海湖地下水溶解性碳的时空变化特征

区域地下水溶解性碳的时空变化特征研究对于认识区域物质循环和能量传递及推动区域生态可持续发展具有重要意义。本研究在青海湖流域冻结期和融化期分别收集了地下水、河水和湖水样品,研究了环青海湖地下水在冻结期和融化期的溶解性碳特征,并探究了不同类型地下水的溶解性碳特征及其对不同冻融时期的响应,最后揭示了环湖区域不同水体的溶解性碳的差异特征及影响因素。结果表明：冻结期地下水、河水和湖水的溶解性无机碳（DIC）均相对高于融化期,溶解性有机碳（DOC）均相对低于融化期。地下水、河水和湖水的溶解性碳均主要以DIC为主,DIC在溶解性碳的占比高达92%。地下水的DIC平均含量在基岩裂隙水、水量中等和浅埋藏的水文地质条件下相对较高,DOC平均含量在基岩裂隙水、水量丰富和浅埋藏的水文地质条件下相对较高。地下水的DIC在湖滨平原砂砾石层、淤泥质砂层潜水和水量中等的水文地质条件下受冻融期影响较大,DOC在基岩裂隙水和水量贫乏的水文地质条件下受冻融期影响较大。湖水的DIC和DOC均远高于河水和地下水。河水的DIC在融化期和冻结期均低于地下水,DOC在融化期高于地下水,在冻结期低于地下水。     

河北省主要气象灾害时空变化的统计分析

根据1984~2011年河北省气象灾害统计数据和河北省气候影响评价资料,分析了河北省气象灾害灾次和灾情的时空分布特征。研究表明:河北省主要的气象灾害有暴雨洪涝、旱灾、雹灾、风灾和雷灾等5类,5类气象灾害存在明显的时空分布特征。河北省暴雨洪涝主要集中在河北省西北部,灾次比最大值0.038;冰雹灾情主要集中在张家口、承德以及位于太行山东麓的保定西部地区,灾次比最大值为0.027;干旱灾情主要集中在邯郸以及沧州南部,灾次比最大值为0.036;大风灾情主要集中在河北中部,高值中心在唐山北部,灾次比最大值为0.030;雷电灾情主要集中在秦皇岛、张家口以及石家庄,灾次比最大值为0.034。河北省暴雨日数分布与暴雨洪涝灾情分布的不一致表明气象灾害灾情除与致灾因子有关外,还与承灾体脆弱性密切相关。     

岷江上游流域环境脆弱性评价

以岷江上游流域TM遥感数据和地形数据为主要数据源,结合其他统计相关资料,尝试运用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)对复杂因素构成的脆弱性特征进行层次分解和重新构造,建立多目标要素的综合评价指标体系和模型。选取植被指数变化率、人口密度、地形起伏度、坡度及土壤类型5个要素作为评价指标因子,通过AHP确定各评价指标的权重,在Arc GIS平台下将各指标图层进行叠加分析,得出岷江上游区域环境脆弱性评价图,再根据环境脆弱性指数阈值分级,将研究区环境脆弱度分为5级。结果表明:岷江上游环境脆弱性表现较为强烈,自然因素和人文因素是造成该环境脆弱性的本质原因,该方法为岷江上游流域环境脆弱性模式和生态环境综合评价提供了一种定量分析的思路。     

高分辨率图像辅助提取高光谱图像端元

现有的端元提取算法大多是基于凸面单形体假设,对于非单一地物类型,利用这些端元进行丰度反演将会影响混合像元分解精度。本文提出一种利用高分辨率图像判断高光谱像元内是否为同一类型地物的方法。首先,利用图像分割程序对高分辨率图像进行分割,得到光谱均一的斑块矢量图,并叠加到高光谱图像上;然后,通过空间关系分析找出斑块内的高光谱像元,称其为准端元;最后,利用端元提取算法在这些准端元中进行端元提取。实验结果表明,该方法将端元提取结果的误差降低了20%左右。     

CORS环境下GPS RTK测量时的坐标系统及相互转换

GPS定位技术已经被广泛地运用并发展成为一个真正的三维测量工具。GPS CORS系统是GPS的连续运行参考站,是在一个城市、一个地区、或一个国家范围内,根据要求按一定距离间隔,建立常年连续运行的若干个固定GNSS参考站,组成的网络系统。本文通过对GPSRTK测量中遇到的不同坐标系统的分析,阐明了不同坐标系统之间数据转换的本质。结合在生产中使用的GPSRTK设备,说明了WGS-84坐标系向地方坐标系转换的一般过程和注意事项;对GPSRTK测量中遇到的不同坐标系统,进行理论上和实践上的研究,达到了预期效果,掌握了中海达V8GNSS RTK接收机在GPSRTK测量中的使用问题。     

基于比例整体最小二乘的GPS高程拟合

针对GPS高程拟合过程中GPS基线观测量和水准高程观测量含有误差且残差中误差不相同的情况,在整体最小二乘(TLS)基础上引入比例因子λ来确定残差中误差的大小,即比例整体最小二乘(STLS)。实例计算表明,STLS比TLS和LS能够得到更好的估计参数,高程异常值拟合精度也相应提高。     

经典测量平差模型等价性分析

对经典平差模型进行了较深入的分析和比较,在数学推导的基础上,附有参数的条件平差都可以转换成其他模型。在某种意义上说,附有参数的条件平差也可作为概括模型。     

基于GIS技术的我国大气可降水量分布研究

利用分布于全国范围内的125个气象探空测站点(每日8:00和20:00)的探空数据,应用数据库编程与GIS技术,对大气可降水量在全国的分布情况进行了分析,得到了2002年全年以及春夏秋冬4个季节(2001年12月和2002年1,2月作为冬季)的平均大气可降水量在全国的分布状况。对数据进行分析可知:在空间上,我国的大气可降水量总体呈东南多,西北及青藏高原地区少的分布状况。同时,由于地形组合状况的特殊性,导致四川盆地、天山北麓等地区的大气可降水量略高于其周围地区;在时间上,夏季的大气可降水量值较高,可达到62mm左右,冬季较少,而春秋季除局部地区外大气可降水量基本持平。