明清时期渭南地区旱灾的多尺度变化特征及其对气候变化的响应

研究了明清时期渭南地区旱灾的多尺度变化特征及其与气候变化的关系,为揭示该区旱灾的发生机制提供科学依据.利用《中国三千年气象记录总集》等历史文献资料,对明清时期(1368～1911年)渭南地区的旱灾史料进行了统计分析,采用集合经验模态分解(EEMD)等方法研究了明清时期该区旱灾的多尺度变化特征及其对气候变化的响应.结果表明:(1)明清时期渭南地区旱灾总体上表现为先下降后上升的变化趋势,以全区域的特大旱灾为主,明朝崇祯大旱、清朝康雍奇灾和光绪丁戊奇荒等历史极端干旱事件在渭南地区均有较好记录.(2)渭南地区旱灾在时间尺度上存在着显著的准3 a、准6 a和准8 a的年际周期,准11 a、准17 a、准28 a和准84 a的年代际周期以及准181 a和准363 a的百年际尺度周期,分别与厄尔尼诺的2～8 a周期、太阳活动的11 a周期和太平洋年代际振荡的20～30 a周期相对应.(3)明清时期渭南地区旱灾在年际尺度上的振荡信号可能要强于在年代际和百年际尺度上的振荡信号.(4)渭南地区旱灾的频次序列与我国同时期冬季温度变化序列总体上较为一致,与该时期北半球的温度变化基本同向,但不完全同步.明清时期渭南地区旱灾在时间尺度上存在着显著的多尺度变化特征,并对气候变化具有明显的响应.     

河北省农业水资源利用效率时空分异特征及影响因素研究

研究农业水资源利用效率时空分异特征及影响因素,可为促进区域农业生产节水及提高用水利用效率提供科学依据.基于2010-2017年面板数据,运用DEA-BCC、Malmquist指数和Tobit模型对河北省11地级市农业水资源利用效率的静态和动态时空分异特征及整体影响因素进行探讨.结果表明:2010-2017年河北省农业水资源利用效率均值总体水平较低,呈现"倒V"形的时间变化特征和"北高南低"的空间分布特征.全省的全要素生产率增长率为7.2％,时序上呈先增长后下降的趋势,空间上呈北部、西北部高,东部、西南部低的趋势分布.农业经济水平、节水农业水平及农作物种植结构中牧渔业占农业总产值的比重对河北省农业水资源利用效率起积极促进作用,水资源禀赋、机械化程度及水资源结构中粮食和蔬菜种植面积的比值则呈消极阻碍作用,其中农作物种植结构和水资源结构起主要导向作用.河北省各地级市农业水资源利用效率差异明显,总体水平偏低,有较大提升空间,充分利用好技术优势和节水农业设施是提高农业水资源利用效率的关键.     

基于电磁感应数据的电导率反演模型研究

【目的】土壤盐渍化是限制新疆南部棉花高产的主要因子,准确获取区域尺度土壤剖面盐分信息。【方法】以南疆阿拉尔垦区为研究区,以田间尺度采集的30个不同盐渍化程度棉田的540个样点的0~0.375、0~0.750、0~1.000 m的土壤剖面电导率数据和对应的电磁感应数据为数据源,采用线性模型和非线性模型分别构建了田间尺度和区域尺度的土壤剖面电导率的电磁感应反演模型,并采用缩减建模样本量方法进一步检验了区域尺度模型的可靠性和稳定性。【结果】多元线性回归(MLR)、偏最小二乘回归(PLSR)和主成分回归(PCR)建模方法的田间尺度模型R²在0.88~0.95,而对应的区域尺度模型R²在0.34~0.53。基于随机森林(RF)、神经网络(NN)和支持向量机(SVM)非线性建模方法构建的土壤剖面电导率的区域尺度电磁感应反演模型R²在0.60~0.85,其中RF模型的精度最高。0~0.375、0~0.750、0~1.000 m土壤剖面电导率的RF反演模型R²分别为0.80、0.85和0.84,相较于线性建模方法的区域尺度模型精度有明显的提高。RF区域尺度模型的样本数量由540个缩减到240个,模型精度没有明显变化,表明采用区域尺度模型,可大幅度降低土壤剖面样本采集数量,从而可显著提高采样效率和降低采样成本。【结论】区域尺度下构建土壤剖面电导率反演模型时,随机森林建模方法效果较优,模型预测能力具有较高的可靠性。     

纳米技术在水产养殖工程中的应用研究

纳米技术是一种在纳米尺度(1~100nm之间)上研究物质(包括原子、分子的操纵)的特性和相互作用,以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。它包括纳米材料的制造技术,纳米材料向各个领域应用的技术,在纳米空间构筑一个器件实现对原子、分子的翻切、操作以及在纳米微区内对物质传输和能量传输新规律的认识等等。纳米技术在水产养殖工程中的应用研究目前尚处于起步阶段,日本、韩国、法国、美国等已有实际应用的案例,国内也开始了这方面的研究并取得了一定的成果。1纳米技术在水质净化中的应用(1)纳米净水材料常见的纳米净水材料包括纳米净水剂…     

前沿

<正>中国科大提出光解水制氢新机制据科技日报讯,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室、化学与材料科学学院杨金龙教授研究组最近提出了一种新的光解水催化机制,使得利用红外光进行光解水制氢成为可能,为今后利用太阳光所有频率的能量铺平了道路。杨金龙研究组提出本身具有电偶极矩的二维纳米催化剂,可突破传统理论对催化剂吸收单个光子能量的限制,用     

山东省小型渔船主要参数的确定

以山东省小型渔船为研究对象，用回归分析方法，求出了小型渔船主要参数间关系，并给出了船长、船宽、吃水、船型系数，设计纵倾的估算公式和取值范围。     

基于改进YOLOV5s网络的奶牛多尺度行为识别方法

奶牛站立、喝水、行走、躺卧等日常行为与其生理健康密切相关,高效准确识别奶牛行为对及时掌握奶牛健康状况,提高养殖场经济效益具有重要意义。针对群体养殖环境下奶牛行为数据中,场景复杂、目标尺度变化大、奶牛行为多样等对行为识别造成的干扰,该研究提出一种改进YOLOV5s奶牛多尺度行为识别方法。该方法在骨干网络顶层引入基于通道的Transformer注意力机制使模型关注奶牛目标区域,同时对奶牛多尺度行为目标增加路径聚合结构的支路与检测器获取底层细节特征,并引入SE（Squeeze-and-Excitation Networks）注意力机制优化检测器,构建SEPH（SE Prediction Head）识别重要特征,提高奶牛多尺度行为识别能力。试验验证改进后的奶牛行为识别模型在无权重激增的同时,多尺度目标识别结果的平均精度均值较YOLOV5s提高1.2个百分点,尤其是对奶牛行走识别结果的平均精度4.9个百分点,研究结果为群体养殖环境下,全天实时监测奶牛行为提供参考。     

时空尺度对灰色系统理论预测秸秆折标煤量的影响研究

能源供给潜力的准确预测对秸秆生物质资源开发具有重要意义,数据的时空尺度对预测精度有重要的影响。在不同的时间尺度（7、10、12和15a）下研究了灰色系统理论Grey Model（1,1）模型及其拓展形式对全国、京津冀、河北三个空间尺度上秸秆折标煤量的预测精度,确定各空间尺度上的最优模型和数据时间尺度,分析影响可收集秸秆折标煤量的主要因素,并得到2021-2030年的预测结果。结果表明,灰色Verhulst模型的预测效果整体最好,10a时间尺度下的预测精度要明显高于7a、12a和15a,全国地区的预测精度为99.69%和99.72%,高于京津冀和河北省地区的预测精度;全国主要农作物和粮食农作物可收集秸秆折标煤量主要受到播种面积和单位面积产量双因素的影响,而京津冀和河北地区的主要农作物和粮食农作物可收集秸秆折标煤量则主要受单位面积产量的影响;2021-2030年的预测结果表明,全国主要农作物和主要粮食作物的可收集秸秆折标煤量基本稳定,而京津冀和河北地区的秸秆可收集折标煤量呈增加趋势,且主要粮食农作物的秸秆折标煤量的增速高于主要农作物秸秆折标煤量的增速。研究结果反映了京津冀协同发展对京津冀地区尤其是河北现代化农业格局发展和秸秆生物质资源量的影响,得到了不同空间尺度上影响秸秆折标煤量的关键因子,对灰色系统理论预测秸秆生物质资源潜力、推动能源格局转变有理论意义。     

基于MGWR的渭河流域TRMM降水产品空间降尺度分析

高分辨率降水数据有助于刻画降水的时空分异特性,对流域水文、气象和生态等过程的精准模拟具有重要作用,因此对低分辨率降水产品开展空间降尺度,提高其分辨率十分必要。鉴于此,本文在充分考虑热带降雨测量卫星（Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM）降水产品在渭河流域适用性的基础上,引入归一化差分植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）、数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）、坡度、坡向和经纬度等地理环境因子,构建了多尺度地理加权回归（Multi-scale Geographically Weighted Regression,MGWR）模型用以分析不同因子对渭河流域降水空间格局影响的尺度差异;进一步提出了一种针对TRMM降水产品的空间降尺度方法,并透过精度评价验证了降尺度结果的可靠性。结果表明：1）TRMM降水产品数据相较于站点实测数据存在一定精度误差,年尺度上R2=0.807,BIAS=2.909%,RMSE=83.477 mm,表现较好;季尺度上秋季R2最高,为0.847,夏季RMSE最大,为62.393 mm,四季的BIAS均较低;月尺度R2为0.456～0.815,BIAS介于±0%～8%之间,多数月份为正值,RMSE值域范围为3.019～37.841 mm,精度较好;总体而言,TRMM降水产品数据在年、季和月尺度上均表现出良好的整体适用性。2）不同因子在干湿年份对降水空间分异格局的影响呈现出不同的尺度特征,其中湿润年的DEM、NDVI、坡向和经纬度对降水呈现局部影响,坡度影响具有全局性,而干旱年各因子均表现为局部影响。3）流域和站点尺度上,降尺度TRMM数据相较于降尺度前产品数据精度得到一定改善,其中流域尺度上,R2整体提升3%,RMSE降低1mm;站点尺度上,各站点统计指标变化各异,但降尺度后统计指标整体优于降尺度前,并且由于时间尺度上的误差累积,站点年尺度数据精度相比月尺度数据稍差（R2由0.8～0.91变为0.4～0.95,RMSE从11～17变为32～150）。4）降尺度TRMM数据相比于降尺度前产品数据,空间分布更细腻,细节特征表现更好,且在年、月时间尺度上均具有较高的精度,可为渭河流域资料短缺地区的水文设计提供数据支撑。     

流域侵蚀输沙空间尺度效应及其影响因素研究进展

侵蚀输沙空间变异及其尺度效应是流域水文过程研究的一个重要内容,对流域水土流失控制和水沙资源科学管理具有重要意义。通过对流域侵蚀输沙空间尺度效应研究成果的系统回顾,从坡面到流域,阐述了降雨、土壤和植被等环境要素对侵蚀输沙尺度效应的影响,梳理了尺度效应产生机制方面的认知,总结了不同条件下坡面产流和侵蚀输沙尺度转换的代表性方法。在此基础上,对流域侵蚀输沙空间尺度效应研究的发展趋势进行了讨论,未来应增加新技术和数据的应用,建立具有明确物理机制的侵蚀输沙空间尺度转换方法,同时,急需突破剧烈环境变化对空间尺度效应影响的研究。本文的梳理与总结可为流域侵蚀输沙过程的深入研究提供参考,为土壤侵蚀防治和河流水沙的综合管理提供一定的科学支持。