Dynamic land use change simulation using cellular automata with spatially nonstationary transition rules

The dynamic relationships between land use change and its driving forces vary spatially and can be identified by geographically weighted regression (GWR). We present a novel cellular automata (GWR-CA) model that incorporates GWR-derived spatially varying relationships to simulate land use change. Our GWR-CA model is characterized by spatially nonstationary transition rules that fully address local interactions in land use change. More importantly, each driving factor in our GWR model contains effects that both promote and resist land use change. We applied GWR-CA to simulate rapid land use change in Suzhou City on the Yangtze River Delta from 2000 to 2015. The GWR coefficients were visualized to highlight their spatial patterns and local variation, which are closely associated with their effects on land use change. The transition rules indicate low land conversion potential in the city’s center and outer suburbs, but higher land conversion potential in the inner near suburbs along the belt expressway. Residual statistics show that GWR fits the input data better than logistic regression (LR). Compared with an LR-based CA model, GWR-CA improves overall accuracy by 4.1% and captures 5.5% more urban growth, suggesting that GWR-CA may be superior in modeling land use change. Our results demonstrate that the GWR-CA model is effective in capturing spatially varying land transition rules to produce more realistic results, and is suitable for simulating land use change and urban expansion in rapidly urbanizing regions.     

2010—2020年黄河下游河南典型灌区浅层地下水中砷和氟的演化特征及变化机制

黄河下游典型灌区河南段是豫北平原重要的农业种植区。该地区浅层水质整体较差,因常用于作物灌溉或家畜饮用,会对人体健康产生风险,因此对该地区地下水中砷与氟浓度变化特征和机制的研究将有助于提高对该地区地下水污染的认识水平。本文基于2010年和2020年在灌区范围内采集的327组浅层地下水样品,研究区内地下水砷和氟分布情况,并在此基础上对比研究十年间灌区浅层地下水中砷、氟的演化特征,探索分析砷与氟浓度及空间变化机制。研究结果表明：该地区浅层地下水中存在砷与氟超标问题,2020年浅层地下水中高砷（砷浓度大于10μg/L）和高氟（氟浓度大于1mg/L）的样品数量分别占总数的26.1%和26.06%。高砷水分布在太行山前洼地与黄河冲积平原等泥沙互层结构的沉积环境中,还原性较强,同时地下水径流不畅,较强的阳离子交换作用使得其所处环境中Ca²⁺浓度较高。近十年间砷浓度增加的水样占总数31.8%,砷浓度减少的水样占36.7%。砷浓度的增长（减少）是地下水还原性增强（减弱）使得锰氧化物溶解释放（吸附）导致。近十年间不同地区农业灌溉和水源置换等用水方式导致水位变化是引起砷浓度变化的潜在因素。高氟水主要分布在河南新乡与濮阳的黄河沿线,氟离子浓度受到沉积物中萤石等钙质矿物溶解影响,使得高氟地下水出现在低钙环境中。近十年间研究区中氟离子浓度减少的占总数60.2%,氟离子浓度增加的占32.1%,整体变化趋势向好,但是高氟区中氟离子浓度继续增加。氟浓度的变化同样受到Ca²⁺变化影响,在Ca²⁺浓度降低（升高）时氟浓度进一步升高（降低）。地下水中氟升高地区分布在黄河沿线,因此受到黄河水补给影响较大,地下水径流条件较好,阳离子交换作用减弱,使得Ca²⁺浓度降低,此时地下水中砷浓度受到环境影响而降低,因此研究区氟增加地区中砷与氟的分布和演化呈现反向关系。     

《巴黎协定》实施细则适应议题焦点解析及后续中国应对措施

适应是《联合国气候变化框架公约》及其《巴黎协定》下的重要谈判内容。2018年12月举行的第24次缔约方大会（COP24）就适应议题后续实施方案达成了共识,为全球气候治理带来新的机遇和挑战。中国在未来全球气候治理中,如何借助新成果推动国内适应工作稳步发展,积极发挥中国作用,是新形势下亟需考虑的重要问题。基于此,本文梳理了适应议题的焦点问题、各集团和缔约方的立场观点,展望了2019—2025年适应相关议题主要工作安排,并对此提出了中国未来适应领域完成相关工作需要考虑的应对措施建议,包括：(1)深入分析国际信息报告体系与国内信息的联系,梳理国内适应工作亮点,为构建高质量报告奠定基础;(2)构建跨部门跨地区协作机制,加强信息搜集与完善,有效提高数据和信息统计功能;(3)强化气候变化适应技术、规范、标准等科学研究的作用,为制定政策规定时纳入相应技术要求、提高政策规定等需求提供科学性和可操作性的服务。     

北极航线战略利益争夺的博弈态势与中国对策

北极航线包括东北航线、西北航线与北冰洋中央的穿极航线。作为联结亚欧最短的航运线路,北极航线独有的战略地位与潜在开发价值已吸引北极域内外国家的关注并对北极区域作出战略倾斜,北极航线由此成为各国战略利益争夺的前线阵地。虽然北极航线由于其自身地缘特征实际为北极航线沿线国家所掌控,但航线自身的公共属性决定了其战略价值的“外溢”,北极域外国家在北极航线同样具有重要的国家利益。北极航线目前存在国际规则不成体系、国内法与国际规则相冲突等矛盾,俄罗斯与加拿大将东北航线与西北航线“内水化”是造成国内外规则冲突的根本因素。中国作为北半球航运大国,北极航线的开通将进一步推动我国进出口贸易以及保障我国石油能源安全储备,对我国具有重大战略意义。由此,提升北极航运的参与度,以“负责任大国”形象与北极国家合作的方式参与北极事务以维护本国航运利益,进而推动北极航运治理规则体系的完善,是适合现实参与北极航线实践的中国对策。     

潮滩演变规律在围堤选线中的应用——以江苏辐射沙洲内缘区为例

滩涂围垦是沿海地区耕地占补平衡的重要手段。如何进行合理的围堤选线,尽可能减小围堤对潮滩水沙环境的影响,使匡围后的潮滩演变不影响海堤安全,是围海工程设计时必须考虑的问题。以江苏辐射沙洲内缘区仓东垦区匡围工程为例,运用潮滩均衡态概念框架,对条子泥西侧岸滩平均高潮位点变化、师地岛形成及潮沟活动性等潮滩演变特征及趋势进行了分析,并重点探讨了其在围堤选线中的应用。     

珠江磨刀门水道咸潮上溯加剧的原因

对磨刀门水道不同年份地形资料和多年枯季潮位资料进行了对比分析,结果表明:大规模的河床采砂,引起磨刀门上游河段河床大幅下切,河道深泓平均加深0.59~2.25 m,河槽容积平均增加8.91×106~12.11×106m3,使该河段枯季潮差增大,进潮量增加,潮汐动力增强,导致咸水界向上游河段推移;口门围垦整治后,磨刀门口门区由众多岛屿环抱而成的内海区变成人工导堤控制的"一主一支"两条水道,水域面积减少了80%,河槽容积减少了40%,深槽趋于顺直加深,使口门区的"调淡"作用消失,这是咸潮上溯的重要原因;根据多年水文频率分析,发生严重咸潮灾害时,西、北江枯季流量并非都是枯水流量,因此枯季上游来水量变化并不是近年来咸潮灾害加剧的主要原因。     

基于Weka的地震数据挖掘系统的设计与实现

基于开源的数据挖掘系统Weka,使用Java语言及面向对象的思想,设计并实现了地震数据挖掘系统。根据地震数据资料的特点,将数据挖掘的核心技术（聚类分析、关联规则分析等）引入到该系统中,其中聚类分析选用DBSCAN作为核心算法,关联规则分析选用Apriori作为核心算法。用户使用该系统只需在交互界面选择相关参数,即可实现调用数据挖掘算法来分析地震数据,发现探索其隐含规律。     

海陆气候事件关联规则挖掘方法

近年来,异常气候事件的频发对人类的生活环境和经济发展带来严重负影响。气象学家研究表明：海洋气候异常对陆地气候异常事件的发生具有重要的诱发作用,因此,对海陆气候间的内在关联机制进行深入挖掘具有重要研究价值。本文提出了一种关联规则挖掘方法,以探索单一海洋气候指数与陆地异常气候事件间存在的关联。首先,针对陆地气候要素,采用顾及空间邻近关系的层次聚类方法进行有效气候分区,通过对各层分区结果进行相关统计分析得到有效的各区域气候序列;然后,进行顾及多重约束进行时序关联规则挖掘,以探索海陆气候要素间的关联机制;最后,通过实际算例分析得到的各气候指数与我国陆地区域异常降水事件间的关联机制结果,与实际情况高度吻合。     

山东省地下水超采漏斗发展演变分析

地下水超采漏斗是山东省平原区最为突出的环境问题.根据多年来地下水动态监测资料,简要分析了山东省平原区浅层地下水超采漏斗的发展过程、发展演变特征及发展原因,旨在为山东省地下水合理开发、有效保护、科学管理及有效控制地下水超采提供依据.