Validation of the effects of temperature simulated by multi-model ensemble and prediction of mean temperature changes for the next three decades in China

Using series of daily average temperature observations over the period of 1961–1999 of 701 meteorological stations in China, and simulated results of 20 global climate models (such as BCCR_BCM2.0, CGCM3T47) during the same period as the observation, we validate and analyze the simulated results of the models by using three factor statistical method, achieve the results of multi- model ensemble, test and verify the results of multi-model ensemble by using the observation data during the period of 1991–1999. Finally, we analyze changes of the annual mean temperature result of multi-mode ensemble prediction for the period of 2011–2040 under the emission scenarios A2, A1B and B1. Analyzed results show that: (1) Global climate models can reproduce Chinese regional spatial distribution of annual mean temperature, especially in low latitudes and eastern China. (2) With the factor of the trend of annual mean temperature changes in reference period, there is an obvious bias between the model and the observation. (3) Testing the result of multi-model ensemble during the period of 1991–1999, we can simulate the trend of temperature increase. Compared to observation, the result of different weighing multi-model ensemble prediction is better than the same weighing ensemble. (4) For the period of 2011–2040, the growth of the annual mean temperature in China, which results from multi-mode ensemble prediction, is above 1 °C. In the spatial distribution of annual mean temperature, under the emission scenarios of A2, A1B and B1, the trend of growth in South China region is the smallest, the increment is less than or equals to 0.8 °C; the trends in the northwestern region and south of the Qinghai-Tibet Plateau are the largest, the increment is more than 1 °C.     

土地利用变化空间模拟的进展--CLUE-S模型及其应用

土地利用变化的空间模拟是进行土地利用情景分析的重要基础。本文在介绍了国际上常用的细胞自控模型(CA)、土地利用变化及效应模型(CLUE)的基础上,重点分析了小尺度土地利用变化及效应模型(CLUE-S)的方法,并以邯郸地区为例进行了案例研究。认为CLUE-S模型采取经验模型的方法,通过建立土地利用空间分配和驱动因子之间的统计关系模拟近期土地利用变化的情景。同时也考虑了不同土地利用方式之间的竞争关系,因此可以较好地模拟小尺度地区的近期土地利用变化情景;考虑到短期或近期土地利用变化的因子主要与人类的社会经济活动有关,而社会经济因子的空间化尚存在一定难度。因此,突破这一瓶颈成为CLUE-S模型发展和应用的关键;CLUE-S模型主要解决的是不同空间尺度上的土地利用空间分配问题,在土地生产潜力评价、土地利用规划等方面具有广阔的应用前景。     

洞庭湖区生态承载力系统耦合协调度时空分异

不同时空尺度下,生态承载力系统耦合协调度呈现不同差异和变化。在阐述耦合协调发展作用机理的基础上,构建了耦合协调度评价指标体系,利用容量耦合模型对洞庭湖区生态承载力系统耦合协调度进行时空分析。结果表明：① 时序变化上,2001~2012年洞庭湖区生态承载力系统耦合度和耦合协调度变化趋势基本趋同,大致呈现同步稳定上升态势,耦合度均值达0.499,处于拮抗阶段;耦合协调度均值达0.463,处于中度耦合协调阶段;年均增长率上,耦合度达3.35%,大于耦合协调度的3.05%。表明生态承载力内部系统耦合作用和协同效应明显,并且耦合作用的强度大于内部协调性。② 空间分异上,17个县域的耦合度出现了低水平耦合、拮抗阶段和磨合阶段3种状态,3种耦合状态的县域个数和区间变化呈现不同的差异。耦合协调度出现了低度耦合协调、中度耦合协调和高度耦合协调3种状态,其变化状况基本上与耦合度类似,但从协调状态的县域个数和区间变化来看,耦合协调度的变化稍滞后于耦合度的变化,空间分布与耦合度分布特征基本相似,高、低值区的空间分布由西南向东北大致呈现较低-高-低-高-较低的“M”型基本格局。③ 空间组合上,17个县域出现了低耦合低协调区、中耦合低协调区、中耦合中协调区、高耦合中协调区和高耦合高协调区5种空间组合类型,其基本空间格局是,低耦合低协调区集中分布在洞庭湖区中部和西南部,高耦合高协调区则沿京广线、石长线和常岳高速三线呈“三足鼎立”布局,其它不同组合类型则集中于高耦合高协调区外围呈“零星状”分布。     

基于统计模型识别气候变化对农业产量贡献的研究进展

从统计模型与作物机理模型的区别与联系出发, 介绍了识别气候变化对农业产量贡献的3 种主要统计模型, 即时间序列模型、截面模型和面板模型;综述了前人在站点和区域(全球、国家、省级、地区、县级) 尺度对这一问题的研究进展;总结了应用统计模型识别农业产量对气候变化响应敏感性的4 个主要问题, 包括时空尺度问题、产量的非气候趋势去除问题、气候要素间的自相关问题和忽略适应措施的问题;最后针对以上主要问题, 提出了改进建议及今后研究的发展趋势。     

金融危机下国家大规模投资政策模拟

构建了一个中国多区域可计算一般均衡模型(MReCGE-C),利用该模型分析了我国应对国际金融危机的大规模投资政策。MReCGE-C根据城乡属性和年龄结构对居民进行了分组,放松了要素流动的限制,使劳动力和资本可以同时跨区域跨部门流动,并设计了一种基于居民终生效用的区域均衡机制,通过区域差距变量可以调控和测度区域差距。最后利用MReCGE-C模型针对国家大规模投资计划下的3种典型投资方案进行了模拟。结果发现在等量新增投资下,针对中部地区投资方案的GDP增长率高于针对中西部和全国投资方案的GDP增长率,同时针对中部地区投资方案对于城乡就业的拉动也要优于其余两种投资方案,而且可以实现缩小区域差距的目标。综合比较,目前国家大规模投资的优势应该指向中部地区。     

基于DEM的数字流域特征提取研究进展

数字高程模型(DEM)是地表形态高程属性的数字化表达,利用流域DEM数据构建数字水系模型并提取流域水文特征,是分布式水文过程模拟的重要基础。DEM中闭合洼地和平坦区域的处理、流向的确定以及DEM分辨率的大小都直接影响着流域水系特征提取的质量与效率。针对当前基于DEM提取河网与流域特征的诸多问题,阐述了DEM数据提取流域水系特征的原理,回顾了数字水系模型与流域特征提取方法,评述了洼地和平地的处理方法及水流方向的确定方法的研究进展,介绍了当前基于不同DEM数据类型的提取方法研究,探讨了DEM尺度和分辨率对提取流域特征的影响,总结了平缓区域数字水系和河网提取的研究进展。     

基于MSAVI-WI特征空间的新疆渭干河-库车河流域绿洲土壤盐渍化研究

土壤盐渍化是造成干旱区土地荒漠化及生态恶化的重要原因,及时获取大尺度高精度土壤盐渍信息是防治工作的基础。选取新疆塔里木盆地北缘渭干河—库车河流域三角洲绿洲为研究区,利用Lansat-TM数据与野外实测数据分析盐渍化土壤与修改型土壤调整植被指数(MSAVI)、湿度指数(WI)之间的关系,在此基础上提出了MSAVI-WI特征空间概念,构建了土壤盐渍化遥感监测指数模型(MWI)。结果表明:MWI与土壤表层含盐量相关性较高,其相关性为0.844,精度高于土壤盐渍监测常用的盐分指数与实测数据的相关性。MWI能较好的反映盐渍化土壤地表植被及土壤水分的组合变化,具有明确的生物物理意义,并且特征参量简单,理论上易于理解,实践上易于实现,MWI模型的构建有利于干旱区大尺度土壤盐渍化定量监测与评价工作的开展。     

基于引力模型的城市空间互相关和功率谱分析——引力模型的理论证明、函数推广及应用实例

空间相互作用是先于城市体系而存在的重要概念 ,引力模型是描述空间相互作用的基本函数之一 ,但引力模型的理论基础不明确而且实际应用有局限。本文首先从城市地理系统的广义分形假设出发 ,推导出引力模型的幂函数形式 ,使其从一个经验模型上升为理论模型 ;进而引入时变函数和时滞参数将引力模型推广为更为一般和更加实用的形式 ,为发展城市引力过程的空间互相关分析和功率谱分析方法奠定了理论基础。借助 194 9～ 1998年 5 0年的人口演化数据 ,以北京 -天津的空间相互作用为实例 ,对基于城市引力关系的空间作用进行了相关分析和波谱分析 ,从而提供了城市网络空间相互作用广义引力分析的典型范例。     

基于贝叶斯层次时空模型的甘肃省土地利用程度演变分析

以甘肃省为例,在基于Google Earth Engine (GEE)平台实现1995年、2000年、2005年、2010年、2015年和2020年土地变化监测的基础上,利用贝叶斯层次时空模型(BHM)分析土地利用程度的时空变化特征。结果表明：① 研究期间内甘肃省土地利用程度呈增长趋势,其中1995―2000年和2010―2015年增长速度较明显;② 土地利用程度空间格局“东高西低”,热点区域主要分布在陇中、陇东和陇南地区;③ 土地利用程度局部变化呈现明显区域差异,整体表现为“东弱西强”,局部变化热点区域主要分布在河西地区;④ 影响土地利用程度变化的主要因素是经济规模和产业结构,其中经济因素影响程度最高。