基于多源数据的乡村功能空间特征及其权衡协同关系度量

本研究基于土地利用、兴趣点、社会经济统计等数据,从乡镇尺度揭示了北京生态涵养区经济发展、农产品生产、社会保障、生态服务、旅游休闲以及综合功能的空间特征,并运用Spearman秩相关分析、生产可能性边界（PPF）、权衡强度指数等定量探讨了多功能间的权衡-协同关系及其权衡程度。结果表明：① 经济发展、社会保障和休闲旅游功能的空间格局相似;生态服务功能与经济发展、社会保障和农产品生产功能的空间格局基本相逆。② 经济发展与农产品生产/社会保障功能为显著协同关系;经济发展/农产品生产/社会保障与生态服务功能为显著权衡关系。③ 按照“‘权衡强度越小,功能间共生发展’‘权衡强度越大,最多发展一种功能’”的思路,以追求乡村功能组合的综合效益最大化为目标,将生态涵养区划分为I（4种功能共生）、II（3种功能共生）、III（2种功能共生）和IV（单一功能发展）4种类型区。研究结果将为区域乡村振兴规划编制提供参考,为乡村功能协同发展路径设计提供技术支撑。     

国家需求结构演变理论及其应用——以中俄北极合作为例

首先,提出国家需求概念,在总结国家需求结构及其演变特点的基础上,提出双边关系中国家需求结构演变的三个模型：相对稳定型、合作优化型、关系紧张型。认为国家需求和人的需求一样,存在由低层次向高层次跃升的演变趋势。“低层次需求得到满足”是需求层次升级的前提条件,但这种满足具有方向性、主观性、阶段性。其次,运用国家需求结构演变模型分析了中俄北极开发合作的地缘政治环境,提出了维持中俄北极合作良好态势的对策建议：美国是中俄北极合作发生变数的能动力量,妥善处理好中美关系是重中之重;政治互信是中俄北极合作的决定性因素,加强双方在国际关系理论研究领域的合作是行之有效的政策工具;提高合作项目的透明度,向国际社会分享项目对生态环境和原住民影响的相关数据;加强战略沟通扩大共同利益,维持与美国盟友的合作伙伴关系;作为非北极国家,中国应该坚持对北极事务“有所为有所不为”的原则。最后,本研究得出如下几点结论：国家需求结构演变理论能够解释西方国际关系理论三大学派的核心观点;双边国家需求结构演变模型关注国际关系发生突变的规律性;国家需求结构演变理论能够为不同层次不同规模国家制定外交政策提供理论参考。     

基于手机信令大数据的机场腹地识别算法研究

机场腹地是完善和管控机场地表集疏运网络的基础依据,传统的机场腹地测算方法在时效性、准确性、解析性等方面已无法满足经济全球化时代事件管控和精准服务的需求。该文基于手机信令大数据构建新的机场腹地识别算法,并利用中国联通河北分公司提供的石家庄机场2019年10月2-8日的手机信令数据,识别石家庄机场腹地范围,通过测算不同尺度行政单元的进/出港旅客出行强度,揭示机场腹地内部结构的多尺度特征。研究发现:1)超过95%的出港旅客的出发地位于以机场为中心、200 km为半径的圆形区域内,或位于以机场为目的地的90 min等时圈内。2)市级尺度机场核心腹地为石家庄,主要腹地是保定,次要腹地是衡水、邢台、沧州和邯郸,6市进/出港旅客数量占比超过99%;县级尺度进/出港旅客的出行强度呈现圈层结构,且以机场为中心,向外逐步衰减;在乡级尺度,机场腹地不再连续,交通线附近出行强度高;村级尺度进/出港旅客出行密度呈现出城市>建制镇>村庄的特征。该算法为监测机场腹地的时空动态特征提供了工具,也为构建机场腹地的个性化扎根理论提供了支撑。     

祁连山疏勒河源区冻土退化对土壤微生物生物量碳氮的影响

对青藏高原东北缘祁连山西段疏勒河源区多年冻土区0~50 cm土壤微生物生物量碳氮分布特征及其影响因素进行分析。结果表明:稳定型和极不稳定型多年冻土区0~50 cm土壤中微生物量碳含量范围分别为0.015~0.620 g/kg和0.019~0.411 g/kg,微生物量氮含量范围分别为0.644~12.770 mg/kg和0.207~3.725 mg/kg;土壤微生物量总体呈现出稳定型显著高于极不稳定型多年冻土,表明多年冻土退化（多年冻土由稳定型退化为极不稳定型）对土壤微生物量积累有明显抑制作用。土壤微生物生物量碳占有机碳、微生物生物量氮占全氮的比值在稳定型多年冻土中显著高于极不稳定型,表明多年冻土退化对土壤微生物的矿化能力有明显抑制作用。土壤微生物量及其与土壤养分的比值有显著的剖面变化特征,随土壤深度增加而减小。土壤微生物量碳氮均与土壤温度显著负相关,与地下生物量显著正相关。稳定型多年冻土中,土壤微生物量碳氮与碳氮比正相关、与氧化还原电位负相关;不稳定型多年冻土中,土壤微生物量碳氮与pH正相关。土壤微生物量碳氮与土壤温度和pH在剖面变化上显著相关。逐步回归分析表明驱动微生物生物量碳氮在不同多年冻土类型和土层之间变化的因子是不同的。     

粤港澳大湾区气溶胶对白天城市热岛强度的影响

以粤港澳大湾区为例,利用卫星遥感资料结合大气化学模式模拟,分析2003―2018年城市热岛强度、气溶胶光学厚度的变化规律,定性和定量研究气溶胶对白天城市热岛强度的影响。结果表明：2003―2018年粤港澳大湾区城市热岛强度呈波动上升趋势,夏季热岛强度最大,冬季热岛强度最小;气溶胶光学厚度呈波动下降趋势,春季气溶胶光学厚度最大,冬季气溶胶光学厚度最小。在年际和季节尺度,城市热岛强度与城区、郊区气溶胶光学厚度之差均呈弱的正相关。基于WRF-Chem的模拟实验表明,气溶胶的存在导致城区、郊区地表向下总辐射减少、地表温度降低,且城区地表向下总辐射减少多于郊区、降温幅度大于郊区,进而导致了热岛强度减弱。气溶胶对城市热岛强度的贡献率为?2.187%,冬季贡献率绝对值略高于夏季。     

祁连山国家公园森林地上碳密度遥感估算

准确、及时地绘制森林地上碳密度图是了解全球碳循环的必要条件。虽然星载激光雷达(如ICESat/GLAS)数据已被广泛用于估算大尺度的森林地上碳密度分布,但地形坡度对GLAS提取冠层高度精度的影响往往限制了其在山区森林的应用。通过以祁连山国家公园为研究区域,结合GLAS数据、Landsat OLI(Operational land imagery)数据、样地调查数据,对祁连山地区进行区域性的森林地上碳密度估算。首先通过改进后的地形校正模型减小坡度对GLAS数据提取森林冠层高度精度的影响,使得更多的GLAS数据可用于后续的研究;其次将所建立的不同类型森林地上生物量估算模型与相关碳含量转换系数结合,得到GLAS激光光斑(脚印点)的森林地上碳密度;最后利用非参数化算法最大熵(Max Ent)模型得到祁连山国家公园2018年森林地上碳密度分布图。结果表明:祁连山国家公园2018年平均森林地上碳密度为40.72±6.72 t·hm~(-2),总蓄积量为28.58±4.72 Tg,海拔2770～3770 m区域的森林植被碳储量最大,且阴坡的碳储量明显高于阳坡。采用森林资源清查数据独立验证估算结果的准确性,模型估测均方根误差(Root mean square error,RMSE)为18.946t·hm~(-2)。本研究结果可以为监测区域乃至国家尺度的森林碳储量变化以及制定可持续的森林管理措施提供依据。此外,本文所采用的方法在山区森林碳储量估算方面也具有较大的潜力。     

PDC钻头单齿切削天然裂缝地层断裂机理

为研究PDC钻头作用下地层断裂机理,以单齿切削含有天然裂缝地层为研究对象,基于弹性力学理论,建立单齿切削下地层应力分布模型,作为裂缝的远场应力;结合切削齿作用力角度和旋转极角,确定作用于裂缝表面的正应力和裂缝倾角,以Ⅱ型起裂方式为断裂模式,给出在两种裂缝表面正应力条件下裂缝尖端的应力强度因子和起裂角模型;通过扩展有限元数值模拟,分析单齿切削下裂缝尖端的起裂特征。结果表明:作用于裂缝的远场应力比例因数随作用力角度和旋转极角之和呈抛物线形式变化;当切削齿作用力方向与地层裂缝方向一致时,裂缝尖端的应力强度因子最大;裂缝尖端的起裂角也随旋转极角变化呈抛物线形式变化。数值模拟结果与理论计算结果有较好的一致性。     

基于临界状态的边坡渐进破坏力学模型分析及应用

边坡条分法物理意义是以强度折减表征材料峰值强度的下降程度。以不平衡推力部分强度折减法为例,推广传统假设,应用理想弹塑性模型和全过程剪应力-应变模型,在峰值剪应力和峰值应变相等条件下,模拟边坡的渐进破坏过程;提出了临界状态决定法,随着临界状态逐步移动,边坡不平衡力和驱动力越来越大,抗滑力越来越小,直至整体处于破坏状态。以湖北省恩施州稻池村边坡为例,以3种数值(部分强度折减、理想弹塑性和全过程剪应力-应变本构)模型揭示边坡渐进破坏过程中各参量变化特征。结果表明:3种数值条块法均能描述稻池村边坡渐进破坏过程,基于条分法和理想弹塑性模型部分强度折减系数大于全过程剪应力-应变本构模型稳定系数。      

江汉平原高砷地下水稳定碳同位素特征及其指示意义

溶解性有机碳（DOC）是地下水中砷释放过程的关键因素,为查明江汉平原高砷地下水稳定碳同位素特征,识别有机质的降解过程对砷富集的影响,采用稳定碳同位素分析测试技术并结合地下水化学特征,对江汉平原典型砷中毒病区的浅层地下水进行了区域采样分析。结果表明:浅层承压水的砷质量浓度为0.23~2 621 μg/L。地表水较地下水具有更负的δ13C_DOC、δ13C_DIC值。地下水中溶解性无机碳（DIC）的δ13C_DIC值在-11.9‰~-3.99‰之间,溶解性有机碳的δ13C_DOC值在-28.5‰~-19.6‰之间。地下水的δ13C_DIC-δ13C_DOC差值与ρ（As）呈一定负相关关系,表明微生物作用下有机质的降解促进了As的富集。δ13C_DIC-δ13C_DOC差值与δ13C_DIC和ρ（DOC）均具有较显著的正相关关系,表明地下水中有机质的氧化分解是导致δ13C_DIC贫化的重要过程,微生物作用下溶解性有机质的降解是地下水中无机碳的重要来源。此外,江汉平原少数高砷地下水呈现较大的δ13C_DIC值,推断江汉平原高砷含水层强还原环境下可能存在的产甲烷过程导致了明显的碳同位素分馏。