植被高光谱特征分析及其病害信息提取研究

高光谱(hyperspectral)遥感是20世纪末地球观测系统中最重要的技术突破之一。根据植被高光谱数据的植被冠层光谱反射特征和诊断性光谱吸收特征,利用光谱连续统去除法,探讨光谱一阶微分反射比(FDR)和从连续统去除的光谱吸收特征中获得的波段深度(BD)、连续统去除后微分反射比(CRDR)、波段深度比(BDR)和归一化波段深度指数(NBDI)等光谱特征参量。结合多时相的条锈病小麦PHI航空高光谱影像,分析条锈病对小麦光谱的影响及其光谱特征,并运用光谱特征参量和波谱角制图(SAM)技术监测和识别小麦条锈病。     

渤海湾北部滨外沙坝演变的遥感分析

通过多时相航空遥感影像和MSS、TM、ETM卫星遥感影像的解译、对比,分析渤海湾北部滨外沙坝近50年来的演变过程。结果表明:在波浪、潮汐、潮流和河流等动力因素的作用下,滨外沙坝的动态变化较为明显,在整体西向漂移、向海侧边线蚀退的背景下,个体沙坝的变化表现为陆向蚀退、侵蚀消亡、西南向漂移与端点蚀退、西向漂移与端点延展和海向淤进与陆向蚀退交替等多种态势。     

黄河流域人地耦合与可持续人居环境

黄河流域是中国人地矛盾最为紧张的区域之一,承担着生态安全建设和经济社会发展的重任。自古以来人类和黄河始终处于共同进化的过程中,近年来伴随经济发展而来的生态保护压力也日益增加,流域水资源脆弱性和风险更甚,为化解人地矛盾,需探究城镇聚落和河流的动态耦合机制。在“黄河流域生态保护和高质量发展”上升为重大国家战略之际,从城乡规划、自然地理、环境考古、生态学、水文水资源、土地资源管理等多领域视角,聚焦黄河流域人地关系的空间分异和演化规律,以及资源和生态保护的困境与机遇。建成环境与自然环境的平衡是可持续发展的基础,应将黄河流域视为自然及人文环境相互影响与依存的“生命共同体”,并从系统性和交叉性、地方性和适应性等方面探讨可持续发展策略。     

不同边界层参数化方案在中国西南地区东部高分辨率气候模拟中的敏感性研究

为了进一步评估和提高区域模式对西南地区东部高分辨率气候的模拟能力,利用 WRF模式,采用 多种边界层参数化方案（下称“不同方案”）对西南地区东部 1998—2019年夏季降水和气温进行双重嵌套模拟 （外层为D01,内层为D02）。对比不同方案模拟结果表明：多年平均降水量在D01中基本为湿偏差;D02中在四 川盆地和重庆低海拔地区为干偏差,湿偏差主要位于贵州和重庆的城口、石柱和武隆一带的地形复杂区;总体 上D01中ACM2方案误差最小,D02中MYJ方案误差最小。对多年平均气温的模拟在D01中除了四川盆地一 带为暖偏差外其余大部地区基本为冷偏差,D02 中大部地区为暖偏差;总体上 D01 和 D02 中 MYJ方案误差最 小,YSU方案最大。对于降水量和平均气温年际变化的模拟技巧在D01和D02中相对较高的地区均集中在重 庆中西部和湖北大部地区;降水量总体为 YSU 方案最高,MYJ 方案最低;平均气温总体为 MYJ 方案最高, ACM2方案最低。因此,提升模式分辨率至对流尺度后对不同气象要素模拟技巧最优的方案存在差异,需根据 业务情况选择适合本地的参数化方案。     

Extensional fault and fold growth: Impact on accommodation evolution and sedimentary infill

Extensional faults and folds exert a fundamental control on the location, thickness and partitioning of sedimentary deposits on rift basins. The connection between the mode of extensional fault reactivation, resulting fault shape and extensional fold growth is well‐established. The impact of folding on accommodation evolution and growth package architecture, however, has received little attention; particularly the role‐played by fault‐perpendicular (transverse) folding. We study a multiphase rift basin with km‐scale fault displacements using a large high‐quality 3D seismic data set from the Fingerdjupet Subbasin in the southwestern Barents Sea. We link growth package architecture to timing and mode of fault reactivation. Dip linkage of deep and shallow fault segments resulted in ramp‐flat‐ramp fault geometry, above which fault‐parallel fault‐bend folds developed. The folds limited the accommodation near their causal faults, leading to deposition within a fault‐bend synclinal growth basin further into the hangingwall. Continued fold growth led to truncation of strata near the crest of the fault‐bend anticline before shortcut faulting bypassed the ramp‐flat‐ramp structure and ended folding. Accommodation along the fault‐parallel axis is controlled by the transverse folds, the location and size of which depends on the degree of linkage in the fault network and the accumulated displacement on causal faults. We construct transverse fold trajectories by tracing transverse fold hinges through space and time to highlight the positions of maximum and minimum accommodation and potential sediment entry points to hangingwall growth basins. The length and shape of the constructed trajectories relate to the displacement on their parent faults, duration of fault activity, timing of transverse basin infill, fault linkage and strain localization. We emphasize that the considerable wavelength, amplitudes and potential periclinal geometry of extensional folds make them viable targets for CO₂ storage or hydrocarbon exploration in rift basins.     

东北三省城市土地利用效益评价及耦合协调关系研究

在阐述城市土地利用效益系统耦合协调性内涵及其交互作用机理的基础上,构建综合评价指标体系,运用均方差决策法、耦合协调度模型,对东北三省2003~2015年城市土地利用综合效益及其主成分间耦合协调关系进行测度,并分析其时空演化过程。研究认为：① 城市土地利用综合效益表现出随时间“先升后降”的特征,区内三省间差异明显,中心和门户城市长期处于较高水平。② 城市土地利用经济效益亦存在“先升后降”的时序变化特征,空间上表现为“南高北低”,低值区范围缩减明显;社会效益差异不显著,在南北方向上表现出“凸”字型分布特征;区域生态环境效益整体较高,高值区由集中趋向分散。③ 城市土地利用经济、社会、生态环境效益间耦合协调关系在各时间节点均表现为失调,且以中度失调为主,但中心城市和门户城市的三效益耦合协调关系相对较好,向协调方向发展,哈长与辽中南城市群地区协调性优于其他区域,吉林省与辽宁省东部的部分城市协调关系趋向恶化。④ 城市土地利用效益间关系失调主要受复合因素的作用,经济效益滞后是制约土地利用效益耦合协调关系提升的主因,生态环境效益滞后不是限制土地利用效益耦合协调性提升的主要因素。     

库岸边坡倾角及水位变化对红土型库岸稳定性影响研究

水库库岸失稳对水库安全运行有重大影响。采用土工试验和干湿循环试验,结合数值计算及理论分析,研究红土型库岸边坡倾角和库水位升降与库岸稳定性的关系。结果表明:(1)在一定初始干密度条件下,红土抗剪强度随水位升降循环次数增加而非线性减小,且在水位升降循环约10次时趋于稳定。(2)在一定水位升降速率、升降幅度和升降循环次数条件下,红土型库岸稳定安全系数随库岸边坡倾角的增加总体上呈减小的趋势,且在边坡倾角为50°左右存在稳定安全系数极小值。(3)在一定水位升降循环次数条件下,水位上升到坡高的60%左右为上升阶段的相对危险区域,且水位上升速率对库岸稳定安全系数影响很小;水位下降至坡高的70%左右为库水位下降阶段的相对危险区域,且水位下降速率越大,库岸稳定安全系数越小。(4)针对一定初始干密度,库岸稳定安全系数先随水位升降循环次数的增加而减小,但在水位升降循环次数约10次后逐渐趋于稳定。库岸岩土体性质及库岸边坡倾角、水位变化都会对库岸稳定产生影响。     

气候系统预测:基础创新和集成应用

随着全球变暖,极端天气气候事件增强,天气气候灾害造成的损失也愈发严重。当前气候预测的准确性远远不能满足社会需要,气候系统预测理论和方法面临着众多挑战性问题。为提档气候预测科学水平和准确率,由南京信息工程大学和中山大学承担的“气候系统预测研究中心”获得国家自然科学基金基础科学中心项目支持(2021年1月—2025年12月)。在该项目执行的前三年,项目团队开展了大量深入系统的研究,并取得了若干重要进展:1)揭示了气候系统的若干关键变化、驱动力和机制;2)剖析了海-陆-冰-气相互作用对我国重大极端气候事件的影响;3)在气候系统数值模式研发和预测系统集成方面取得重要进展;4)发展了延伸期-S2S-年代际的气候系统预测理论和方法。本文对这些进展作了扼要介绍,并针对气候与环境变化归因、古今气候环境研究融合、跨时空气候系统变异和极端气候、人工智能与气候科学、年代际预测和风险应对体系等关键科学问题做了展望。     

我国南方西南和中东部区域两次持续性低温雨雪过程与关键环流系统的关系研究

利用NCEP再分析资料和国家气象信息中心提供的753站逐日气温和降水资料,对比分析了我国南方西南和中东部区域两次持续10 d以上的低温雨雪过程,结果表明:(1)两次过程中欧亚大陆中高纬东亚大槽均加深,但环流形势有差异。西南过程呈现"北高南低"形势,关键脊区在贝加尔湖,而中东部区域过程"北高南低"和"西高东低"形势共存,关键脊区从乌拉尔山延伸至贝加尔湖。两次过程异常的环流与北大西洋向东传播的波列有关。(2)西南过程关键脊区提前过程3 d发展并东移至贝加尔湖,形成稳定形势;而中东部区域过程关键脊区提前过程一周发展,在开始日达最强。两次过程均伴随蒙古高压东移南压使地面降温,500 hPa关键脊区超前蒙古高压2 d变化。西南过程降温主要受到冷平流和绝热冷却影响,而中东部区域过程主要受到冷平流的影响。(3)西南过程水汽来自孟加拉湾,只受南支槽支配。中东部区域过程水汽来自孟加拉湾、南海和西太平洋,由南支槽和西太平副热带高压的共同影响。两次过程水汽正收支主要来自南边界。     

基于新型探测资料对西安一次弱降水预报失误的原因分析

利用微波辐射计、激光测风雷达、多普勒雷达、相控阵雷达等新型探测资料、地面加密观测资料、ERA5再分析及多模式数值预报结果对2022年4月24日西安城区一次弱降水预报出现明显失误的原因进行分析,结果表明：(1)全球数值预报模式和中尺度数值预报模式对本次过程西安城区均报有明显降水,主要原因为模式对低层相对湿度预报明显偏大;(2)多种新型探测数据分析认为近地层湿度条件较差及中层的绝对水汽含量低,中层的干暖空气不利于成云致雨,垂直上升运动不强,且由于低层非常干燥,使水滴在下沉过程中蒸发,从而无法形成雨滴下落,这些原因共同造成西安城区无降水,低层相对湿度预报偏大是造成这次西安城区降水预报失误的主要原因之一;(3)造成西安城区近地层湿度条件差的原因是城市干热岛效应和低层干暖平流输送,且降水云团翻越秦岭后其湿空气绝热下沉至城区后出现增温降湿,使得城区形成较为深厚的干层,即使有雨滴在下落过程中也会造成更强的蒸发,这也是城区没有降水的重要原因之一;(4)预报员主观预报订正出现空报主要是源于对边界层水汽、抬升条件等关键降水要素缺乏订正能力,且对大城市的干热岛效应和秦岭山区地形影响研究不足。