典型浓度路径(RCP)情景下长江中下游地区气温变化预估

为探明典型浓度路径下(高端路径RCP8.5和稳定路径RCP4.5)长江中下游地区未来30a平均气温的时空变化趋势和分布特征,运用联合国政府间气候变化委员会(IPCC)AR5提出的模拟能力较强的BCC-CSM1-1(Beijing Climate Center Climate System Model version1-1)气候系统模式,基于典型浓度情景RCP(Representative Concentration Pathway)输出的2021-2050年0.5×0.5格点主要气象要素的逐日模式模拟数据资料,应用双线性内插法降尺度到长江中下游及邻近区域62个基本气象站点。以1961-1990为基准年,根据同期等长模拟数据和观测数据的非线性函数关系建立订正模型,并利用方差订正法对2021-2050年模拟数据进行误差订正。结果表明:RCP情景输出数据的模拟效果良好,方差订正可降低模拟值与观测值的相对误差和方差,更加真实反应未来气候变化趋势。RCP8.5和RCP4.5两种排放情景下,长江中下游地区2021-2050年年平均气温均呈显著上升趋势,增温幅度总体表现为自南向北逐渐减少。就季节而言,四季均呈现升温趋势,夏季增温幅度最高,变化倾向率大,春冬两季RCP8.5情景下增温幅度大于RCP4.5下,夏秋季则相反;RCP8.5情景下,研究区域年平均气温呈现自中部向东西递减,春夏季增温幅度高于秋季,冬季增温幅度最小,且变化倾向率低,大部分地区未通过0.05水平的显著性检验。RCP4.5情景下,研究区年平均气温自北向南逐渐降低,变化倾向率则表现为北部大于南部,夏季变化速率较大,增温幅度达1.2℃·10a~(-1)(P0.01),冬季较小且未通过显著性检验。     

老哈河流域降水的空间插值方法比较

降水的空间插值将有限的雨量站点观测数据插值为规则分布的空间数据集,对于解决水文关键问题具有重要的实际应用价值。但在众多的降水插值方法中,没有一种普适的最优方法。以中国西辽河上游老哈河流域为例,利用研究区1994-2005年52个气象站点的逐日降水资料,利用反距离加权、普通克里格、考虑高程的协同克里格对流域降水进行了空间插值,进而分析了流域降水的空间变异规律。结果表明:老哈河流域考虑高程的协同克里格插值取得了较好的精度;老哈河流域降水存在较大的空间变异性,有由南往北的递减趋势,降水量主要集中在流域的西南部。     

上海崇明岛土壤重金属含量空间变异特征研究

采用地统计学与GIS相结合的方法,研究分析了上海崇明岛土壤重金属砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、锌(Zn)、铜(Cu)、汞(Hg)、铅(Pb)、镍(Ni)的空间变异特征并比对国家标准分析了各元素超标概率分布状况.样本数据中的离群值是反应区域局部污染状况的重要信息,但同时离群值又对样本统计量的估计或空间插值造成一定的影响.本文尝试采用去离群值样本的插值模型与包含离群值样本数据进行插值的方式对重金属空间分布特征进行分析.另外,采用概率克立格法对研究区各元素超标概率状况进行了预测.结果表明:基于对离群值特殊处理的重金属含量的空间插值精度明显提高.研究区重金属分布特征为:崇明岛部分区域Cd含量较高;分布相对均匀,但空间向异性较大;新河码头附近、前进农场东、六滧港附近、崇明岛西北角这四大区域大部分重金属元素含量较高、且超标概率也较高.     

复杂地形下风场插值与林火蔓延模拟应用研究

山区地形复杂多变,风场随地形而变化,作为影响林火蔓延的主要因素,风场数据的准确程度将直接影响山地林火蔓延预测的结果。选择同时考虑地形起伏变化和距离作为主要因子的风场插值方法,设计并开发实现风场插值功能,并与基于空间距离的传统反距离权重(IDW)插值方法进行了比较研究。通过实验验证表明,所实现的基于地形起伏的风场插值方法对山区风场的模拟更接近实际;利用该方法的插值结果输入林火蔓延模拟,模拟的火场形状与实际范围具有更高的相似度。     

几种地下水位空间插值方法在干旱内陆区的应用比较

以西北干旱内陆区石羊河流域中游武威盆地为例,分析比较地统计学方法常用的8种空间插值方法在地下水位插值中的应用效果。结果表明:反距离加权法(IDW)插值误差较大,容易出现牛眼现象;多项式插值(GPI和LPI)要求资料的全局或局部趋势性很强,导致在对离群值插值时,误差偏大;径向基函数插值(Rspline和Tspline)对数据的要求较高,需要数据变化范围小,否则其插值结果差异很大;普通克里格插值(OK)效果较好,尤其对离群值的处理表现出较明显的优势。其中OK、泛克里格插值(UK)插值较简单克里格插值(SK)插值误差较小,且插值结果较光滑,符合实际地下水位变化趋势。     

林木调查数据的随机、空间、时间特征的模型处理

林木调查数据常具有随机性、空间性和时间性3种特征,这些特征造成了传统林木模型精度不高、应用不稳定。尽管已有多种建模方法可处理这些特征,但很少有研究界定这些方法在林木数据的适用范围。介绍混合效应模型、空间回归、地理加权回归、回归克里金4种建模方法在林木因子上的应用,分析它们对林木调查数据的随机效应、空间相关性与异质性、时间相关性与异质性上的适用度。结果表明,混合效应模型能有效处理林木数据的随机效应、空间相关与异质性、以及时间相关性;地理加权回归主要解决数据的随机效应、空间相关与异质性;空间回归与回归克里金只能处理数据的空间相关性;但这4种方法均无法有效处理数据的时间异质性。在实际研究中,可以依据这4种建模法对林木数据随机、空间和时间特征的适用度,分析数据特征来选择合适的建模方法,从而提高研究效率与精度。     

内蒙古地区草地表层土壤容重空间格局分析

本文以内蒙古地区草地表层土壤容重调查测定数据为基础,结合遥感和气候多重数据,进行草地土壤容重与海拔、年均气温、年均降雨、≥10℃积温、湿润度和NDVI等6个生态要素之间的回归分析。根据回归拟合方程,借助ArcGIS平台进行单因素插值,并通过插值预测结果与实测数据的拟合程度进行各因素对土壤容重影响的权重分析,加权叠加并综合插值出内蒙古草地土壤容重1 km×1 km栅格的空间分布图。结果表明：内蒙古地区草地土壤容重平均值为1.45 g·cm^-3,其中温性荒漠类草地的土壤容重最大,为1.58 g·cm^-3,温性草甸草原类土壤容重最小,为1.27 g·cm^-3;空间格局上,草地表层土壤容重自东向西方向呈现由低到高逐渐递增的趋势。综合插值得到的内蒙古草地表层土壤容重空间格局图,通过预测值与实测值之间的复相关性检验,其复相关系数R²=0.6739,均方根误差（RMSE）为0.1424 g·cm^-3,总体偏差为9.77%,平均预测精度达90.23%。综合空间插值结果较好地反映了内蒙古地区土壤容重空间分布情况,与土壤类型和草地类型的分布基本吻合。     

Metal levels in street sediment from an industrial city: spatial trends, chemical fractionation, and management implications

Background, aim and scope  Street sediment samples were collected at 50 locations in a mixed land use area of Hamilton, Ontario, Canada, and metal levels were analyzed using a sequential extraction procedure for different particle size classes to provide an estimate of potential toxicity as well as the potential for treatment through best management practices (BMPs). Methodology  The street sediment samples were dry sieved into four different particle size categories and a sequential extraction procedure was done on each size category following the methodology proposed by Tessier et al. 1979 using a Hitachi 180-80 Polarized Zeeman Atomic Absorption Spectrophotometer. Results and discussion  Analysis of variance, post hoc least-significant difference tests, and kriging analysis showed that spatially Mn and Fe levels were associated with a well-defined heavy industrial area that includes large iron- and steel-making operations; Cu and Pb were associated with both the industrial and high-volume traffic areas, while Zn tended to be more associated with high-volume traffic areas. The potential bioavailability of the metals, based on the sum of chemical fractions 1 (exchangeable) and 2 (carbonate-bound), decreased in order: Zn > Cd > Mn > Pb > Cu > Fe. Based on aquatic sediment quality guidelines, there is some concern regarding the potential impact of the street sediment when runoff reaches receiving waters. Conclusions  It is possible that a combination of BMPs, including street sweeping and constructed wetlands, could help to reduce street sediment impact on environmental quality in the Hamilton region. The data presented here would be important in developing and optimizing the design of these BMPs.     

新疆县域经济格局时空演变研究

利用六个年份新疆各县级行政单元人均GDP数据,提取县级行政中心的几何中心,通过地统计分析建立了县级行政单元人均GDP表面模型,在此基础上进行了人均GDP空间分布相关与变异分析。结果表明:(1)新疆各县、市人均GDP在特定方向上有一定的空间趋势。(2)自1949年始,新疆县域经济的空间相关性是逐渐增强的;至2008年,经济发展水平已达到强的空间相关性。随机因素对新疆各县、市的经济发展水平的空间变异的作用越来越小;一些特定的客观因素的内在机制的作用越来越大。(3)新疆县域经济格局由1949年的相对均衡状态逐步演变为越来越集中分布的格局。(4)上述关于新疆县域经济的空间相关及变异特征的判断,对于揭示其空间格局演变的机制提供了可行性支持。     

辽宁省洪涝灾害规律的初步研究

根据辽宁省21个气象站点1958-2008年逐日降水观测数据,采用Z指数方法和区域旱涝等级评定,并运用Morlet小波分析和Kriging空间插值法对辽宁省近51年洪涝灾害的时空分布特征进行经验正交函数(EOF)方法对比分析。研究结果表明:从时间变化方面来看,1958-2008年间的降水变化呈波动式下降趋势,减小趋势为1.96mm/a,年际变幅比较大,且呈周期性变化,主周期约为9年,次周期约为24年和3年;从空间变化方面来看,根据EOF分析,辽宁省降水分布呈现整体一致性、东南-西北对称相反性、中部-两侧对称相反性。主体变化是由辽东南沿海向西北内陆递减;洪涝灾害区主要集中在辽北、辽中、辽西北部分地区的大、中河流的中下游平原。