A nonstationary extreme value distribution for analysing the cessation of karst spring discharge

The effects of climate change and population growth in recent decades are leading us to consider their combined and potentially extreme consequences, particularly regarding hydrological processes, which can be modeled using a generalized extreme value (GEV) distribution. Most of the GEV models were based on a stationary assumption for hydrological processes, in contrast to the nonstationary reality due to climate change and human activities. In this paper, we present the nonstationary generalized extreme value (NSGEV) distribution and use it to investigate the risk of Niangziguan Springs discharge decreasing to zero. Rather than assuming the location, scale, and shape parameters to be constant as one might do for a stationary GEV distribution analysis, the NSGEV approach can reflect the dynamic processes by defining the GEV parameters as functions of time. Because most of the GEV model is designed to evaluate maxima (e.g. flooding, represented by positive numbers), and spring discharge cessation is a ?minima’, we deduced an NSGEV model for minima by applying opposite numbers, i.e. negative instead of positive numbers. The results of the model application to Niangziguan Springs showed that the probability of zero discharge at Niangziguan Springs will be 1/80 in 2025, and 1/10 in 2030. After 2025, the rate of decrease in spring discharge will accelerate, and the probability that Niangziguan Springs will cease flowing will dramatically increase. The NSGEV model is a robust method for analysing karst spring discharge. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

网络大数据下的中国现代食甜习惯空间分布特征及其影响因素研究

饮食地理文化作为地域文化中最具地方特色的重要元素,在现代人口大规模流动背景下呈现出全新的多样化局面,而基于传统认知的“南甜北咸”的地域分异已然不能代表中国现代食甜分布的空间特征。因此,本文采用网络爬虫技术,获取我国大陆31个省会城市共计约2000万条美食消费数据,从传统类菜品、主食类菜品、饮料类和甜品类菜品4个方面计算城市食甜度,在ArcGIS、MySQL软件支持下,借助GIS空间分析和数理统计方法探究我国现代食甜习惯的空间分布特征,分析影响食甜分布的因素。研究发现：① 中国食甜在空间分布上存在显著的地域分异特征,聚类分析评价参数R ²高达0.88,现代食甜习惯总体呈现“东高北中,西微内低”的包围式格局;② 从整体抑或局部角度,在1%显著性水平上莫兰指数均为正,中国食甜分布呈现显著的空间正相关关系,形成特色鲜明的3个地理集聚区,即以苏浙沪闽为主的东南沿海高甜集聚区,以渝黔川为主的西南内陆低甜集聚区和以陕宁为主的西北内陆低甜集聚区;③ 构建了中国现代食甜习惯分布影响因素模型,其拟合精度为0.82,分析结果显示降水、湿度、气温等气象要素及地理位置是影响现代我国食甜空间分布的重要因素。     

东北地区春季首场透雨的变化特征及与青藏高原地面加热场强度的关系

利用1958—2012年4—5月东北地区(39°~55°N、118°~135°E)101个站点逐日降水资料、青藏高原地区(25°~40°N、73.75°~103.75°E)JRA-55的地面感热和潜热通量月平均再分析资料以及NCEP/NCAR-I大气环流场的月平均再分析资料,分析了春播期首场透雨出现日期的时空变化特征及其与透雨量和播种期降水量间的关系,以及对青藏高原地面加热场强度异常的响应及其可能机制。结果表明:透雨日期自1958年以来在东北地区的西北和东南大部分区域呈现略微偏晚的趋势;中部有略微偏早的趋势。春播期首场透雨出现时间偏早(晚)的地方,首场透雨量小(大),春播期总降水量多(少)。同时,4月青藏高原地面加热场强度增强(减弱),有利于(不利于)来自北方的冷空气和南方的暖湿气流在东北上空交汇,且上升气流增强(减弱),水汽输送充沛(减少),导致该地区春季首场透雨出现的时间偏早(晚)。     

内蒙古河套灌区春玉米作物系数试验研究

作物系数曲线是估算作物生长季耗水量变化的重要参数。基于2013年4—9月内蒙古巴彦淖尔市临河区田间水分试验和1994—2013年气象站观测资料,利用水量平衡法反求春玉米作物系数,分析生长季内的变化规律, 建立动态模拟方程,并与联合国粮农组织 (FAO) 分段直线法结果进行比较, 提出胁迫条件下作物系数的叶面积修正方法。结果表明:玉米作物系数随发育进程可用三项式曲线描述,变化趋势与产量水平无关, 但随产量增高而变幅增大;以出苗后相对积温为时间变量建立模拟方程效果较好,决定系数 (R2) 均在0.92以上;模拟计算出各站点最大 (1.30~1.48) 和平均 (0.831~0.919) 作物系数,与FAO分段直线法计算的典型值和区间值基本一致,生长中期平均相对误差为3.4%~7.2%;提出利用相对叶面积指数修正作物系数的计算方法;通过2014年实例检验,土壤水分模拟值与实测值的平均相对误差为6.3%,相对误差小于15%的占95.8%。     

An efficient application of fusion approach for hot spot detection with MODIS and PALSAR-1 data

Hot spot detection with satellite images, especially with synthetic aperture radar (SAR) images is still a challenging task. Several researchers have used TM/optical data for identification of hot spot but the use of SAR data is very limited for this type of application. The fusion of SAR data with TM/optical data may add additional information which in turn will lead for enhancement of detection capability of the hot spot. Therefore, this study explores the possibility of fusion of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) and Phased Array L-band Synthetic Aperture Radar (PALSAR) satellite images for the hot spot detection. Image fusion is emerging as a powerful tool where information of various sensors can be used for obtaining better results. For this purpose, vegetation greenness and roughness information which is obtained from MODIS and PALSAR satellite images, respectively, are used for fusion, and then, a contextual-based thresholding algorithm is applied to the fused image for hot spot detection. The proposed approach comprises of two steps: (1) application of genetic algorithm-based scheme for image fusion of MODIS and PALSAR satellite images, and (2) classification of the fused image as either hot spot or non-hot spot pixels by employing a contextual thresholding technique. The algorithm is tested over the Jharia Coal Field region of India, where hot spot is one of the major problems and it is observed that the proposed thresholding technique classifies the each pixel of the fused image into two categories: hot spot and non-hot spot and the proposed approach detects the hot spot with better accuracy and less false alarm.     

基于小波分析的抚松县降水量变化对矿泉水资源量的响应研究

大气降水是抚松县矿泉水资源的重要补给来源,探究其变化规律及极值概率对泉流量是否能够得到持续补给具有重要意义。为此,首先利用1960~2013年的降水资料和1981~2008年部分泉流量观测数据,对抚松县降水量的年内分配、年际变化和不同年代降水量均值变化进行降水特征分析;之后,运用皮尔逊Ⅲ型模型分析最大年降水量的概率分布;接着,利用1981年7月~2008年11月期间降水量和部分泉的泉流量监测数据,采用连续小波分析法对二者周期进行分析;最后,运用交叉小波变换法对同一时段内降水量和泉流量多时间尺度变化的相关性进行分析。结果表明:1960~2013年的54间,研究区内年降水量呈现周期性变化,变差系数为1.017×10-17,降水稳定,未发生异常变化。降水量和泉流量均存在约11个月的主震荡周期,二者属于同相位(即泉流量对降水量的变化产生即刻反应),降水量作为本区矿泉水补给的重要影响因素,可为矿泉水资源得到有效补给提供保证。     

热稳定κ-卡拉胶酶产生菌Bacillus sp. Car19的发酵条件优化

对一株分泌热稳定κ-卡拉胶酶印尼热泉菌进行了种属鉴定, 并采用响应面法对该菌发酵产酶条件进行了优化。鉴定结果表明, 该菌株属于芽孢杆菌属(Bacillus), 命名为Bacillus sp. Car19(GeneBank: KT865196)。发酵条件优化结果显示, 9个环境因子影响Bacillus sp. Car19产酶量。其中影响Bacillus sp. Car19产酶量的三个主要因素分别为培养温度、培养基中Cu²⁺浓度和培养基中NaCl浓度。综合次要因素对Bacillus sp. Car19产酶影响, Bacillus sp. Car19最佳产酶发酵条件为: 培养温度52.31℃、Cu²⁺浓度6.93 mmol/L、NaCl浓度37.03 g/L, 培养基pH为6, 接种量1%, 培养时间36h, 半乳糖浓度0.3 g/L,硝酸铵浓度7g/L, 卡拉胶浓度0.5g/L。优化后发酵上清液酶活力达到15.21 U/mL, 与优化前相比提高了1.5 倍。     

陆相红层型铜铅锌矿床与红层盆地热卤水成矿作用

新疆乌恰县乌拉根超大型铅锌矿是中国发现的首个产于陆相红层盆地中的红层型铅锌矿床,对其成矿作用及成因有多种不同认识,但都将其归入现有的一些矿床类型,如喷流沉积型、砂岩型等,却均不能反映其独特的成矿环境与成矿作用。为此,在广泛收集和研究全国陆相红层盆地及其矿产的地质资料基础上,通过区域地质构造背景、含矿建造、矿床特征、控矿因素、成矿物质来源、成矿流体等方面对比分析,认为乌拉根铅锌矿与中国大量产于陆相盆地内红色建造中的红层铜矿,在矿床特征、控矿条件、矿床成因等方面具有高度的一致性,均为陆相红层盆地热卤水作用的结果,是同一类型的矿床。红层型矿床是地洼区的特有矿产,是地球地质演化到地洼阶段才出现的新的矿床类型,陆相红层盆地热卤水作用是一个完全独立的成矿系统,因此将其作为一个单独的矿床类型——红层型矿床是合理的,既具有重要理论意义,也具有重要的实践意义,为铅锌矿找矿开辟了新的方向和领域。     

5 000 m深部干热岩钻井方案的技术经济评价

介绍了美国芬顿山和法国苏茨深部干热岩的典型钻井技术方案,并根据我国干热岩钻井基础和地质成藏条件,从钻井深度、井身结构、钻进工艺和钻机设备等方面制定了3种不同的干热岩钻井技术方案,给出了具体技术指标数值。通过计算,对每种方案进行了技术经济评价,结果认为: 大直径钻井方案是技术可靠、经济可行的5 000 m干热岩钻探施工方案。