Mediating stream baseflow response to climate change: The role of basin storage          下载免费PDF全文

James M. Buttle 《水文研究》2018,32(3):363-378

Inter‐basin differences in streamflow response to changes in regional hydroclimatology may reflect variations in storage characteristics that control the retention and release of water inputs. These aspects of storage could mediate a basin's sensitivity to climate change. The hypothesis that temporal trends in stream baseflow exhibit a more muted reaction to changes in precipitation and evapotranspiration for basins with greater storage was tested on the Oak Ridges Moraine (ORM) in Southern Ontario, Canada. Long‐term (>25 years) baseflow trends for 16 basins were compared to corresponding trends in precipitation amount and type and in potential evapotranspiration as well as shorter trends in groundwater levels for monitoring wells on the ORM. Inter‐basin differences in storage properties were characterized using physiographic, hydrogeologic, land use/land cover, and streamflow metrics. The latter included the slope of the basin's flow duration curve and basin dynamic storage. Most basins showed temporal increases in baseflow, consistent with limited evidence of increases and decreases in regional precipitation and snowfall: precipitation ratio, respectively, and recent increases in groundwater recharge along the crest of the ORM. Baseflow trend magnitude was uncorrelated to basin physiographic, hydrogeologic, land use/land cover, or flow duration curve characteristics. However, it was positively related to a basin's dynamic storage, particularly for basins with limited coverage of open water and wetlands. The dynamic storage approach assumes that a basin behaves as a first‐order dynamical system, and extensive open water and wetland areas in a basin may invalidate this assumption. Previous work suggested that smaller dynamic storage was linked to greater damping of temporal variations in water inputs and reduced interannual variability in streamflow regime. Storage and release of water inputs to a basin may assist in mediating baseflow response to temporal changes in regional hydroclimatology and may partly account for inter‐basin differences in that response. Such storage characteristics should be considered when forecasting the impacts of climate change on regional streamflow.  相似文献   

基于纹理和空间特征的中分辨率影像滨海水产养殖用地提取研究     

王雪峰  冯雪  苏奋振  张宇  王武霞  蒋会平 《地球信息科学学报》2018,20(5):694-702

近年来,水产养殖用地分布广泛,但由于其在影像上所表现的复杂性和不均匀性,造成该用地类型提取中的困难,尤其针对中分辨率遥感影像。对此,本文提出了一种基于纹理和空间特征的养殖用地提取方法,该方法主要包括3个步骤：首先,利用纹理熵和归一化差异水体指数NDWI实现水产养殖用地的粗提取;然后,依据相邻地物间的关系实现同类型地物合并;最后,本文构建一种相对宽度作为地物的近似宽度,再次利用NDWI实现水产养殖用地的准确识别。本文以越南万丰湾为研究区域,以Landat-8融合影像（融合后的像元大小为15 m）的目视解译结果为标准,对本文方法与最小距离法分类结果进行比较。实验结果表明,该方法的精度可达91.13%,远高于传统的面向对象方法,并且所提方法的错误率和虚假率分别为0.09%和8.87％,表明了该方法可靠性,因而该方法可为基于中分辨率影像的地物类型提取提供一种有效手段。  相似文献   

地理国情监测水面数据时空一致性优化方法     

程滔  周旭  郑新燕  郭建坤  袁如金 《地球信息科学学报》2018,20(9):1216-1224

地理国情监测利用遥感、地理信息等技术,动态获取地表覆盖等多样化的地理要素,经统计、分析、评价和应用,服务于政治、经济、文化、资源、环境等多个领域,为政府提供全面、准确、基础的地理信息情报。针对地理国情监测在全国范围基于多时相遥感影像采集水面信息存在时空不一致性的现状,提出一种基于精细DEM的水面数据时空一致性优化方法。利用栅格图形区域生长算法,采用8邻域算子,对水面种子点进行迭代生长计算,得出基于精细DEM的区域生长结果;通过与地理国情监测水面数据对比分析,实现空间化结果的修正,从而达到时空一致性优化的目的。分析了典型研究区水面数据特征,利用该方法进行了优化处理,结果显示：研究区水面数据空间范围相对于时点监测修正了7.99%,满足了地理国情监测时点一致性需求。研究表明：该方法的应用,能够使得在全国尺度上统计的水面数据反映同一季节或可接受时段内的状况,避免或缩小了由于影像数据源的差异造成的时间和空间上的不一致性带来的误差,满足了地理国情监测时点一致性需求,能够在地理国情监测等地表覆盖水面信息提取、优化中推广应用,为政府有效决策提供客观、准确和基础的水面信息。  相似文献   

耦合土地利用回归与人口加权模型的PM2.5暴露风险评估     

邹雨轩  吴志峰  曹峥 《地球信息科学学报》2019,21(7):1018-1028

PM_2.5已成为人群健康的重要威胁之一,科学精准的暴露评估是PM_2.5风险防控的前提,为提升PM_2.5暴露精准评估,本文利用土地利用数据、道路数据、气象数据等构建PM_2.5土地利用回归反演模型,实现了2013年12月1日-2014年2月8日（冬季）广佛都市区PM_2.5时空动态演变监测,在此基础上将PM_2.5反演结果与人口密度数据耦合,分别从PM_2.5污染浓度与人口加权PM_2.5浓度2个方面,评估广佛都市区PM_2.5污染暴露风险。研究结果表明：① 土地利用回归模型能够较好的反映研究区域内PM_2.5的空间分布特征,R²大于0.78;② 2013年12月1日-2014年2月8日,广佛都市区PM_2.5浓度平均值呈现波动变化趋势,研究时段内,最高平均浓度为97.91 μg/m³ （12月29日-1月11日）,最低平均浓度为53.40 μg/m³ （1月26日-2月8日）,全时段PM_2.5浓度超WHO健康标准的面积占比达99.8%;③ 广佛都市区PM_2.5的空间分布具有异质性规律,其高值区分别位于广州市天河区、越秀区、番禺区北部、花都区北部及佛山市禅城区、南海区中部、三水区中部,低值区主要位于广州市白云区、番禺区东南部及佛山市顺德区南部。人口加权暴露风险存在2个高值中心,分别位于广州市和佛山市的主城区;④ 耦合人口加权模型前后,广佛都市区PM_2.5暴露风险高风险区空间分布发生变化,未考虑人口加权模型时,广佛深高值区较为分散,主要位于南海区、天河区、越秀区、禅城区,考虑人口加权模型后,高值区更加集中于广州市和佛山市的主城区。  相似文献   

顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究     

于明明  曾永年 《地球信息科学学报》2018,20(1):48-56

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。  相似文献   

Dynamics and patterns of land levelling for agricultural reclamation of erosional badlands in Chambal Valley (Madhya Pradesh,India)          下载免费PDF全文

Irene Marzolff  Padmini Pani 《地球表面变化过程与地形》2018,43(2):524-542

Gully and badland erosion constitute important land‐degradation processes with severe on‐site and off‐site effects above all in sedimentary deposits and alluvial soils of the arid and semi‐arid regions. Agricultural use of the affected land is impeded both by the irreversible loss of topsoil and the morphological dissection of the terrain. In various badland regions around the world, a solution to the latter problem is attempted by infilling of gullies and levelling of badland topography in order restore a morphology suitable for agricultural cultivation. Gully and badland levelling for agricultural reclamation has been conducted for decades in the large ravine lands of India. This study aims at analysing the distribution and dynamics of land levelling within the Chambal badlands in Morena district, Madhya Pradesh, between 1971 and 2015. Using high to medium resolution satellite images from the Corona, Landsat, Aster and RapidEye missions and a multi‐temporal classification approach, we have mapped and quantified areas that were newly levelled within eight observation periods. We analysed the spatial relation of levelled land to several physical and socio‐economic factors that potentially influence the choice of reclamation site by employing geographic information system (GIS) analysis methods and results from focus‐group discussions in selected villages. Results show that nearly 38 km² or 23% of the badlands in the study area have been levelled within 45 years. The levelling rate generally increases during the observation period, but the annual variability is high. We have found spatial relationships to badland morphology, vicinity of existing cropland and proximity to villages and drainage lines. From a socio‐economic point of view, availability of financial and technical means, access rights to the badland and ownership issues play an important role. Considering studies on soil degradation caused by levelling of badlands in other regions, the sustainability of the newly reclaimed fields in the Chambal badlands is questionable. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

Consistency of precipitation products over the Arabian Peninsula and interactions with soil moisture and water storage     

Youssef Wehbe  Marouane Temimi  Dawit T. Ghebreyesus  Adam Milewski  Hamid Norouzi  Elsy Ibrahim 《水文科学杂志》2018,63(3):408-425

The regional-scale consistency between four precipitation products from the GPCC, TRMM, WM, and CMORPH datasets over the Arabian Peninsula was assessed. Their macroscale relationships were inter-compared with soil moisture and total water storage (TWS) estimates from AMSR-E and GRACE. The consistency analysis was studied with multivariate statistical hypothesis testing and Pearson correlation metrics for the period from January 2000 to December 2010. The products and GRACE estimates were assessed over a representative sub-domain (United Arab Emirates) with available in situ well observations. Next, geographically temporally weighted regression (GTWR) was employed to examine the interdependencies among the peninsula’s hydrological components. The results showed GPCC-TRMM recording the highest correlation (0.85) with insignificant mean differences over more than 90% of the peninsula. The highest GTWR predictive performance of TWS (R² = 0.84) was achieved with TRMM forcing, which indicates its potential to monitor changes in TWS over the arid peninsular region.  相似文献   

大城市近郊农地流转的时空特征及影响因素     

许红梅  郭炎  李志刚  林赛南  李娈琼 《地理科学》2020,40(12):2055-2063

以武汉市蔡甸区为例，结合多源、多时段的村级农地流转数据，采用探索性空间分析和多元线性回归分析方法，揭示大城市近郊农地流转的时空特征及影响因素。研究发现：① 流转规模呈跨越式增长，经历快速增长和短期减速增长两个阶段，流转速度受土地政策影响较大；农地流转的空间分布由随机转向集聚，高高集聚区由主干道沿线转移至以农业为主的平原街镇，低低集聚区由不显著到集中于城镇化水平较高的街镇；② 控制自然、区位、社会经济等因素后，发现流转主体、流转用途对农地流转具有显著影响。建议清楚把握农地流转时空演化特征，合理选择流转主体和流转用途，以优化大城市近郊的人地关系，促进城乡统筹和乡村振兴。  相似文献   

京津冀地区耕地利用转型时空分异及驱动机制   总被引：2，自引：0，他引：2  

付慧  刘艳军  孙宏日  周国磊 《地理科学进展》2020,39(12):1985-1998

耕地利用转型代表耕地利用形态的趋势性变化。论文以京津冀地区157个县域空间为基本研究单元,从显性形态与隐性形态双重属性出发构建耕地利用形态指标体系,运用冷热点、空间变差函数等方法分析1990—2015年耕地利用形态变化的时空特征,在此基础上,利用空间误差模型(spatial error model, SEM)对耕地利用转型的驱动机制进行了定量分析。结果表明：① 京津冀地区耕地利用形态指数空间分布呈东南高、西北低的格局,与该地区地形分布格局基本一致,且因坝上高原特色农业发展形成独立高值区。② 京津冀地区耕地利用形态指数空间分异呈现逐渐缩小的趋势,显著热点区与显著冷点区分布相对稳定且面积不断缩小,耕地利用转型较为平稳。显性形态值普遍呈现先升高后降低趋势,隐性形态值则呈升高趋势,表明京津冀耕地出现空间收缩、功能优化式转型。③ 高程是影响京津冀地区耕地利用形态空间特征的主要自然环境因素,二三产业占比、地均固定资产投资与城镇化率等经济发展和城镇建设因素则是驱动1990—2015年京津冀地区耕地转型的主导因素,但不同时段、不同县域单元耕地转型动力机制存在差异,各驱动因子作用强度也不完全一致。  相似文献   

城市增长边界研究进展——理论模型、划定方法与实效评价     

谭荣辉  刘耀林  刘艳芳  何青松 《地理科学进展》2020,39(2):327-338

新型城镇化背景下,传统粗放的城镇土地利用模式难以为继,控制城市规模、优化空间格局已成为当前国土资源管理的重点工作之一。城市增长边界(UGB)作为一种西方国家控制城市蔓延的技术手段和政策工具已逐渐被引入国内。采用文献资料法和归纳演绎法,梳理并分析了国内外城市增长边界的理论模型、划定方法与实效评价,挖掘未来城市增长驱动力和增长边界制定方法可能的研究方向,为后续研究和未来其在中国的实践提供参考。结果表明：① 城市增长边界实证研究的理论基础主要源于古典单中心城市模型,由于国情不同,国内主要关注经济水平、产业结构和可达性对城市增长的影响,而国外在此基础上还关注公共政策和服务、外部性以及主体间的博弈对城市蔓延的促进或抑制作用;② 城市增长刚性边界划定主要以土地适宜性和承载力评价为基础,弹性边界可采用元胞自动机进行空间辅助模拟;③ 国外城市增长边界的实施效果具有地区差异性,国内目前还缺乏城市增长边界实施效果评价相关方面的研究。因此,城市增长驱动力后续研究应吸纳多源理论,识别不同尺度下其机理特征,探索宏观环境的情景变量对微观环境下“驱动力—城市增长”这一关系的影响。城市增长弹性边界制定需要考虑城乡土地利用转换背后不同情景下主体间的复杂博弈对用地转换在空间上分布的决定作用。为了保证政策的持续性和统筹区域发展,未来需要明确城市增长边界的管理机构,制定对应的法律条款和管理体系。  相似文献