空间尺度转换与跨尺度信息链接:区域生态水文模拟研究空间尺度转换方法综述

空间尺度转换是近年来区域生态水文研究领域的一个基本研究问题。其需要主要是源于模型的输入数据与所能提供的数据空间尺度不一致以及模型所代表的地表过程空间尺度与所观测的地表过程空间尺度不吻合。综述了目前区域生态水文模拟研究中常用的空间尺度转换研究方法,包括向上尺度转换和向下尺度转换。详细论述了2种向下尺度转换方法: 统计学经验模型和动态模型。前者是通过将GCM大尺度数据与长期的历史观测数据比较从而建立统计学相关模型, 然后利用这个统计学经验模型进行向下的空间尺度转换. 然而动态模型并不直接对GCM数据进行向下尺度的转换,而是对与GCM进行动态耦合的区域气候模型(RCM) 的输出数据进行空间尺度转换. 通常后者所获得的数据精度要比前者高,但是一个主要缺点就是并不是全球所有的研究区域都有对应的RCM。还详细论述了2种向上尺度转换方法: 统计学经验模型和斑块模型。前者是建立一个能代表小尺度信息在大尺度上分布的密度分布概率函数, 然后利用这个函数在所需的大尺度上进行积分而求得大尺度所需的信息。而后者是根据相似性最大化原则将大尺度划分为若干个可操作的小尺度斑块,然后将计算的每个小尺度斑块的信息平均化得到大尺度所需的信息。通常在计算这种斑块化的小尺度信息的时候,对每个小尺度也会采用统计学经验模型来计算代表整个斑块小尺度的信息。建议用斑块模型与统计学经验模型相集合的方法来实现向上的空间尺度转换     

岩石破裂过程中电磁辐射信号特征研究

为了探索震前电磁异常现象的物理机制,许多研究注重于分析岩石破裂过程中产生的电磁辐射信号。对花岗岩样品进行单轴加载,变形直至破裂,记录整个过程中产生的电磁辐射(EME)和声发射(AE)信号,对比分析。这里主要从两个方面分析岩石破裂过程中EME信号的特征:①利用非广延分析方法分析EME的能量分布情况,并与b值分析方法对比,推断岩石破裂类型以及裂纹发育过程;②利用统一等待时间定标律分析EME的时间特征,期望获得岩石破裂过程中EME信号等待时间的分布规律。结果表明,在拟合AE和EME信号的能量分布曲线时,发现b值只能拟合AE部分数据,完全不能拟合EME数据,而非广延参数q可以很好地拟合这两类信号。通过对比分析AE和EME信号的等待时间概率密度的分布情况,发现EME信号的集成效果相对较差,可能不满足统一等待时间定标律。     

西北地区45a来降水异常的时空变化及其标度特征

利用西北地区(73°~113°E,30°~50°N)157个气象站的1960—2004年日降水观测资料,通过非参数趋势检测和旋转主成分分析方法对年降水异常的时空特征进行研究.根据降水特征的差异,西北地区可以划分为西北东北部、东南部、西北部、西南部、中北部及中南部等6大区域.结果表明:西北地区降水自东南向西北逐步递减,降水变化趋势则是东南为负、西北为正,变化幅度东南大于西北.根据每个分区的降水序列标度特征,采用消除波动趋势分析方法,对6个分区45 a来降水时间序列所纪录的大气动力过程影响的时空差异进行分析,定量区分区域气候系统和局地要素对不同区域降水贡献的差异及其年代际变化.     

多维标度法在矿产预测中的应用

在矿产预测中常涉及一些定性变量,对这些变量的分析和应用,必须将定性描述的地质特征转化为用数值表示的变量,这就需要处理此问题的方法——多维标度法。笔者介绍了计量性的Ｔｏｒｇｅｒｓｏｎ法、准计量性的林知已夫数量化理论和非计量性多维标度法,并列举了其在矿产预测中的应用实例。     

震级标度的不一致与震源的复杂性

矩震级标度是从地震矩换算过来的,换算关系中地震应力降与剪切模量估算的不准确会对矩震级标度产生影响.本文利用1976年1月~2006年12月发生在东经75°~135°,北纬15°~55°的M≥5地震的矩震级与面波震级,探讨了应力降与剪切模量的比值Δσ/μ在中国及邻区以及在不同震级下的分布特征.中国大陆及邻区的Δσ/μ值分布较分散,不同地区的Δσ/μ值明显不同,且绝大部分值大于矩震级和地震矩换算关系中使用的全球平均值.对于同一地区不同震级的地震,其Δσ/μ值也不一样,震级大,Δσ/μ值通常也大.研究认为剪切模量和地震应力降的估计对矩震级标度的影响不能忽略.     

关于水文地质水井钻探工程中新型自动解垢过滤器的分析研究

水文地质钻探、水井钻探是探矿工程的重要组成部分。随着水资源需求量的增加和生态环境保护要求的提高,水文地质和水井钻探工程显得更为重要。在其成井过程中,常见过滤器腐蚀结垢,直接影响井眼进水量和抽水效果,甚至导致过滤器和井眼报废。俄罗斯南方国立技术大学Третьяк А.Я.教授等人发明了自动解垢过滤器,解决了过滤器腐蚀结垢问题。     

1980—2016年黄土高原地区人口和可达性异速标度分析

论文基于黄土高原地区乡镇1980、1990、2000、2010、2016年5期截面数据,利用位序—规模法则和异速标度律,分析了乡镇尺度人口和可达性规模结构、等级体系及异速标度演化关系。结果表明：① 人口规模以中小等级乡镇为主,60%的乡镇人口规模正增长,总体呈“南北高、中间低”分布格局;可达性水平总体呈明显上升趋势,空间上自东南向西北逐渐降低;河谷平原区人口规模和可达性均最大。② 人口和可达性均呈位次型分布,人口位序—规模具有明显双分形结构,由均衡向极化转变;可达性位序—规模以2000年为转折点由双分形演变为单分形,由低水平均衡转向更高水平均衡。③ 3006个乡镇整体以正异速生长为主,负异速生长为辅,黄土高塬沟壑区、河谷平原区内乡镇异速生长类型以人口增长正异速生长为主,黄土丘陵沟壑区、土石山区、沙地和沙漠区内乡镇以人口下降正异速生长为主,农灌区内乡镇异速生长以人口增长正异速一级和人口下降负异速一级为主。最后根据人口和可达性异速类型和空间分布特征,提出各分区发展的建议。     

标度律视角的城市效能测度及中国城市多维要素效能分析

"城市标度律"(urban scaling laws)揭示了城市系统中城市人口和城市要素间普遍存在的非线性规模缩放关系,但目前大多数城市评价忽视了这种关系,常使用人均指标比较不同规模的城市,这会导致评价结果偏差.为此,考虑城市人口和城市要素间的非线性规模缩放关系构建了要素效能指数,用以修正城市规模的影响,度量城市要素实...     

Variability of stream extents controlled by flow regime and network hydraulic scaling

Stream networks expand and contract through time, impacting chemical export, aquatic habitat, and water quality. Although recent advances improve prediction of the extent of the wetted channel network (L ) based on discharge at the catchment outlet (Q ), controls on the temporal variability of L remain poorly understood and unquantified. Here we develop a quantitative, conceptual framework to explore how flow regime and stream network hydraulic scaling factors co-determine the relative temporal variability in L (denoted here as the total wetted channel drainage density). Network hydraulic scaling determines how much L changes for a change in Q , while the flow regime describes how Q changes in time. We compiled datasets of co-located dynamic stream extent mapping and discharge to analyze all globally available empirical data using the presented framework. We found that although variability in L is universally damped relative to variability in Q (i.e., streamflow is relatively more variable in time than network extent), the relationship is elastic, meaning that for a given increase in the variability in Q , headwater catchments will experience greater-than-proportional increases in the variability of L . Thus, under anticipated climatic shifts towards more volatile precipitation, relative variability in headwater stream network extents can be expected to increase even more than the relative variability of discharge itself. Comparison between network extents inferred from the L -Q relationship and blue lines on USGS topographic maps shows widespread underestimation of the wetted channel network by the blue line network.     

BOOK REVIEWS

Books Reviewed in this article: Lob Trees in the Wilderness . Clifford and Isabel Ahlgren . Satellite Microwave Remote Sensing . T. D. Allan , ed. Sunbelt Cities: Politics and Growth Since World War II . Richard M. Bernard and Bradley R. Rice , eds. Legacy of Minneapolis: Preservation Amid Change . John R. Borchert , David Gebhard , David Lanegran , and Judith A. Martin . Bloomington, MN: Preparing a Historic Preservation Ordinance. Richard J. Roddewig . The Mountains of Northeastern Tasmania, A Study of Alpine Geomorphology . Nel Caine . Introductory Cartography . John Campbell . Englewood Cliffs, NJ: Changing Climate . Manual of Remote Sensing, Second Edition . 2 Vols. Robert N. Colwell , ed.-in-chief; David S. Simonett and John E. Estes , vol. eds. Remote Sensing in Meteorology, Oceanography and Hydrology . A. P. Cracknell , ed. Multidimensional Scaling . Mark L. Davison . Environmental Karst . Percy H. Dougherty , ed. The Urban Environment . Ian Douglas . Geomorphology of Europe . Clifford Embleton , ed. An Introduction to South Asia . B. H. Farmer . Great Geological Controversies . A. Hallam . Hazardous Waste Management: In Whose Backyard? Michalann Harthill , ed. Energy for Subsistence . Margaret Haswell . Perspective on Ratzel's Political Geography . James M. Hunter . Economic Deposits and their Tectonic Setting . Charles S. Hutchison . Energy Risk Assessment . Herbert Inhaber . Discovering the Vernacular Landscape . John Brinckerhoff Jackson . Climate and Energy Systems: A Review of Their Interactions . Jill Jäger . Dilemmas in Regional Policy . Antoni Kuklinski and J. G. Lambooy , eds. California Farmland: A History of Large Agricultural Landholdings . Ellen Liebman . The Spatial Organization of New Land Settlement in Latin America . Jacob O. Maos . Dark Continent: Africa as Seen by Americans . Michael McCarthy . Westport, CT: Climatology: An Introduction . John E. Oliver and John J. Hidore . Columbus, OH: The Geography of Warfare . Patrick O'Sullivan and Jesse W. Miller . The Expanding City. Essays in Honour of Professor Jean Gottmann . John Patten , ed. Scotland's Environment During the Last 30,000 Years . Robert J. Price . Integrated Urban Models . S. H. Putman . Development and the Environmental Crisis: Red or Green Alternatives? Michael Redclift .