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。     

冷泉活动区气泡羽状流数值模型研究

羽状流对天然气水合物的识别起到了间接指示作用,为研究冷泉活动区气泡羽状流产生的地震响应,需建立符合实际羽状流特征的模型。为此,参考实际羽状流赋存状态,结合含气泡水体特征,在已建立模型基础上,从羽状流气泡的垂直运移规律、分布特点及羽状流外观特征上对模型进行了改进,先后获得3个羽状流模型,最后的模型Ⅲ更接近实际羽状流赋存特征。通过与实际羽状流的对比,讨论分析了模型Ⅲ的合理性,并得出结论：所建模型体现了实际羽状流气泡的本质特征,并包含了更为复杂的气泡含量变化,可用于进一步深入研究羽状流地震响应特征,也为气泡羽状流的地震识别及天然气水合物的相关研究提供了较好的数值模型。     

RCP4.5情景下中国人口对高温暴露度预估研究

基于CMIP5的逐日最高温度模拟资料、GGI情景数据库逐年代人口数据,在RCP4.5情景下,以对应栅格高温日数与人口数量的乘积作为人口对高温的暴露度指标,通过多模式集合平均预估未来中国人口对不同强度高温的暴露度变化。结果表明：相比于基准时段（1981-2010年）,中国人口对高温和强危害性高温的暴露度从2021-2040年开始明显增加,至2081-2100年暴露度分别增加了5.7倍和17.5倍;除了中国西部部分地区外,全国大部地区人群均受高温的影响,在21世纪中后期中东部大部人口对高温的暴露度超过10.0×10⁶人?d;相比基准时段,随着年代的增长,中国人口对强危害性高温的暴露度在范围和强度上均有明显增加;2081-2100年,人口对高温和强危害性高温的暴露度增幅减缓。从气象地理区域上看,未来各时段人口对高温、强危害性高温的暴露度均有一定程度增加,但增加明显的区域主要集中在华北、黄淮、江南和江淮地区,华南地区对强危害性高温的暴露度增幅较小。高温日数变化对全国人口对高温暴露度的变化所产生的作用最明显。多模式集合的预估结果可以为防控未来高温风险提供重要的参考价值。     

成都“2008.9.24”暴雨的中尺度数值模拟

为了更好的研究四川成都地区2008年9月23日～25日强降水天气的物理机制,利用中尺度天气预报模式(Weather Research Forecast,WRF)模拟了此次过程,并结合FY-2号C星云图资料,对过程的发生、发展过程进行分析后发现,此次暴雨过程为低层弱低压辐合,同时台风"黑格比"登陆后带来大量水汽,并借助西伸的西太平洋副高源源不断的向四川盆地输送,另外存在来自南方孟加拉湾水汽的持续供应,对流云团形成于地面低压与西伸副高的交界处,并沿着副高边缘由西南向东北移动,雨带分布在副高边缘气压梯度大的地方,模拟结果与观测事实基本相符。利用WRF模式模拟暴雨产生的环流形势,配合卫星云图,能进一步揭示暴雨产生的物理机制,可作为深化暴雨研究的有效手段。     

数值模拟在沂水铁矿区地下水环境影响评价中的应用

地下水数值模拟在矿区地下水环境评价中应用较少,通过对山东沂水铁矿矿区进行水文地质详细勘察,建立了尾矿库及矿区地下水水流及水质数学模型,预测和评价了该矿建设实施过程中对地下水环境可能造成的直接影响和间接危害。结论为矿山建设阶段和运行阶段正常情况下,尾矿区水位水质变化对地下水环境没有明显的影响,非正常情况或者事故状态下,预测污染因子在泄漏点附近一定范围出现超标现象;采矿区矿井排水对当地浅层地下水位影响较大。针对这种影响和危害提出防治措施,为沂水铁矿建设项目选址决策、工程设计和环境管理提供科学依据。     

政府规划约束下的城市空间增长多智能体模拟模型

构建政府规划约束下的包含多种类型智能体和环境因素的城市空间增长多智能体模拟模型,通过居民、开发商和政府三类智能体之间以及智能体与环境之间的相互作用模拟了城市空间增长情况。模型将城市建设用地规划区纳入政府的土地利用政策,探讨了政府规划因素对城市建设用地增长的影响,并根据土地集约利用的原则对模拟结果进行了优化。在Repast和ArcGIS的实验环境下,以南京市中心城区(长江以南)为研究区设置了四组土地利用情景,模拟了2001-2007年研究区的城市建设用地增长情况,对比不同情景下模型的模拟精度,说明正确合理的政府规划引导对城市空间增长的重要作用以及对模拟结果进行优化的必要性。该模型有助于揭示城市空间增长机制,为政府宏观调控政策和规划制定提供参考。     

低高度极尖区位形的经验模式

地球极尖区是太阳风等离子体进入内磁层和电离层的一个重要“窗口”,但其总体结构长期以来尚未确定. 2008年3月8日两个连续亚暴期间,太阳风的整体变化范围较大,基于全球三维数值模拟我们建立了一个由行星际磁场(interplanetary magnetic field, IMF)B_Y、B_Z控制的低高度(1.1个地球半径高度)极尖区的预报模式.该模式由椭圆函数构造而成,拟合函数由极尖区位置和宽度控制并取决于IMF B_Y和B_Z.极尖区地磁纬度(geomagnetic latitude, MLAT)随着向北IMF B_Z的增加而增加,随着向南IMF B_Z的增加而明显降低.当B_Y=0时,磁地方时(magnetic local time, MLT)接近12,当IMF为东向(西向)时,极尖区中心将位于北半球下午(上午)侧. MLAT宽度随IMF B_Z从北转南而减小,MLT宽度随IMF B_Z从北转南而增大.通过...     

下地壳流变与造山带同挤压期地壳伸展的动力学关系

应用不可压缩非牛顿粘性流体的本构关系,对造山带同挤压期下地壳流变及其与上地壳构造伸展的动力学关系进行了二维有限元数值模拟. 结果表明,在板块侧向挤压下,当造山带山根下陷和地表隆起达一定程度后,地壳不同层圈岩石将发生复杂的粘性流变. 流变的运动学方式和分布范围不仅与时间有关、同时还受地壳厚度转变带形态的制约. 在构造挤压和山体荷载达到弹性平衡状态后,地壳流变首先发生在造山带下地壳山根,但经一定的Maxwell时间后,流变将不断局限于造山带前缘的厚度转变带. 这一流变方式的变化是导致造山带浅部地壳动力学转变的主要原因. 它造成造山带内上地壳最小主应力从近水平挤压不断转化为近水平拉张,由此使造山带前陆发生挤压冲断的同时,山体的核部发生上地壳的拉张伸展. 最后,应用这一结果讨论了青藏高原南缘南北向地壳伸展的动力学性质.