Modelling net erosion responses to enviroclimatic changes recorded upon multisecular timescales

Land use change has been recognized throughout the Earth as one of the most important factors influencing the occurrence of rainfall-driven geomorphological processes. However, relating the occurrence of historical soil erosion rates is difficult because of the lack of long-term research projects in river basins. Also, complex models are not adequate to reconstruct erosion rate changes because they require significant input data not always available on long timescales. Given the problems with assessing sediment yield using complex erosion models, the objective of this study is to explore a parsimonious scale-adapted erosion model (ADT) from the original Thornes and Douglas algorithms, which aims at reconstruction of annual net erosion (ANE) upon multisecular timescales. As a test site, the Calore River basin (3015 km² in southern Italy) provides a peculiar and unique opportunity for modelling erosion responses to climate and land cover changes, where input-data generation and interpretation results were also supported by documented hydrogeomorphological events that occurred before and after land deforestation. In this way, ANE_ADT-values were reconstructed for the period 1675–2004 by using precipitation indexes, complemented by recent instrumental records, and by using land cover statistics from documented agrarian sources. Pulses of natural sedimentation in the predeforestation period have been related to Vesuvius volcanic activity and changes in rainstorm frequency. After deforestation, the basin system became unstable with sudden fluctuations in the hydrogeomorphological regime contributing significantly to increased erosion and, in turn, sediment transport sequences via river drainage towards the Tyrrhenian coast.     

寒区工程动荷载模型试验系统设计

寒区工程动荷载模型试验系统主要由模型试验槽、制冷及控温装置、动力加载装置、传感器和数据采集系统四部分组成．系统具有如下特点：能根据实际工程对长3m、宽2．5rn和高1m的模型试验土体进行低温动荷载试验;采用3组冷冻板给土体降温,降温速度快,能提供的最低温度为-20℃,而且能提供多组均匀、稳定的温度边界,冷冻板的温度波动...     

基于自适应参数估计的多时相遥感图像变化检测

提出一种基于自适应参数估计实现多时相遥感图像的变化检测算法.首先应用分层Markov随机场模型建立多时相差分图像的统计模型;然后通过非监督的迭代自适应参数估计实现差分图像的分类,从而检测出变化的像元.在每次参数估计过程中,先将上次估计出的参数用于最大后验估计实现差分图像的分类,然后根据分类结果再对参数进行修正,并将修正后的参数用于下一次迭代分类,如此循环迭代,能够自适应地完成差分图像的参数估计与分类.     

城市化和退耕还林草对中国耕地生产力的影响

20 世纪90 年代以来的快速城市化进程和1999 年开始启动的退耕还林草生态工程对耕地的分布与生产能力产生了重要影响。本研究应用由TM 遥感影像获取的1980s-2000 年与2000-2005 年两个时间段耕地变化数据,结合以多时相遥感数据为主要数据源的耕地生产力光能利用率遥感模型估算两个研究时段耕地生产力变化特征,比较城市化与退耕还林草政策主导下两个时期耕地转移对各区域耕地生产力的影响。研究结果表明:两个研究时段因城市占用损失的耕地生产力占土地利用变化(LUCC) 导致的耕地生产力减少总量比例均在60%以上。在20 世纪90 年代,全国新增耕地生产力总量比被占用耕地生产力高87%,耕地转移使中国耕地生产力增加。2000-2005 年间,退耕还林草政策的启动和快速城市化进程对耕地的持续占用导致耕地生产力占补正平衡指数由前一时段的正平衡变为负平衡,转出耕地生产力总量比新增耕地生产力高31%,耕地转为林草地和建设占用损失的耕地生产力分别较前一时段提高57%和85%。城市化与退耕还林草政策等驱动因素作用下耕地开垦区与占用区的空间分布差异使得耕地生产力占补平衡状态和趋势呈现明显的区域分异。     

Model and parameter uncertainty in IDF relationships under climate change

Quantifying distributional behavior of extreme events is crucial in hydrologic designs. Intensity Duration Frequency (IDF) relationships are used extensively in engineering especially in urban hydrology, to obtain return level of extreme rainfall event for a specified return period and duration. Major sources of uncertainty in the IDF relationships are due to insufficient quantity and quality of data leading to parameter uncertainty due to the distribution fitted to the data and uncertainty as a result of using multiple GCMs. It is important to study these uncertainties and propagate them to future for accurate assessment of return levels for future. The objective of this study is to quantify the uncertainties arising from parameters of the distribution fitted to data and the multiple GCM models using Bayesian approach. Posterior distribution of parameters is obtained from Bayes rule and the parameters are transformed to obtain return levels for a specified return period. Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method using Metropolis Hastings algorithm is used to obtain the posterior distribution of parameters. Twenty six CMIP5 GCMs along with four RCP scenarios are considered for studying the effects of climate change and to obtain projected IDF relationships for the case study of Bangalore city in India. GCM uncertainty due to the use of multiple GCMs is treated using Reliability Ensemble Averaging (REA) technique along with the parameter uncertainty. Scale invariance theory is employed for obtaining short duration return levels from daily data. It is observed that the uncertainty in short duration rainfall return levels is high when compared to the longer durations. Further it is observed that parameter uncertainty is large compared to the model uncertainty.     

辽西大黑山生态修复区土地利用格局变化及驱动力

生态修复区土地利用与覆盖变化是区域环境变化研究的重要内容,可为水土保持生态修复措施的调控及效益定量评价提供依据。以辽西大黑山生态修复区2000年、2005年和2010年的Landsat TM遥感影像为基础数据,基于Erdas Imagine遥感软件和ArcGIS技术平台,利用土地利用动态度、土地利用程度综合指数和转移矩阵等指标,对研究区土地利用格局的动态变化进行了定量分析,并探讨了其变化的驱动力因素。结果表明:1.10 a间,耕地保持面积最大,其次是林地和草地;耕地和未利用土地占总面积比例分别减少了28.43%和44.32%,林地、草地、城镇村及工矿交通、水域及水利设施用地占总面积比例分别增加了83.68%、10.75%、21.07%和162.74%。2.2000—2005年,林地的土地利用变化幅度最大,为12.42%,其次为未利用土地和草地;2005—2010年,水域及水利设施用地的土地利用变化幅度最大,为24.82%,其次是草地、未利用土地和耕地。3.研究区土地利用程度和开发强度处于中等偏上水平,2000—2005年土地利用处于发展期,2005—2010年土地利用处于调整期;土地利用类型的转入和转出主要发生在耕地、林地和草地之间。4.水土保持生态修复和退耕还林等生态建设项目的实施,可以较大程度地改变微地貌、减少地表坡度、提高植被盖度,在短时间使土地利用的空间分布发生较大变化,是其土地利用格局变化的主要驱动力因素。     

新疆帕米尔跃动冰川遥感监测研究

2015年5月,新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县公格尔九别峰北坡克拉牙依拉克冰川发生跃动,造成草场和部分房屋被冰体淹没,本文针对这一冰川跃动事件的发生过程进行研究.利用2013-2015年间ASTER立体像对数据监测了克拉牙依拉克冰川的冰川表面高程的变化,并利用2015年4月13日至2015年7月11日期间的LandsatOLI数据监测了冰川的表面运动速度变化.监测发现,克拉牙依拉克冰川从2015年4月13号开始活动强烈,表面运动速度呈加快趋势,2015年5月8-15日期间冰川表面运动速度达到最高水平,其最大运动速度在西支中部达到了(20.40±0.42)m·d^-1,冰川跃动达到顶峰.冰川跃动"积蓄区"位于西支冰川平衡线以下区域,跃动向下游接收区输送冰体体积约为2.4×10⁸m³,大量冰体堆积在东西支汇合口地段(海拔3100~3500m),造成了该处冰面隆起,其中最大隆起高度为(130.58±0.70)m.本文获得了西支冰川由静止期、跃动状态、恢复到稳定状态期间的冰面高程和表面运动速度变化,为本地区冰川跃动机理的研究奠定了基础.     

南海土台风强度变化特征分析

南海土台风,是在南海局地形成的热带气旋的统称。本文选用1949—2014年CMA-STI 整编的“热带气旋最佳路径数据集”,对研究区域范围(5°～22.5°N、105°～120.5°E)的南海土台风强度及强度变化特征进行了探讨。结果表明:(1)南海土台风强度随时间的变化曲线呈近似对称的“漏斗状”,即强度从弱—强—弱的变化,在最大强度前后6 h时域内强度变化最显著,夏季台风强度变化比冬季快。(2)土台风强度存在1个增强中心,位于海南岛以东的南海北部近海区域,在中国华南沿岸陆区则减弱明显;台风增强/减弱区域随着季节变化而南北移动,夏季主要在北部近海/近岸区域18°~23°N附近,冬季随台风活动南移至10~18°N附近靠近西部近海/近岸区域,且冬季的平均减弱速率较夏季大。(3)东向移动的土台风最大强度一般比西向移动的强,其中夏季东移台风平均强度最大,冬季西移台风强度最小;夏季东移台风最大强度前后强度变化最快,冬季西移台风变化最慢;夏季西移台风强度分布呈北强南弱、东移台风强度呈东北向带状分布,冬季东、西移台风强度分布皆呈西强东弱,这种空间分布差异,主要是台风移动路径随季节变化而形成的。(4)海上活动时间的长短与台风最大强度的大小、变化幅度成正比。海上活动时间较短的台风,以西行路径为主,强度的分布较均匀,平均强度较弱,增强/减弱中心较多而小,增强/减弱速率较慢;反之,海上活动时间较长的台风,以东行路径居多,强度的分布呈多中心状,平均强度较强,增强/减弱中心较集中且广阔,增强/减弱速率较快。     

气候变化对黄土碳库效应影响的敏感性研究

中国黄土分布广、厚度大,是古气候变化的良好记录载体,然而黄土在大气CO2循环中到底是源还是汇一直是困扰人们的一个问题.本文利用陆相生态系统中的生物地球化学模型,通过敏感性试验,模拟了土壤有机碳对气候变化的响应.结果表明:1)在各种稳定的气候条件下黄土的土壤有机质都是持续增加的,因此可以认为自然条件下黄土是大气CO2的一个汇;2)温度和降水对黄土中土壤有机质含量的影响正好相反,表明湿度是影响黄土地区生态环境的主要因素,温度和降水都是通过对湿度的影响来影响植被生态的;3)地表植被和土壤有机质是黄土碳库与大气CO2之间的重要媒介.黄土表层的生物地球化学过程是影响黄土碳汇效应的主要过程;4)黄土碳库的主要存在形式以次生碳酸盐为主,其次是土壤有机质,气态CO2只占很小比例.     

新疆近50a来降水量时空变化及其突变分析

基于新疆53个气象台站1960—2005年逐月降水资料,通过Mann-Kendall非参数趋势检验方法,对新疆近50 a来年降水量和12个月降水量的趋势进行了分析,并计算12个月对年降水量的贡献率,同时通过SequentialMann-Kendall方法分析了27个台站年降水量显著增加趋势发生的时间突变点。结果表明,新疆近50 a来年降水量显著增加,北疆和南疆趋势最为明显;其中冬半年(1、2、11月和12月)这4个月的降水量增加趋势显著,对新疆年降水量的贡献较大;新疆大部分台站年降水量趋势发生突变的时间点在20世纪80年代以后。