中国东北地区冬季气温趋势及反相模态分析

利用1951—2010年我国东北地区共97个台站的逐月气温资料,应用trend-EOF和EOF分析方法研究了我国东北地区冬季气温的趋势模态和反相模态及其影响因子。trend-EOF的结果表明,东北地区均为一致型的趋势变化,trend-PC1有明显的年代际周期变化和更长期的上升趋势变化特征。去除全球变暖信号后的EOF分析结果表明:第一模态仍为全区一致型的空间分布,而第二模态的空间分布呈现南北反相型的分布特征,是东北冬季气温变化模态中极为重要的一部分,对应的时间序列有明显的年际周期变化,前两个模态可以解释总方差80%以上的变化。东北地区全区一致的上升趋势是在全球变暖大背景下发生的,既是对全球变暖的局地响应,同时全球变暖也使大气环流发生了变化,西伯利亚高压减弱,纬向环流增强,导致了东北地区冬季气温全区的上升趋势。赤道东太平洋的异常海温对第二模态的出现具有一定的预示意义,当太平洋出现典型的厄尔尼诺年海温距平场分布特征时,东北南部较常年偏暖,北部地区却较常年偏冷。     

不同资料同化对登陆台风菲特(2013)短时预报的影响研究

为定量评估地面、探空、飞机报、卫星辐射亮温、雷达反射率及径向风等不同观测资料同化对台风预报性能的影响,本文以2013年严重影响我国的登陆台风菲特为例,利用WRF模式与GSI-3DVAR同化系统开展观测系统试验(OSE)研究,探讨了不同类型资料同化对"菲特"(2013)路径、强度、形势场和降水短时预报的相对贡献及可能影响机理。结果表明:(1)不同类型资料同化对模拟结果贡献程度有明显差别,其中探空、雷达反射率和飞机报对模拟结果有较大影响,分别"拒绝"这三种资料后模式模拟的高空各要素均方根误差分别上升约54.8%~62.0%、9.2%~16.5%和6.1%~6.4%。(2)对于不同的台风预报效果评估参数,各类资料的贡献率大小排序不同。对高空场和台风路径模拟影响较大的是探空和飞机报,对台风强度模拟影响较大的依次是雷达径向风、反射率、探空和飞机报,而对降水模拟影响较大的依次是雷达反射率、探空和飞机报。(3)各类资料对降水模拟的贡献率随时间变化不同。雷达反射率资料对降水的贡献随着模式积分时间明显下降,而飞机报、探空资料等对降水的贡献在模式积分3 h之后开始出现。(4)资料同化对降水模拟的改进与其对台风路径、水物质及强度模拟改进有关,因此影响高空场、台风路径和强度较大的雷达反射率、探空和飞机报资料,也是对降水模拟贡献较大的资料。     

地理要素的分布式空间近似查询处理方法

针对传统空间查询无法满足地理数据交互式可视化对处理时间要求的问题,以窗口查询为例,提出了一种空间近似查询处理方法。该方法包括预处理和查询两步:在预处理阶段,利用分布化的线简化算法对空间对象进行顾及误差的预处理采样,将采样过程及误差值用树型结构保存;在查询阶段,以豪斯多夫距离定义数据可视化的误差,进行误差可知的顶点即时采样与截取,从而实现针对可视化应用的高效的空间近似查询处理。在Hadoop集群上利用77GB的OpenStreetMap数据集进行了实验,证实了本方法的效力与效率。     

雄安新区：如何建成生态与创新之都

建设雄安新区,是千年大计、国家大事。为落实中央决策,我们突出强调将雄安建设成为生态与创新之都。来自地理学及人居环境科学领域的16位专家,以笔谈方式,对此开展了深入讨论。认为雄安新区的发展,应该坚持和秉承以下观念。一是宜居安全观,需要优化调控区域资源环境承载力,突出安全第一,切实防范洪涝灾害、环境污染等风险,以创建宜居宜业宜游的城市为目标,走全面宜居城市之路。二是生态城市观,应积极采用低碳生态技术,有机组织城市区域生态系统与空间布局,建设绿色基础设施系统,保证城市生态系统良性循环,走系统化的生态城市之路。三是创新核心观,应该以科技文化为灵魂,推进科技创新、文化创新与管理创新等全面创新,突出科技创新核心,建设新一代可持续发展的科技创新之都。四是区域统筹观,应从流域视角、区域一体化视角,统筹新区建设,注重区域协作,共享共生,互动互补,带动区域转型新型发展,走区域深度协同发展之路。五是文化城市观,重视历史文化保护与城市文化艺术发展,倡导文化包容与和谐,探索中华人文生态特色新型城市风貌,走文化特色城市发展之路。六是综合品质观,强调城市生态经济社会全面高水平发展,突出全面高质量与高标准发展理念,建立国际领先的质量标准体系与规范体系,发展智慧城市,全面加强综合质量监测评价与督察,结合文化品质追求,配套先进的社会公共设施与保障系统,走综合高品质发展之路。七是典型示范观,努力将雄安新区打造成生态创新的城市示范区和新型城市化的样板城市,促进京津冀建设生态与创新型世界城市群。     

地温示踪地表暖化过程中的气候变化和城市热岛效应

对日本熊本平原城区和郊区28口观测井温度进行测量,利用一维非稳定水－热流运移方程解析解反演地表温度变化率,同时与研究区域7个气象站气温数据进行对比验证。结果表明：1987－2012年研究区域城区地表温度增加1.51°C,近地表气温增加1.13°C;郊区地表温度增加0.81°C,近地表气温增加0.59°C。研究区域气候变化和城市热岛效应对地表暖化过程的贡献率基本一致,通过对城区和郊区地温进行测量分析,能有效量化区分两者对地表暖化过程的影响。     

中国海南：从经济特区到综合复合型自由贸易港的嬗变

海南自由贸易试验区与自由贸易港规划建设不仅是海南发展的需要,也是中国深化改革,扩大开放,实现经济转型以及应对国际竞争与挑战的重要措施与战略部署。相关研究就海南自由贸易试验区建设的必要性、可行性、模式与实施对策进行了初步分析。为构建自由贸易区的学术研究体系,完善海南自由贸易港规划建设的理论与实践,集中几位长期从事相关研究的地理、经济与规划学者,就海南自由贸易港的类型与功能、产业发展、空间结构、政策与监管以及风险防控等方面进行探讨,以期引起决策者与学术界的深入研究与探讨。     

基于地理探测器的区域土壤耕层有机碳含量 多元复合模型构建——以珠三角核心区为例

区域土壤耕层有机碳含量的精确测算,对于研究全球碳循环至关重要,但其影响因素多,空间变异性强,现有插值测算方法精度偏低。从提高测算精度出发,基于地理探测器技术,改进传统的协同克里格插值方法,构建多元复合模型进行区域土壤耕层有机碳含量的测算,并以珠三角核心区为例进行实际验证。结果表明：1）珠三角核心区土壤耕层有机碳含量空间变异与地形、水文、土壤和农田利用方式等有关,不同因素的贡献力存在较大差异,各因素贡献力（q统计量）在0.076~0.201之间,其中土壤理化性状与农田利用方式的贡献力大于地形、水文,区别不同因素的贡献力进行土壤耕层有机碳含量的精确测算应是客观要求。2）依照地理探测器分析结果,基于不同因素贡献力构建土壤耕层有机碳含量多元复合模型,插值测算精度明显提升,在珠三角核心区普通克里格、地理加权回归克里格和BP神经网络克里格的土壤耕层有机碳含量插值结果精度较多元复合模型下降16.62%、23.86%和37.33% 。由结果发现,多元复合模型突破了现有算法中辅助因素数量的局限,有效抑制了区域SOCC测算过程中的影响因素耦合噪声,降低了测算结果的不确定性。     

Biodiversity Assessment of Mammal and Bird Species from Camera Trap Data in Yanchiwan National Nature Reserve,Gansu Province,China

Camera traps serve as an important tool for monitoring species diversity. We used data from camera traps set for capturing snow leopards (Panthera uncia) in the Yanchiwan National Nature Reserve, Gansu Province, China, to assess species richness with respect to mammal and birds species. We also assessed survey efficiency for species detection, and conducted an initial analysis of species interactions. The survey effort of 10, 171 camera workdays yielded 2, 868 suitable animal image events involving 17 mammal and 20 bird species. Among these, the dhole (Cuon alpinus) is considered to be Endangered, the snow leopard and white-lipped deer (Cervus albirostris) Vulnerable, and the Pallas’s cat (Feli smanul), mountain weasel (Mustela altaica), Himalayan griffon (Gyps himalayensis) and cinereous vulture (Aegypius monachus) Near Threatened under the IUCN red list. Fourteen species were also listed as key protected wild animals according to China national standards. Both the rarefaction curves and richness estimators suggested our sampling for mammal and pheasant species is sufficient, while more survey efforts are still needed to detect other bird species. With a focus on the dominant species Eurasian lynx (Lynx lynx), occupancy models were used to estimate site use and detection probability for selected species, and to investigate predator-prey relationships between lynx on the one hand and woolly hare (Lepus oiostolus), pika (Ochotona spp.) and Tibetan partridge (Perdix hodgsoniae) on the other. We give recommendations on how to increase efficiency in camera-based species inventory and biodiversity monitoring.     

基于组网观测的那曲土壤湿度不同时间尺度的变化特征

利用第三次青藏高原大气科学试验的土壤湿度观测数据,分析了那曲多空间尺度组网观测的28个站2、5、10、20和30 cm 5个不同深度土壤湿度的季节变化和日变化特征,并对比讨论了土壤湿度站点间的差异。分析表明,各层土壤湿度均存在显著的季节变化。冬春季节,20 cm以上土壤湿度随深度变浅而减小。夏秋季节土壤湿度随深度增加而减小,并分别在7月上、中旬和9月出现两个峰值。10月以后进入土壤湿度衰减期。土壤温度和土壤湿度存在协同变化关系。在一定的温度范围内,土壤发生冻结-融化过程,引起土壤湿度变化。在太阳辐射加热下,土壤表层水分蒸发,进而影响土壤温度。不同观测站间土壤湿度差异较大,夏秋季离散性大于冬春季。不同季节土壤湿度的日变化存在差异。春季10 cm以上土壤湿度日变化明显,08-10时（北京时）达到最低,19-20时达到最高。夏季土壤湿度日变化较为平缓。秋季2 cm深度土壤湿度日变化明显。线性拟合结果表明,1、4、10月土壤湿度和土壤温度为正相关关系。但是在夏季,土壤湿度与土壤温度为负相关。站点间土壤湿度变化的离散性表明,多测站才能全面体现青藏高原某区域的陆面状态。文中结果为青藏高原地区土壤湿度卫星参数验证和数值模式参数化提供了多角度的观测依据。      

Anomalous Western Pacific Subtropical High during El Ni ?no Developing Summer in Comparison with Decaying Summer

The anomalous behavior of the western Pacific subtropical high(WPSH) in El Nio developing summer is studied based on the composite results of eight major El Nio events during 1979–2013. It is shown that the WPSH tends to retreat eastwards with weak intensity during the developing summer. The anomaly exhibits an intraseasonal variation with a weaker anomaly in June and July and a stronger anomaly in August, indicating that different underlying physical mechanisms may be responsible for the anomalous WPSH during early and late summer periods. In June and July, owing to the cold advection anomaly characterized as a weak northerly anomaly from high latitudes, geopotential height in East Asia is reduced and the WPSH tends to retreat eastwards slightly. By contrast, enhanced convection over the warm pool in August makes the atmosphere more sensitive to El Nio forcing. Consequently, a cyclonic anomaly in the western Pacific is induced, which is consistent with the seasonal march of atmospheric circulation from July to August. Accordingly, geopotential height in the western Pacific is reduced significantly, and the WPSH tends to retreat eastwards remarkably in August. Different from the developing summer, geopotential height in the decaying summer over East Asia and the western Pacific tends to enhance and extend northwards from June to August consistently, reaching the maximum anomaly in August. Therefore, the seasonal march plays an important role in the WPSH anomaly for both the developing and decaying summer.