基于分形理论的沙漠化土地空间结构——以内蒙古多伦县为例

借助RS和GIS技术提取内蒙古多伦县不同时期和不同程度沙漠化土地的空间分布信息,运用分形理论的原理与方法,通过计算斑块周长—面积关系、分维数和稳定性等指数,揭示了不同沙漠化土地类型相互转化的内在机制。结果表明:内蒙古多伦县各时段的土地沙漠化类型具有分形结构,不同沙漠化土地的平均分维数在1.3988~1.5635之间,接近于随机运动值,有潜在的流动趋势。在轻度沙漠化土地、中度沙漠化土地、重度沙漠化土地和严重沙漠化土地等4种类型中,轻度沙漠化土地的分维数在所分析类型中总体上呈波浪式增加,说明其空间结构越来越复杂,稳定性趋于减弱,而重度沙漠化土地空间结构从1987年以来稳定性逐渐变好,且稳定性相对较高。通过对区域沙漠化土地空间结构分析,可以为政府治理沙漠化土地提供支持。     

柴达木盆地马海钾盐矿床沉积环境与开发

马海钾矿床是柴达木盆地内重要的盐类矿床之一。从盐类矿床沉积物的物相分析入手,着重揭示该成盐盆地沉积环境和古地理变迁特征,论述湖盆由形成、发展至老化衰亡的演变规律,反映了从上新世末期以来新构造运动在矿区地质构造上的典型表现,由这些成矿因素构建的矿床地质构造特征也得到总结。依照持续稳定发展的要求,就矿床开发过程中出现的急功近利局面,提出调整产品结构和重新布局开采对象的新策略,对企业生产实践具有指导意义。     

Formation and failure of volcanic debris dams in the Chakachatna River valley associated with eruptions of the Spurr volcanic complex, Alaska

The formation of lahars and a debris avalanche during Holocene eruptions of the Spurr volcanic complex in south-central Alaska have led to the development of volcanic debris dams in the Chakachatna River valley. Debris dams composed of lahar and debris-avalanche deposits formed at least five times in the last 8000–10,000 years and most recently during eruptions of Crater Peak vent in 1953 and 1992. Water impounded by a large debris avalanche of early Holocene (?) age may have destabilized an upstream glacier-dammed lake causing a catastrophic flood on the Chakachatna River. A large alluvial fan just downstream of the debris-avalanche deposit is strewn with boulders and blocks and is probably the deposit generated by this flood. Application of a physically based dam-break model yields estimates of peak discharge (Q_p) attained during failure of the debris-avalanche dam in the range 10⁴<Q_p<10⁶ m³ s⁻¹ for plausible breach erosion rates of 10–100 m h⁻¹. Smaller, short-lived, lahar dams that formed during historical eruptions in 1953, and 1992, impounded smaller lakes in the upper Chakachatna River valley and peak flows attained during failure of these volcanic debris dams were in the range 10³<Q_p<10⁴ m³ s⁻¹ for plausible breach erosion rates.Volcanic debris dams have formed at other volcanoes in the Cook Inlet region, Aleutian arc, and Wrangell Mountains but apparently did not fail rapidly or result in large or catastrophic outflows. Steep valley topography and frequent eruptions at volcanoes in this region make for significant hazards associated with the formation and failure of volcanic debris dams.     

南极海洋保护区建设及法律政治争论

《南极海洋生物资源养护公约》框架下的海洋保护区建设备受国际社会关注。2009年,南极海洋生物资源养护委员会建立了第一个海洋保护区,但2012年以来,罗斯海海洋保护区提案以及东南极海洋保护区代表体系提案却一直没有进展,其中涉及了南极条约体系解读与海洋保护区定义等法律争论、保护区建设与地缘政治控制以及排斥其他国家渔业活动等政治争论。研究表明,虽然委员会有权建立海洋保护区,以实现养护南极生物资源的目标,但两个提案一定程度上超越了委员会的职责范围;且这两个提案一定程度上都与提案国的南极领土主权以及渔业活动相关联,无法排除其他国家的政治关切;提案每年变化,也体现了政治妥协。因此,为真正实现按公约养护南极生物资源的目标,应切实解决相关的法律与政治关切,提高程序的透明度,扩大参与度,并认真实施对已建立的海洋保护区的研究与监测。     

汉江流域1951-2003年降水气温时空变化趋势分析

利用1958-2017年长江中下游地区426个国家站逐日降水资料,通过线性趋势分析法、EOF分解法,使用五个降水特征量,分析了60 a来长江中下游地区降水的变化规律。结果表明：（1）长江中下游地区年降水量呈上升趋势,线性趋势为2.21 mm·a^-1,夏季的线性趋势为2.03 mm·a^-1,冬季雨量略增,而春、秋两季雨量略减;（2）年降水日数的线性趋势为-0.46 d·a1,春、秋、冬三季降水日数均有减少,夏季持平;（3）降水强度呈弱上升趋势,降水强度的高值中心在江西以东大部以及湖北东部、安徽南部边缘,夏季的降水强度最大,冬季的最小,四季的降水强度均有弱增加趋势;（4）降水变异系数的高值中心位于安徽西北部边缘,最高值为0.25,低值中心位于湖南西部,最低值为0.14;春季的降水变异系数最低,夏季整体稳定,秋冬两季的波动性较大;（5）以年降水量作为指标可以把长江中下游地区划分为三种空间分布型,即长江中下游流域区域一致型、长江中下游北部和南部南北反相变化空间型以及长江中下游东部和西部东西反相变化空间型。

     

南京汤泉地下热水补给来源与成因模式

南京汤泉地区地下热水资源丰富,阐明其补给来源及成因模式,对于地下热水的科学开发意义重大。采用水化学及同位素地球化学分析方法对其进行了系统研究。结果表明,研究区地下热水与浅层冷水水化学组成差异明显,热储温度为63~75℃,循环深度为1.8~2.3 km。大气降水入渗是地下热水的补给来源,补给高程范围为321~539 m;循环周期为2046~6474 a;地下热水上涌过程中会混入比例为4%~26%的浅部岩溶冷水。经分析,该地热系统成因上属于中低温对流型,补给区主要为老山复背斜构造内的碳酸盐岩裸露区,依靠区域大地热流供热,热储层主要为上震旦统白云岩,盖层为寒武系、白垩系及第四系,地下热水经深循环沿NEE向与NW向断裂交会通道向上运移,并与浅部冷水发生混合,形成本区的地热异常。     

东北地区建设用地开发强度格局演变的空间分异机制

建设用地开发强度是区域建设用地开发利用程度及其对区域人口和经济社会承载强度的综合反映。本文以东北地区179个县域空间为基本研究单元,应用冷热点、空间变差函数、GWR模型等定量方法对建设用地开发强度的时空分异格局演变及分异机制进行了探讨,得出以下结论：① 2000-2015年东北地区建设用地开发强度总体呈现出增长态势,但空间分异显著,各单元间建设用地开发强度高低的相互作用及联动效应较为明显,但建设用地开发强度的空间分布逐渐趋于非均衡,建设用地开发强度的冷热点分布格局与全局分异变化及空间异质性态势基本吻合;② 2000年东北地区开发强度格局分异由政府财政投入力度、用地投资强度和产业结构水平共同影响,到2005-2015年发展演化为政府财政投入力度、用地投资强度、经济发展水平和产业结构水平共同影响;③ 2000-2015年政府财政投入力度、用地投资强度、经济发展水平和产业结构水平与东北地区建设用地开发强度格局分布态势具有一定的关联性,但在不同区域呈现出影响程度的差异性。     

Methods for extraction of microorganism DNA from glacier surface snow

In order to thoroughly investigate the diversity of glacier microorganisms, four DNA extraction methods with different lysis patterns were tested and two screened methods (the Bosshard-Bano method and the Zhou method) were optimized for the most effective form of the filter membrane (cut vs. uncut), the DNA extraction method, and the precipitation method. The two optimized methods were then compared with the commercial Mo-Bio DNA extraction kit, and the results showed that the kit was generally suitable for extraction of microorganism DNA from glacier surface snow. Procedurally, it was found that a modified Bosshard- Bano method (i.e., cutting the filter membrane into pieces, using a specific lysis pattern [lysozyme (5 mg/mL)-protease K (1 mg/mL)-CTAB (1%)-SDS (1%)], performing the extraction only once by chloroform-isoamyl alcohol (24:1), and conducting DNA precipitation by pure ethanol) was also an effective and less expensive method for extraction of microorganism DNA from glacier surface snow.     

基于凸壳原理的杭州城市扩展形态演化分析

在城市化快速推进的背景下,探索凸壳原理在城市扩展形态识别中的应用价值,并借此分析杭州市主城区1985~2010年间城市扩展形态演化规律及其机理,以期为控制城市扩展形态,指导未来城市土地开发活动提供借鉴。研究发现,凸壳原理在城市扩展形态识别上简单而明确,通过确定已有城市建设用地的凸壳,将城市所有可开发用地明确区分为凸壳内用地和凸壳外用地2类,为采取差别化的空间管理政策提供依据。构建了基于凸壳原理的城市扩展形态计算机识别方法,有利于在城市扩展模拟中实现城市扩展形态影响因素的定量化表达。1996年之前,杭州市建设用地和凸壳面积增长缓慢,城市形态相对紧凑;1996年之后,建设用地快速增长,城市不均衡扩展加剧,凸壳面积陡增,城市形态紧凑程度下降。总体来看杭州市城市扩展类型属于外延型,随着凸壳面积的增加,城市填充潜力随之增强,为促进杭州市城市紧凑化发展,应该严格控制凸壳外的城市土地开发。沿主干道的城市开发是城市形态外延式发展的主要因素,已有建设用地周边以及城市内部次要道路沿线的城市开发,以及城市中心的集聚作用和规划对城市开发的控制是城市形态填充式发展的主要因素,而郊区化发展和“东扩西进”等城市空间发展政策促使特定时期城市外延式发展。     

全球主要河流流域碳酸盐岩风化碳汇评估

碳酸盐岩风化吸收的大气CO₂主要以HCO₃ ^-形式连续地经由河流从大陆输送到海洋,成为陆地生态系统的重要碳汇。目前主要河流流域的碳酸盐岩风化碳汇估算存在不确定性,分布格局尚不清晰。基于GEMS-GLORI全球河流数据库提供的全球10万km ²以上主要河流流域多年平均监测数据,利用水化学径流法估算出全球主要河流流域碳酸盐岩对CO₂的吸收速率为0.43±0.15 Pg CO₂ yr ^-1,平均CO₂吸收通量为7.93±2.8 t km ^-2 yr ^-1。CO₂吸收通量在不同气候带下差异显著,热带和暖温带CO₂年吸收速率占全球主要河流流域年吸收速率的62.95%。冷温带CO₂年吸收速率占全球主要河流流域的33.05%,仅次于热带地区。本文划分出全球CO₂吸收通量的9个关键带,关键带的交汇处CO₂吸收通量较高。喀斯特出露流域碳酸盐岩对CO₂吸收通量的均值为8.50 t km ^-2 yr ^-1,约为非喀斯特流域的3倍。全球喀斯特出露流域碳酸盐岩风化碳汇在全球碳循环、水循环及碳收支平衡估算研究方面占据重要地位。