变化背景下的当代中国自然地理学——2017全国自然地理学大会述评

面对变化中的全球环境以及变化中的学科热点,以“变化背景下自然地理学新发展与新挑战”为主题的第一届全国自然地理学大会于2017年11月20-22日在南京召开。聚焦地理学与可持续发展、自然地理要素与过程集成、空间数据挖掘与系统决策等当代自然地理学研究的前沿内容,通过学科前沿理论的凝练,引导自然地理过程研究的继续深化;依托理论与方法创新;在典型流域、区域实现了自然地理过程的初步集成,切实服务于人地耦合视角下的可持续社会决策。深化自然地理学分支学科的过程研究、推进综合自然地理学的发展、提升陆地表层系统观测和模拟水平,将有助于进一步巩固自然地理学在地理科学学科体系中的基础学科地位,为满足国家重大战略需求和全球可持续发展作出重要的学科贡献。     

天津地面相对湿度资料的非均一性检验及订正

研究中利用NCEP/DOEAMIP-ⅡReanalysis(R-2)比湿再分析资料和基础观测资料两种参考序列,对天津历史月平均相对湿度数据中存在的非均一性因素进行了检验和订正。结果显示,有9个地面站的相对湿度序列存在显著断点,占台站总数的69%。查阅台站元数据得到导致其突变的主要原因是自动站业务化,其次为迁站和仪器变更。从订正量来看,负订正量比例约占96. 3%,其中分布范围在-5.0%～-1.5%,约占总订正量的80%以上。对比分析订正前后月平均相对湿度序列的方差和趋势变化,均一性订正基本修正了非均一性因素造成的突变影响,减缓相对湿度序列长期出现异常偏干的趋势变化。同时,与朱亚妮等(2015)研制的同类数据产品误差分析发现,两类数据的误差平均值较小,但由于一些主观因素影响使得个别台站MAE、SE误差值达到3. 0%以上,造成MAE、SE误差值范围在0～2%的台站比例分别仅在84. 6%和76. 9%及两者以上。从而,一定程度上能够反映出本研究所采用的数据处理技术手段相对以往具有优越性。     

全球1.5℃和2.0℃升温对中国小麦产量的影响研究

采用部门间影响模式比较计划（ISI-MIP）的气候模式,确定全球升温1.5℃和2.0℃出现的时间,并结合农业技术转移决策支持系统（DSSAT）模型模拟小麦的产量,最终选取4套数据对比研究中国小麦区温度和降水变化特征以及各区域小麦产量变化趋势,综合评价了不同升温情景对中国小麦产量的影响。结果表明：(1)在全球升温1.5℃和2.0℃背景下,我国小麦生育期内温度相对于工业革命前分别升高1.17℃和1.81℃。两种升温情景下我国春麦区升温幅度大于冬麦区升温幅度。春麦区中新疆春麦区升温幅度最大,西北春麦区升温幅度最小;冬麦区中温度变化最大和最小的麦区分别为西南冬麦区和黄淮冬麦区。(2)在全球升温1.5℃和2.0℃情景下,我国小麦生育期内降水相对于历史时段(1986—2005年)分别增加9.1%和11.3%。从各麦区来看,两种升温情景下春麦区降水增加幅度略大于冬麦区的增加幅度。所有麦区中只有新疆春麦区降水低于历史时段降水。春麦区降水增加幅度最大的麦区为北部春麦区。冬麦区中降水增加较大的麦区为北部冬麦区和黄淮冬麦区,降水增加较小的麦区为华南冬麦区和西南冬麦区。(3)两种升温情景下,我国小麦单产相对于历史时段(1986—2005年)平均减产分别为5.2%和4.6%,两种升温情景对中国小麦产量并没有显著的差异。在全球升温大背景下我国春小麦主要呈现增产趋势,冬小麦主要呈现减产趋势。减产幅度较大的麦区为华南冬麦区和青藏春麦区,增产幅度最大的麦区为西北春麦区。从各麦区产量减产面积比例上看,我国各麦区减产面积所占比例趋势为从北向南由多变少再变多,其中华南冬麦区减产面积所占比例最大,北部冬麦区最小。     

基于CMIP5耦合气候模式的1.5℃和2℃升温阈值出现时间研究

利用CMIP5耦合气候模式的模拟结果,分析了不同排放情景下1.5℃和2℃升温阈值出现的时间。多模式集合平均结果表明：RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5排放情景下,全球地表温度将分别在2029年、2028年和2025年达到1.5℃升温阈值;RCP2.6情景下直至21世纪末期都未达到2℃升温阈值,RCP4.5和RCP8.5排放情景下达到2℃升温阈值的时间分别为2048年和2040年。伴随着排放情景的升高,完成从1.5℃升温阈值到2℃升温阈值所需要的时间缩短。区域尺度上,达到同一升温阈值的时间主要表现为陆地比海洋早,且陆地对排放情景差异的敏感性相对较差,而海洋达到升温阈值的时间则随着排放情景的升高而明显提前。中国达到相应升温阈值的时间要早于全球,且以东北和西北地区出现的时间最早。     

寒潮过程中风浪对黄海海气热量通量和动量通量影响研究

采用2009—2013年CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)大气和海洋再分析资料对黄海海气间热量通量和动量通量的特征进行统计分析,并通过FVCOMSWAVE浪流耦合模式对典型寒潮过程中风浪的影响效果进行模拟研究与对比分析。统计结果显示,通量受海表大风、海气温差及海洋环流等因子影响,秋冬季节强烈,春夏季节相对较弱,在寒潮活跃的冷季该海域的海流处于弱流期,风浪对海面通量的作用明显增强。海温特征也显示冷季的不稳定性显著强于暖季,因此该海域冷季具有更强的海气热量通量。沿岸站点的比较显示,南部吕泗站面向更开阔的东海海域,其平均波高高出北部20%左右。这与沿海南部通量强于北部特征对应。数值模拟显示,在寒潮过程中,海气界面热量通量和动量通量输送比多年月平均状态显著增强,动量通量增大1~5倍,热量通量增大1~6倍。寒潮过程入海冷锋走向、强度、移动方向显著影响海面热量通量和动量通量大值区的分布。偏北路寒潮纬向型冷锋入海,其强度东部大于西部,造成通量大值区形成在黄海东北部,而偏西路寒潮经向型冷锋入海,其强度南部大于北部,造成通量大值区形成在黄海南部。同时偏北路径寒潮强度大于偏西路径,海气动量通量响应较偏西路径强约25%,热量通量强约50%。耦合风浪作用的模拟显示,海气间热量通量和动量通量明显增大,对不同强度风浪,浪高增加1.5倍,动量通量最大值增大约2倍,热量通量增大10~160 W/m2;浪高减弱至0.5倍,动量通量最大值则减弱约40%,热量通量减小10~55 W/m2。冷锋及其驱动的风浪强烈影响区域海气通量时空特征。     

面向下一代灵活光网络的数字相干光传输技术

为了适应不同颗粒度的业务需求,最大化波分复用传输系统的频谱效率,光网络正逐渐朝着更灵活、高效、节能的趋势发展.基于带宽可变收发机（BVT）的灵活光网络传输技术因而得到了广泛的关注与研究.本文概述了国内外支持灵活光网络的数字相干光传输技术的最新研究进展,包括发射端支持传输速率可变的自适应编码、调制技术以及接收端相应的调制码型识别技术,最后对灵活光网络传输的未来研究方向进行了展望.     

江汉和江南西部春玉米涝渍指标及风险评估

以江汉和江南西部地区春玉米为研究对象,利用研究区域内57个气象站1961-2012年的逐日降水量资料、春玉米生育期资料和春玉米涝渍灾情资料,筛选春玉米不同生育时期的涝渍灾害样本。采用多元线性回归分析方法,定量分析当前过程降水量和前期降水量对春玉米涝渍灾害的影响,并据此构建当量降水量。基于正态分布的Lilliefors检验和t-分布区间估计方法,计算不同生育时期、不同等级涝渍灾害的当量降水量指标阈值,由此构建该区域春玉米不同生育时期的涝渍灾害等级指标并进行独立样本验证。在此基础上,利用信息扩散理论风险评估方法,计算各站点的春玉米涝渍致灾风险指数。结果表明:当前过程降水量和前2旬降水量对该区域春玉米涝渍灾害有显著性影响;构建的区域春玉米涝渍等级指标能够较好地反映实际受灾情况,指标验证结果与历史记录有较高一致性;出苗-拔节期和拔节-抽雄期发生春玉米涝渍灾害的风险相对较低,抽雄-成熟期为春玉米涝渍灾害的高风险时期,高风险区域主要位于湖北省恩施市、宜昌市西南部、荆州市西南部以及湖南省张家界市北部。     

中等传输距离下的无线功率传输链路第1部分:实现工作状态最优化

中程无线功率传输（WPT）可以采用几种不同的方式实现,如通过电感或电容耦合、谐振或非谐振网络实现.本文主要研究了通过感应耦合谐振器实现的WPT链路,而且只着重研究了利用2个谐振器的链路（直接链路）并工作在主谐振频率下的情况.研究结果表明,当工作在主谐振频率下,可以根据网络参数来对传输效率或负载功率进行优化.     

黄河上游内蒙古河段平滩流量对人类活动和气候变化的响应

冲积河流平滩流量既反映了河道尺度上的水文-地貌耦合关系,又与流域因素密切相关。从这一概念出发,以黄河上游内蒙古河段为例,研究了平滩流量的变化,并在流域层面与河道层面上对其成因进行了研究。结果表明：上游水库调节改变了出库流量过程,使汛期流量大幅度减小,泄流过程均匀化,因而平滩流量减小。在龙羊峡水库修建后洪水流量减小导致漫滩机遇降低的情形下,泥沙淤在主槽内,也是平滩流量减小的重要原因。泥沙冲淤对于平滩流量的影响存在着某种累积或滞后效应,巴彦高勒平滩流量Q_bf,BY不仅与当年的冲淤量有关,还与以前冲淤量有关,前4 a平均淤积量对平滩流量的影响最大。建立了平滩流量与前4 a累计淤积量、年均流量、年最大日流量的多元回归方程,该方程表明平滩流量既与当年的流量特征相联系,也与一定时间尺度上河道冲淤造成的后果相联系,反映了某种水文地貌耦合关系。研究还表明,存在着以下因果关系链：龙羊峡水库修建→汛期来沙系数增大→河道淤积加强→平滩流量减小。因此,通过改变龙羊峡水库的运用方式,增大汛期下泄流量,可以减小河道淤积、增大平滩流量,从而增大下泄洪水的能力,降低凌汛期间的防洪压力。平滩流量的变化是流域因素变化的结果,所建立的多元回归方程表明,在50 a的时间尺度上,暖干化指标的增大、引水率的增大、水库总库容的增大和天然径流系数的减小,是黄河上游平滩流量减小的原因。     

山东省旅游-经济-环境耦合协调分析

基于耦合协调度理论,对2004—2012年山东省17个地市旅游-经济-环境耦合协调发展水平进行分析,借助Arc GIS 10.0探讨了耦合协调类型的空间演变。研究结果表明:1山东省旅游、经济存在明显的地域差异,绝大部分地市环境效益下降,旅游、经济的持续健康发展明显受到生态环境制约;2山东省基础环境质量较好,对旅游、经济活动具有较强的承载能力,但不合理的发展导致生态环境恶化,使山东省旅游-经济-环境耦合协调度停滞在初级协调的较低水平上;3 2004—2012年,山东省各地市耦合协调发展类型演化过程在空间上呈现显著的区域整体性和地区差异性,即在整体上是上升的,耦合协调水平自西向东逐级上升,在空间上形成三级阶梯的分布格局。