基于累积分布函数匹配的多源遥感土壤水分数据连续融合算法

数据融合是解决不同来源遥感数据无法直接对比分析这一瓶颈的有效方法。实时更新的SMOS土壤水分数据(soil moisture and ocean salinity)可开展实时干旱评价(2010年至今),但由于序列短无法开展频率及演变分析。CCI(climate change initiative)土壤水分数据是联合了多种主被动遥感数据合成的长序列数据产品(1979—2013年)。为提高不同来源遥感数据的融合精度,该研究基于累积分布匹配原理构建了多源遥感土壤水分连续融合算法,将SMOS和CCI融合成长序列、近实时的遥感土壤水分数据。经验证分析,累积概率曲线相关性中表征干旱的低值区纳什效率系数由0.52提高到0.99,且融合后土壤水分数据可以较准确地反映当地的干旱事件。该研究提出的多源遥感土壤水分连续融合算法显著提高了现有融合算法的融合精度。     

黄淮海地区冬小麦种植北界时空演变及未来趋势分析

为探索黄淮海地区冬小麦种植北界的变化规律,该文基于黄淮海及周边地区94个气象站1961—2017年逐日气象数据和代表性浓度路径(representative concentration pathways,RCPs)RCP4.5、RCP8.5情景下2011—2100年逐日温度数据,采用5个气候指标对黄淮海地区冬小麦种植北界进行分析。主要结论如下:1961—1970年黄淮海地区冬小麦种植北界主要分布于天津—河北霸州—保定—石家庄—邢台—山西临汾一线;1971—1980年,该线在河北境内北移约65 km,在山西境内北移约40 km;与1971—1980年相比,1981—1990年北界变化较小,仅在河北唐山附近略南移,山西运城附近略北移;与1981—1990年相比,1991—2000年北界变化较大,尤以山西地区为最,将原本的正弦线趋势压缩为平滑抛物线趋势,临汾附近南移,阳城附近北移;相较于1991—2000年,2001—2010年北界略北移;相较于2001—2010年,2011—2017年北界呈南移现象。未来RCP4.5情景下,2011—2040年冬小麦种植北界主要分布在河北乐亭—唐山—北京—河北保定—石家庄—邢台—山西榆社—临汾一线;2041—2070年该线在河北境内北移至秦皇岛,山西境内北移至介休;与2041—2070年相比,2071—2100年北界在河北境内趋于稳定,在山西境内北移至太原北部。RCP8.5情景下,冬小麦种植北界变化较大:2011—2040年北界位于河北秦皇岛—唐山—北京—河北保定—石家庄—山西临汾一线;2041—2070年,该线在河北境内北移至遵化、青龙附近,在山西境内北移至兴县、太原附近;2071—2100年,北界北移至河北承德—丰宁—张家口—怀来—保定—山西原平—五寨—河曲一带。此外,与RCP8.5相比,RCP4.5情景下黄淮海地区冬小麦种植北界变化趋势较小。该研究可为黄淮海地区冬小麦种植敏感性地带适应气候变化提供理论依据和技术支撑。     

基于人工神经网络的 雅鲁藏布江流域NDVI预测模型

雅鲁藏布江流域既是生态资源的宝库,又是全球气候变化的敏感区.研究基于2000-2015年的MODIS数据和30个地面站点气象数据资料,在分析雅鲁藏布江流域的NDVI归一化植被指数时空变化特征的基础上,分别采用偏相关分析和主成分分析法,辨识了影响各子流域NDVI变化的主导气候因素,并此基础上构建了基于人工神经网络的雅鲁藏...     

基于CWSI及干旱稀遇程度的农业干旱指数构建及应用

土壤湿度降低会使作物生长受到水分胁迫,严重时发生农业干旱,对粮食安全造成不利影响,准确识别和有效监测农业干旱具有重要的现实意义。前人研究中,通常仅根据当前水分亏缺程度识别干旱事件,而不考虑其稀遇特征。该文基于蒸散发构建了综合考虑当前水分亏缺程度和干旱事件稀遇程度的农业干旱指数IEDI(integrated evapotranspirationdeficitindex),并基于该指数分析了中国东北3省2000-2014年农业干旱演变规律,探讨了气象要素对农业干旱以及农业干旱发生时段对粮食产量的影响。结果表明:1)与仅考虑水分亏缺程度的指标相比,综合考虑干旱稀遇程度的IEDI能更加有效地识别干旱年际差异,历史干旱事件、旱灾成灾面积和粮食产量验证了该指数的合理性;2)东北三省旱灾成灾面积与IEDI的相关系数均大于0.75,其中,吉林省最大,为0.88;粮食产量与IEDI的相关系数均大于0.60,其中,辽宁省最大,为0.78;3)吉林西部、辽宁西部易发生严重农业干旱,对气象干旱敏感程度高;4)当干旱发生的起始月份固定时,随干旱持续时间增加,干旱指数与产量的相关性先增强后减弱;当干旱持续时间固定时,干旱指数与产量的相关性与干旱发生的起始月份显著相关。总之,结合了干旱事件稀遇程度的指数可以有效识别农业干旱,为农业干旱监测提供了合理依据。     

SWMM在北京市乐家花园排水区的雨洪模拟研究

以北京市乐家花园排水区为研究对象,构建了基于SWMM的城市雨洪管理模型。研究采用2011-2012年之间含"7·21"洪水在内的3场降水事件对模型进行率定和验证,并设计了4种建模方案旨在分析不同精细程度的模型结构对模拟结果的影响。结果表明,4种方案的确定性系数在0.81~0.91之间,峰量、峰现时间误差均在许可范围之内,初步反映出SWMM在该研究区具有良好的适用性。随着模型参数的增加,验证期的模型精度反而有所降低,表明模型率定时可能存在"过拟合"现象。在观测资料有限的情况下,研究选择结构较为简单的方案4作为最终雨洪管理方案。     

东北黑土区土壤侵蚀对土壤酶活性的影响

为定量研究土壤侵蚀对东北黑土区土壤酶活性的影响,采用野外模拟试验法,对东北黑土区8个侵蚀程度、2种施肥处理试验小区的土壤酶活性及土壤理化性质进行测定。结果表明,土壤酶活性值随侵蚀程度增加呈指数降低趋势。相比未侵蚀,侵蚀程度达到70 cm时,过氧化氢酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶活性在施肥土壤中分别下降了69%、72%、72%、61%,在未施肥土壤中分别下降了64%、76%、74%、63%。施肥和未施肥土壤中全氮、全磷、速效磷、速效钾、碱解氮含量均随土壤侵蚀程度的增加而下降,只有全钾含量随着侵蚀程度的增加而增加,与侵蚀程度呈正相关。由于施肥量相对较低且持续时间较短,因此化肥的施用对土壤酶活性的提高作用有限。     

稻田生态系统服务价值评价--以湖南省为例

稻田生态系统对整个农业生态系统的组成具有极大的实际意义,为各类生物提供生长条件的同时,也为人类的生存与发展提供了重要的产品与服务.以湖南省稻田为研究区,采用造林成本法、工业制氧法以及当量因子法的等方法对稻田生态系统八项功能进行测算。结果表明,2016年湖南省稻田生态系统服务价值为2.47万元/hm^2,其中为稻田生态系统正面服务4.36万元/hm^2,其负面生态价值为1.83万元/hm^2,正面生态价值是其负面生态价值的2.4倍。因此评价稻田生态系统的生态服务价值对整个农业生态系统及区域环境研究具有重要的意义。     

基于PSR和RS的黑龙江省农业节水区划空间格局研究

农业节水区划能够促进区域水资源高效利用,是缓解农业用水短缺的有效方法之一。黑龙江省是重要的粮食产区,农业比重大、农业用水量多,水资源短缺风险会严重影响到粮食安全。根据黑龙江省的自然地理、气候水文、社会经济以及农业结构等方面,利用PSR模型构建农业节水区划指标体系,基于粗糙集理论(RS)结合ArcGIS空间可视功能将黑龙江省划分为4个农业节水分区,并对其空间格局进行研究。结果表明,哈尔滨市、齐齐哈尔市、佳木斯市和绥化市应优先发展节水农业;鸡西、双鸭山和黑河地区可适度发展节水农业;牡丹江市、大庆市和鹤岗市可鼓励开展节水农业;七台河市、伊春市和大兴安岭地区现阶段不适宜开展节水农业。通过对黑龙江省农业节水区划特征分析,并结合不同区域的自然资源和社会经济状况得出相应对策以及建议,以期促进农业长期稳定发展。     

太湖流域直播水稻田水量平衡分析与径流污染负荷研究

为准确、方便地分析水稻田水量平衡关系及研究水稻田非点源污染负荷,本文采用基于降雨-水位原位观测方法(方法一)和基于降雨-水位的灌溉、产流识别方法(方法二)对太湖流域直播试验水稻田进行水量平衡分析和径流污染负荷计算。通过水稻田水位变化数据计算得到水稻田生长季总蒸散发和渗漏损失为1 087.2 mm。根据水量平衡原理,方法一、方法二计算的水量亏损值分别为18.1、81.8 mm,分别占入流总量的1.4%和6.0%,方法一在试验点水稻田水量平衡分析中更准确。应用方法一计算得到水稻田灌溉水量为866.9 mm,入流总量为1 330.6 mm,径流总量为303.2 mm。两种方法计算的灌溉水量相近,方法二可用于灌溉水量的对比分析。水稻田径流污染负荷计算中,应用方法一计算得到TN、TP输出系数为9.18、0.45 kg·hm~(-2),在合理的范围内。应用方法一进行水稻田水量平衡分析和非点源污染负荷核算具有较好的准确性和适应性。     

雅鲁藏布江流域陆地水储量变化特征及归因

为准确识别高寒缺资料地区长序列陆地水储量变化特征及归因,该研究选取青藏高原东南部的雅鲁藏布江流域为研究区,基于2003—2017年的GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)重力卫星数据,结合欧洲中期天气预报中心的第五代产品ERA5(the fifth-generati...