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以塔里木河下游河岸带生长良好具有代表性的胡杨为供试植被,利用土壤水分特征曲线的分形结合胡杨根系分布函数的方法,对根区土壤水分和根长根系吸水关系进行了研究,确定了土壤水分特征曲线和非饱和土壤导水率。根据干旱区胡杨根系分布特征建立了干旱区胡杨二维根长密度函数。所建根长密度函数在根层近地表处服从抛物面分布,而在根层下部服从指数面分布,并基于二维改进的Feddes模型,建立了胡杨根系吸水的二维数学模型。结果表明,春季、夏季、秋季、冬季实验区胡杨根区土壤水分模拟值与实测值的平均误差依次分别为4.0%、7.2%、5.9%、4.9%,均低于10%,得到了较好的模拟效果。这进一步提升了干旱区植物根系吸水模型的模拟精度,为干旱区自然植被耗水量的计算提供了新的方法和科学依据。因此,该二维模型在干旱区植物耗水计算中具有广泛的应用价值和现实意义。 相似文献
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过去植被覆盖度重建在长尺度气候模拟和陆地生态环境演变机制研究等方面具有重要意义。基于现代过程的孢粉—植被覆盖度转换函数研究，可为利用孢粉地层数据重建过去植被覆盖度变化提供一条新的途径。以内蒙古高原等地39个湖泊和7个水库中心的表层沉积物孢粉组合与归一化植被指数（NDVI）为研究对象，利用加权平均偏最小二乘法（WA-PLS）、局部加权加权平均法（LWWA）和最佳类比法（MAT）分别建立了孢粉—NDVI转换函数；通过留一交叉检验法、自助法和空间自相关性等检验，筛选出最优模型并应用于古地层孢粉数据，实现定量重建过去植被覆盖度变化。结果表明：MAT和WA-PLS模型均受到空间自相关性的显著影响，而LWWA模型则是建立孢粉—NDVI转换函数的最优模型。与已有类似转换函数表现能力的对比表明，本研究建立的转换函数具有较强的可靠性和应用潜力。基于本研究转换函数重建的内蒙古辉腾锡勒（HTL）区域全新世植被覆盖变化与孢粉重建的植被变化具有很好的一致性，进一步印证了本研究转换函数的较强潜力，均表现出对降水变化的响应更为显著。 相似文献
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草原区植被对土壤风蚀影响的风洞模拟试验研究 总被引：8，自引：1，他引：7
在前期研究的基础上,选择内蒙古乌兰察布荒漠草原区为研究区域,通过野外移动风洞模拟试验,开展荒漠草原植被对土壤风力侵蚀影响的定量化分析研究,旨在探讨不同植被盖度下空气动力学粗糙度的变化、不同植被盖度下的风沙流结构特征及植被盖度与风蚀输沙率的定量关系,从而为水土流失机理研究提供理论依据。试验研究表明：空气动力学粗糙度随着地表植被盖度的增加呈三次函数关系增加,拟合函数为Z0=ax3+bx2+cx+d;随着距地高度的增加,各层收集到的风蚀量呈不同程度降低,随着地表植被盖度的增加,各层输沙量也均降低;不同风速下植被盖度与风蚀输沙率之间呈幂函数相关。 相似文献
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植被与风蚀耦合动力学模型及其应用 总被引：2，自引：0，他引：2
利用植被-风蚀耦合动力学研究了植被生长发育与风蚀发生、发展之间的动力学关系,考虑了植被覆盖度V和风蚀比S之间的相互耦合作用,以及在外力作用尤其是人类活动影响下的植被与风蚀的演变规律,以此建立了植被-风蚀动力学模型。将模型应用于京津风沙源治理工程区等区域,采用试算法探索了模型中参数的取值,模拟了区域植被盖度与风蚀比发展演变过程,发现模拟结果与实际演变过程符合精度较高,进而分析并利用模型进行预测,结果表明,植树造林等增加植被的措施对风蚀发展的控制作用比较缓慢,是一个长期作用效果,需要坚持不懈的努力才可能达到预期的治理效果。 相似文献
5.
基于HASM的中国森林植被碳储量空间分布模拟 总被引：2，自引：1，他引：1
当前区域尺度上森林碳储量估算主要依据森林资源清查数据,整个过程不仅消耗大量人力、物力,而且十分耗时,严重影响了森林碳储量估算的时效性。针对这一问题,本文提出了基于HASM的森林植被碳储量模拟方法,该方法以全球植被动态模型LPJ-Guess 输出的植被碳储量为驱动场,以森林清查样地数据为精度控制点,模拟生成中国陆地森林碳储量分布情况。研究以第7 次中国森林资源清查数据作为精度控制点数据源,同时作为本文模拟方法的精度验证。结果表明,中国森林碳储量为9.2405 Pg,考虑到森林资源清查是基于一定的郁闭度进行的,因此HASM模拟的结果与根据森林资源清查结果计算得出的7.8115 Pg 相比更符合实际情况,西南山区和东北林区是中国森林最主要的碳库,其碳储量分别占中国森林植被碳储量的39.82%和20.46%。同时与之前(1975-1995 年) 相比具有较大幅度的增长,表明近几十年来中国坚持大规模植树造林的碳汇效果显著。同时也表明基于HASM的森林植被碳储量空间分布模拟方法是有效的,模拟结果合理且精度较高,表明该方法在全球尺度上森林植被碳储量模拟及其它生态系统中碳储量模拟中具有应用潜力。 相似文献
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气候变化背景下森林动态模拟研究综述 总被引：2，自引：0，他引：2
在全球气候变化背景下,森林的地理分布与生态过程研究受到越来越多的关注.森林对气候变化的响应是一个复杂的过程,在已有模拟方法中,林窗模型和全球植被动态模型由于考虑了气候作用下植被的演替与更新等机理,能较为合理地模拟气候变化背景下森林的瞬态响应,是目前气候变化研究的热点之一.全球植被动态模型以植物功能类型(PFTs)表示区域森林植被组成,通过模拟PFTs比例的变化来反映森林地理分布格局的动态变化.通过回顾上述两类模型的发展历程,梳理了模型在模拟研究森林地理分布及生态过程中,对过去和未来气候变化的潜在响应方面的应用,并针对模型中存在的不足,提出今后应在动态模型多尺度研究、加强模型对非气候因子的描述、模型间比较、多源遥感数据与模型同化等方面开展重点研究. 相似文献
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气候变化背景下干旱区植被的时空分布及变化特征,是区域植被恢复和国家自然保护区建设等亟需研究的关键生态环境问题。在建立中国北方干旱半干旱区潜在植被分类及对Holdridge生命地带模型进行修正和拓展的基础上,结合中国气象模拟数据(1981—2020年),引入植被面积转移矩阵、Kappa系数和平均中心模型等方法,对中国北方干旱半干旱区气候要素进行分析并实现了潜在植被定量识别和空间分布格局模拟。结果显示:40年间年降水量、年平均生物温度和可能蒸散率总体均呈上升趋势,研究区存在暖干化现象;研究区共出现6种潜在植被类型,在不同年代际均呈地带性分布;温带荒漠植被、温带草本植被和温带森林植被是主要植被类型,共占总覆盖面积约71%;温带森林植被的面积总体增长最快,平均每10年增加1.1%,温带荒漠植被减少最快,平均每10年减少1.3%;相邻年代际间,各类潜在植被的面积转换关系较为稳定,差别在于转换程度;山地森林植被、温带荒漠植被和温带森林植被的平均中心总体偏移距离大于50 km,除温带荒漠植被,其他植被的平均中心总体均往西移。 相似文献
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气候和人为因素对植被变化影响的评价方法综述 总被引：1，自引：1，他引：1
系统评价气候变化和人为因素引起的植被退化，对有效开展生态工程建设、实现生态环境的可持续发展具有重要意义。目前绝大多研究主要分析气候因素对植被变化的影响，分析气候因素和人类活动对植被变化的双重影响少有研究。本文主要介绍这一双重影响对植被变化的贡献程度的主要研究方法——定性-半定量法、回归分析法、残差趋势法、基于净第一生产力的评价方法。综述分析了气候和人为因素对植被变化驱动的主要结论，总结目前各研究方法存在的问题，提出了未来需要重点加强气候和人为因素对植被变化驱动因素的分解研究，加强模型评价和不确定性量化研究等。 相似文献
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植被-气候关系研究是开展全球变化对陆地生态系统影响研究的基础.本文首先对植被-气候关系研究进行了回顾、分析和总结,指出了这项研究的内容、方法和存在的问题.进而指出,在传统的生态系统定位研究基础上,结合现代的生理生态学研究成果,采用计算机模拟研究、遥感监测和GIS技术为手段的研究方法,是今后的发展方向. 相似文献
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潜在自然植被研究与展望 总被引：14，自引：1，他引：13
植被－环境关系是全球变化与陆地生态系统关系研究的关键,由于受人类几千年活动的影响,全球原始自然植被所剩极少,植被的破坏掩盖了植被与环境之间的关系。如何重演反映环境决定特点的潜在自然植被,是植被－环境关系研究的起点。本文对潜在自然植被的概念、研究的时空尺度进行了论述,指出潜在自然植被研究2个发展阶段的特点：（1）传统的以经验为主的定性研究;（2）以潜在自然植被预测模型为基础的定量研究。在此基础上,提出今后我国潜在自然植被研究的重点应放在：针对我国自然植被分布的特点,构建适用于我国特定区域的潜在自然植被预测模型,对不同时空尺度下的潜在自然植被类型及其地理分布进行模拟与制图;单纯将气候作为潜在自然植被预测模型自变量的方法正逐渐为综合的环境变量方法所取代,并强调了潜在自然植被研究必须考虑与大气环流模式的耦合。 相似文献
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基于蒙特卡洛生存分析探究东北森林物候的影响因素 总被引：1，自引：0，他引：1
植被是生态环境变化的指示器,分析植被物候的影响因素不仅有助于气候变化分析,提高区域气候模式的模拟精度,而且对于准确评估植被生长趋势、生产力以及全球碳收支均具有重要意义。基于遥感的植物物候监测已取得了长足的发展和进步,但当前利用大范围、长时间序列的遥感数据分析植被物候影响因素的研究尚不多,采用线性回归模型对非线性的植被物候影响因素进行分析可能存在偏误。因此,本文提出一种基于蒙特卡洛模拟的生存分析方法,对东北森林物候的影响因素进行量化分析。首先利用东北森林地区1982-2009年间AVHRR GIMMS NDVI数据,应用双Logistic曲线拟合方法对植被春季返青期（SOS）、秋季落叶期（EOS）及植被生长期（GSL）进行提取;然后基于蒙特卡洛模拟和生存分析构建植被物候影响因素分析模型;最后运用所构建模型探讨了东北森林区春季返青期、秋季落叶期的可能影响因素。结果发现：温度、降水和风力对中国东北森林关键物候期有一定影响,其中温度是春季返青期和秋季落叶期的最主要驱动因素,长期平均温度比短期内的温度突变对物候影响更显著,落叶期前的风速增加有可能使落叶时间提前;除了环境因素,春季返青早的年间秋季落叶倾向于更晚。研究表明,结合蒙特卡洛方法的生存分析可以较好地对物候期的影响因素进行定量分析,可为物候现象的归因分析提供一种新的方法。 相似文献
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森林火灾在景观上往往造成不同程度的森林冠层损失,而冠层影响光合作用和蒸散,因此刻画灾后森林冠层恢复的轨迹对于了解生态系统过程具有重要意义。森林冠层的损失和恢复通常采用叶面积指数(LAI)或其它能够反映冠层光合能力的植被指数进行表征。本研究中,我们采用Terra卫星搭载的中分辨率成像光谱仪(MODIS)的长时间序列影像(2000-2009年)来重建火灾后森林冠层恢复的过程。以美国南达科他州布莱克山国家森林公园(The Black Hills National Forest, South Dakota)为例,该地区在2000年8月24日经历了一次大的自然火灾,烧毁了近33 785 ha森林,其中大部分是美国黄松林。基于LAI的研究表明,植被冠层光合能力在3年内(2001-2003年)基本恢复,这主要来自于林下未烧毁草地在灾后的快速生长;火烧迹地的NDVI和EVI在这3年内也呈现恢复的态势。可见,LAI、NDVI和EVI在火灾几年之后便难以有效地识别火烧迹地。然而,陆地表面水分指数(基于近红外和短波红外波段的遥感标准化指数,简称LSWI),能够有效地识别和追踪火烧迹地至今的整个过程(2000-2009年)。这一研究结果也使得采用其它具有近红外和短波红外波段的传感器研究森林火灾迹地恢复和干扰过程成为可能,其中包括Landsat 5 TM影像(可追溯至1984年)。更长时间序列的数据对于研究森林火灾灾后生态系统干扰和恢复过程、森林演替模拟以及碳循环具有重要的支撑作用,LSWI指标证明能够有效地刻画这一过程。 相似文献
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作物高度是农田、生态等研究领域重要的一项指标,准确地获取作物高度和类别是精确估产和长势监测的必要条件。激光雷达技术能够提供精确的植被冠层结构信息,并进而获得作物冠层高度。以绿洲农田区的棉田为研究对象,通过激光雷达提取的植被垂直结构信息,估算研究区各植被类型的高度,并依据高度进行了分类。结果表明：林地、食葵、棉花和西葫芦的平均高度约为12.5 m、2.125 m、1.125 m和0.35 m,利用植被类型间的高度差异进行地物类型识别的总体精度为93%;食葵、棉花和西葫芦实测植被高度值与计算植被高度值的平均相对误差分别为-0.038%、1.35%和-4.348%,说明激光雷达提取的植被冠层结构参数可用于农田区作物的高度估算。 相似文献
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黄河中游大尺度植被冠层截留降水模拟与分析 总被引：4，自引：0，他引：4
大尺度植被冠层截留降水定量模拟与分析是揭示气候变化和人类活动综合作用下区域水沙变化机制的重要研究内容。以黄河中游河口镇—潼关区间为研究区,耦合遥感等空间数据与植被冠层截留估算模型,利用地面监测站点降水数据、GLASS叶面积指数遥感数据和地理信息空间分析技术,定量模拟和分析了黄河中游20 世纪80 年代以来3 个典型年份的地表植被冠层截留降水及其时空变化特征。结果表明：（1） 20 世纪80 年代以来,特别是20 世纪末实施的生态修复政策,使得黄河中游叶面积指数显著提高,植被覆盖明显改善;（2） 20 世纪80 年代以来,黄河中游植被冠层截留降水发生了明显变化,1984 年、1995 年和2010 年研究区植被冠层截留降水量区域年平均值分别为19.57 mm、13.66 mm和22.68 mm,截留率分别为3.24%、3.32%和4.92%;（3） 黄河中游植被冠层截留降水特征及其变化受降水特征和地表植被状况共同影响,其中,降水量是决定植被冠层截留降水特征的控制性因素,而叶面积指数年际变化是影响植被冠层截留降水特征变化的主要因素。 相似文献
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Vegetation community structure is a key indicator of long-term vegetation change in semi-arid ecosystems. This study uses ground-based spectral measurements and a canopy reflectance model to investigate the potential of Earth observation data to characterize variations in vegetation structure along a grazing gradient in the eastern Kalahari, Botswana. Despite differences in the bidirectional reflectances of soil, plant litter, bush and grass canopies towards the end of a dry season, it is unlikely that Earth observation data can be used to estimate vegetation structure at this time. This is due to an ambiguity in the relationship between spectral reflectance and vegetation structure caused primarily by the limited dimensionality of reflectance data. Variations in canopy architecture cause differences in the level of inter-canopy shadowing but the net effect—lower reflectance with an increase in bush cover—parallels the darkening effects of any vegetation cover on relatively bright sandy soils in semi-arid environments. These results highlight the continued need for long-term ground-based ecological monitoring in conjunction with satellite-based monitoring of changes in vegetation cover. 相似文献
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Using a maximum entropy model to optimize the stochastic component of urban cellular automata models 总被引：1，自引：0，他引：1
Haijun Wang Chang Xia Sanwei He Wenting Zhang 《International journal of geographical information science》2020,34(5):924-946
ABSTRACT The stochastic perturbation of urban cellular automata (CA) model is difficult to fine-tune and does not take the constraint of known factors into account when using a stochastic variable, and the simulation results can be quite different when using the Monte Carlo method, reducing the accuracy of the simulated results. Therefore, in this paper, we optimize the stochastic component of an urban CA model by the use of a maximum entropy model to differentially control the intensity of the stochastic perturbation in the spatial domain. We use the kappa coefficient, figure of merit, and landscape metrics to evaluate the accuracy of the simulated results. Through the experimental results obtained for Wuhan, China, the effectiveness of the optimization is proved. The results show that, after the optimization, the kappa coefficient and figure of merit of the simulated results are significantly improved when using the stochastic variable, slightly improved when using Monte Carlo methods. The landscape metrics for the simulated results and actual data are much closer when using the stochastic variable, and slightly closer when using the Monte Carlo method, but the difference between the simulated results is narrowed, reflecting the fact that the results are more reliable. 相似文献
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模型多参数灵敏度与不确定性分析 总被引：5，自引：0，他引：5
以潮白河为研究区域,探讨了与模型参数及模型模拟性能有关的多参数灵敏度及不确定性分析方法(Multi-Parameter Sensitivity and Uncertainty Analysis, MPSUA)。基于Monte Carlo模拟的多参数灵敏度分析,可以评价模型中多个参数的相对重要性。GLUE不确定性分析则能对模型性能进行量化评估。实例研究表明,通过MPSUA方法,可以减少优化参数的个数。而且,在没有对模型进行参数优化之前,基于MPSUA就可以确定模型的模拟精度。例如同样的模型在潮河可以获得比在白河更高的模拟精度。这种同一模型在不同流域所体现的差异性,一方面是源于模型结构本身的不完善,另一方面则与用于建模的数据误差有关。SCE-UA参数优化结果与MPSUA结果几乎一致,说明本文的参数灵敏度与模型总体性能评估方法比较合理。 相似文献
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以天山北麓三工河流域绿洲．荒漠交错带为研究对象,以可视化开发语言Visual Basic 6．0作为主要开发工具,结合Access数据库,在传统SPAC系统原理的基础上开发了绿洲．荒漠交错带水热传输可视化模拟系统。该系统具备系统管理、数据输入、数据处理、信息查询、模型计算、地下水预测、图形绘制、结果输出等功能。充分考虑到实时预测的实际工作要求,在系统开发的过程中,力求将本项目所研制的各种预测方案集成为一个可实时业务化运行的软件系统。通过该模拟系统可预测绿洲-荒漠交错带植被蒸腾量、地表蒸发量和植被的根系吸水速率以及土壤水热动态传输过程,为绿洲-荒漠交错带地下潜水-土壤-植被-大气连续体中数据的管理、地下水的预测和GSVAC水热传输动态的计算机模拟提供了强大的软件环境。 相似文献