Coupling numerical simulation with remotely sensed information for the study of frozen soil dynamics     

HuiRan Gao  WanChang Zhang 《寒旱区科学》2020,12(6):404-417

The acquisition of spatial-temporal information of frozen soil is fundamental for the study of frozen soil dynamics and its feedback to climate change in cold regions. With advancement of remote sensing and better understanding of frozen soil dynamics, discrimination of freeze and thaw status of surface soil based on passive microwave remote sensing and numerical simulation of frozen soil processes under water and heat transfer principles provides valuable means for regional and global frozen soil dynamic monitoring and systematic spatial-temporal responses to global change. However, as an important data source of frozen soil processes, remotely sensed information has not yet been fully utilized in the numerical simulation of frozen soil processes. Although great progress has been made in remote sensing and frozen soil physics, yet few frozen soil research has been done on the application of remotely sensed information in association with the numerical model for frozen soil process studies. In the present study, a distributed numerical model for frozen soil dynamic studies based on coupled water-heat transferring theory in association with remotely sensed frozen soil datasets was developed. In order to reduce the uncertainty of the simulation, the remotely sensed frozen soil information was used to monitor and modify relevant parameters in the process of model simulation. The remotely sensed information and numerically simulated spatial-temporal frozen soil processes were validated by in-situ field observations in cold regions near the town of Naqu on the East-Central Tibetan Plateau. The results suggest that the overall accuracy of the algorithm for discriminating freeze and thaw status of surface soil based on passive microwave remote sensing was more than 95%. These results provided an accurate initial freeze and thaw status of surface soil for coupling and calibrating the numerical model of this study. The numerically simulated frozen soil processes demonstrated good performance of the distributed numerical model based on the coupled water-heat transferring theory. The relatively larger uncertainties of the numerical model were found in alternating periods between freezing and thawing of surface soil. The average accuracy increased by about 5% after integrating remotely sensed information on the surface soil. The simulation accuracy was significantly improved, especially in transition periods between freezing and thawing of the surface soil.  相似文献   

基于NDVI的新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算经验模型研究          下载免费PDF全文

岳健  穆桂金  唐自华  杨雪峰  林永崇  徐立帅 《干旱区地理》2020,43(1):153-160

新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算模型十分缺乏，给荒漠化监测等相关工作带来很大不便，开展植被覆盖度遥感估算经验模型研究，对于促进和完善相关地区的生态监测及研究工作具有积极的现实意义。通过对阜康市北部沙漠南缘和克拉玛依市中部平原荒漠进行无人机航拍，利用无人机遥感提取（光合）植被信息，并将无人机航拍影像的植被覆盖度统计单元与高分辨率卫星影像像元在空间上直接相对应，获取在高分辨率卫星影像像元尺度上的植被盖度，然后通过植被覆盖度和空间上与其相对应的源自高分辨率卫星影像的NDVI数据的拟合关系，建立基于源自高分二号影像的NDVI的阜康北部沙漠植被覆盖度遥感估算线性模型以及基于源自ZY1-02C影像的NDVI的克拉玛依平原荒漠植被覆盖度遥感估算二次多项式模型。研究中所采用的无人机遥感与卫星遥感相结合、植被覆盖度统计单元与卫星像元在空间上直接对应的方法，可避免以往相关工作中常以点位测量数据代表卫星像元数据所带来的不确定性。由于所用卫星影像的NDVI数据稳定性相对不足等原因，所建立的遥感估算模型的估算精度尚相对偏低，有待于今后进一步的工作加以改进。  相似文献   

无定河下游全新世古洪水研究          下载免费PDF全文

李晓刚  黄春长  庞奖励 《干旱区地理》2020,43(2):380-387

对无定河流域野外考察，在其下游苏家圪坨（SJGT）地点发现夹有古洪水滞流沉积物（SWD）的全新世剖面。古洪水SWD厚度30 cm，具有平行微薄层理特征，且直接覆盖在东汉文化层之上。室内分析结果表明古洪水SWD有着与2012年洪水SWD相似的沉积学特征，以粗粉沙为主，分选良好，磁化率和烧失量较小，说明它记录了一次无定河下游的大洪水事件。文化层光释光（OSL）测年结果显示该次古洪水事件发生在1 900~1 700 a BP。古洪水洪峰水位和洪峰流量分别为765.9 m和10 530 m³·s^-1。同时利用2012年洪水洪痕水位验证，在同一断面用相同参数恢复洪峰流量为1 030 m³·s^-1，实测洪峰流量为1 000 m³·s^-1，误差为3.09%，说明古洪水洪峰流量恢复结果合理可靠。研究结果延长了无定河下游洪水数据序列，对水资源、水能源的开发利用提供了科学依据。  相似文献   

基于多时相Landsat影像的中亚地区植被覆盖遥感监测          下载免费PDF全文

王华  杨乾鹏  田云杰  郭山川  唐鹏飞 《干旱区地理》2020,43(4):1023-1032

针对中亚地区的强生态脆弱性、高敏感性特征,有必要开展广域、长期的植被覆盖监测以匹配“绿色丝绸之路”的可持续发展目标。鉴于此,联合Landsat 5和Landsat 8卫星数据集,利用Google Earth Engine（GEE）地理空间数据云计算平台,估算了中亚地区1993—2018年间共12期的植被覆盖度。结果表明：（1）中亚地区植被覆盖总体水平较低,但也具有较为显著的空间异质性。（2）中亚地区1993—2018年间多数区域植被覆盖趋势较为稳定,哈萨克斯坦丘陵、费尔干纳盆地等区域植被覆盖度呈增加趋势,乌拉尔河流域和锡尔河流域等区域植被覆盖趋势为负。（3）植被覆盖度时序特征上,中亚地区1993—2018年间总体植被覆盖度累积增加3%,其中吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦植被覆盖分别增加3.96%和5.86%。（4）裸土区呈退缩趋势,面积总计减少25.9×10⁴ km²,低植被覆盖区、中植被覆盖区和高植被覆盖区范围在呈现出的振荡式增加。研究结合遥感大数据和地理云计算对中亚地区进行区域尺度的植被覆盖动态监测,能对中亚地区生态评估和演替分析提供技术支持和定量数据。  相似文献   

新疆公共服务资源空间配置与城乡互动耦合协调发展评价          下载免费PDF全文

吴文婕  韩鹤  赵艳梅  桑川  王梦珂 《干旱区地理》2020,43(4):1117-1126

公共服务资源是社会发展的“先行资本”,对于区域社会经济发展与城乡融合发展具有正面外部效应。依据公共服务资源公平性、效益性与协调性原则,结合AHP、熵值与聚类分析方法,建立新疆公共服务资源配置与城乡互动效益评价指标体系,利用协调耦合发展模型,揭示研究区公共服务、城乡互动发展以及两者耦合协调度的总体特征和空间特征。结果表明：（1） 新疆各地不同类型公共服务资源空间配置公平性有所差异,空间非公平性>人口非公平性。（2） 公共服务资源综合效益以及城乡互动发展水平呈现较低、一般（中等）、较高三个类型。（3） 公共服务效益空间分异特征呈现出东南片区>西北片区;城乡互动水平空间差异呈现出天山北坡经济带高于其他区域。（4） 新疆大部分处于城乡互动与公共服务相互影响、相互磨合的过渡发展阶段,导致公共服务损益或城乡互动损益,个别区域处在两个系统相互制约、失调衰退阶段。通过进一步提出加快建立健全城乡互动公共服务体系,构建大、中、小多层次城镇空间格局,继续完善和开拓新的公共服务增长点以满足不断增长的城乡社会发展需求等建议措施,为确保城乡居民生存发展公平与效率,促进公共服务与城乡互动耦合协调发展提供参考借鉴。  相似文献   

新疆S214公路台特玛湖干涸湖盆段风沙危害及防治     

蔡东旭  李生宇  王海峰  俞祥祥  王世杰  徐新文 《中国沙漠》2020,40(1):1-11

新疆S214（考干-米兰，考米线）公路位于库鲁克塔格沙漠东南缘，穿越台特玛湖干涸湖盆。由于该区气候干旱，风力强劲，沙源丰富，流动沙丘广布且快速移动，风沙危害对公路运输构成严重威胁。通过对风沙环境和风沙危害定位观测和土壤水盐特征系统调查，确定了风沙危害极为严重的公路区段，提出了合理的风沙防护措施及防沙体系结构。结果表明：该区具有明显的单风向风况，主要盛行ENE和NE风，偶有反向风沙活动，起沙风频率、输沙势、输沙率极高，属于高能-大比率风能环境；受土壤水分、盐分含量影响，地表紧实度差异较大，部分地段为极疏松的沙层，部分地段为紧实的盐壳；S214公路风沙危害防护区段为K4+900~K18+200，设计建造的阻-固-输相结合的机械-植物复合防沙体系，防沙效果明显，保障了道路安全运营。这一强风沙、高盐区公路防沙体系建设模式可为类似环境地区工程防沙提供借鉴。  相似文献   

地面稠密观测资料在强对流天气监测预警中的研究进展     

李佩芝  周长春  华维 《云南地理环境研究》2020,(1):53-58

综述国内外数篇论文,从强对流天气监测、预报预警、模式同化3个方面总结分析了近年来地面稠密观测资料的应用与优劣之处。综述表明:地面加密自动站、风廓线雷达、地基GPS、雨滴谱仪等多种观测仪器组成的地面稠密观测网具有时间尺度密集、覆盖面积广泛、能捕捉较多细微变化的优势,通过该观测网所得数据总结出的一系列指示性指标在强对流监测预警中具有重要的指示意义。但因中国地形天气情况复杂多变、数据缺失、仪器造价昂贵等问题,导致该观测网所得指示性指标不能适用于中国全境,应根据该观测网数据分析总结适应本地的预报指标。  相似文献   

对欧亚非大陆自由主义民主格局演变的批判性分析     

麻洪川  郗笃刚  刘建忠  张晶  丁梓越 《世界地理研究》2020,29(6):1113-1124

自由主义民主作为西方谋求世界霸权而肆意输出的意识形态，以批判性话语剖析欧亚非大陆自由主义民主状况，对揭露西方民主输出的真实目的意义重大。探究欧亚非大陆“自由”等级格局演变特征，搭建“自由”等级格局演变影响因子体系，并揭示其演变影响机制。研究发现：①“自由”国家数量总体显著增长，从欧洲南部、西部、北部，亚洲南部、东北部扩散至欧洲东部、中部和非洲南部地区；“部分自由”国家数量总体明显增加，基本分布在亚洲南部、东南部，非洲东部、西部和南部；“不自由”国家数量总体略有减少，从欧洲东部、亚洲和非洲大部分地区压缩至亚非大部分地区。②“自由”等级标准差指数表现出明显上升趋势，而其变异系数表现出波动下降趋势。③总体上，欧亚非大陆具有相似“自由”等级的国家集聚程度在不断增强，其中，高值集聚出现波动增强；局部上，冷点、次冷点区域呈现“联成一片”的态势，热点、次热点区域则有“东进”的趋势。④社会经济、外部扩散、文化宗教、政治制度、西方行为等因素影响显著，且在整体和局部影响机制上呈现明显差异。⑤“自由之家”为突出和强调西方在国际政治领域的标准制定权和话语权，其“自由”等级指数具有极强的意识形态属性和战略意图。  相似文献   

阿拉尔河悬浮物对铀的吸附影响研究          下载免费PDF全文

钟翼  许建新  韩积斌  徐凯 《盐湖研究》2020,28(1):112-122

为了解阿拉尔河悬浮物对铀的吸附特性,通过静态吸附实验,研究了吸附时间、pH值、温度和铀初始浓度等因素对模拟含铀水中U(VI)去除率的影响,并从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析。结果表明,在T=25℃,溶液初始pH=7,接触时间为16 h时,悬浮物对铀的平衡吸附率最佳,为95.48%。随着铀初始浓度的增加,吸附量增加,但吸附率随之下降,升高温度有利于铀的吸附。铀在悬浮物上的吸附过程符合Langmuir等温吸附方程,说明悬浮物对铀为单分子层吸附,且化学吸附占主导地位。吸附动力学过程可用准二级吸附动力学模型描述,表明吸附主要受动力学控制,由两个以上步骤共同控制。FTIR和EDS分析结果表明,吸附过程中铀主要与悬浮物表面活性基团螯合并以表面络合吸附为主。吸附前后的能谱对比分析表明,吸附过程中存在离子交换行为。因此,悬浮物对铀的吸附机理是以表面络合吸附和离子交换为主、物理吸附为辅的混合吸附过程。  相似文献   

Attribution analysis for water yield service based on the geographical detector method: A case study of the Hengduan Mountain region   总被引：1，自引：0，他引：1  

Dai  Erfu  Wang  Yahui 《地理学报(英文版)》2020,30(6):1005-1020

Ecosystem services, which include water yield services, have been incorporated into decision processes of regional land use planning and sustainable development. Spatial pattern characteristics and identification of factors that influence water yield are the basis for decision making. However, there are limited studies on the driving mechanisms that affect the spatial heterogeneity of ecosystem services. In this study, we used the Hengduan Mountain region in southwest China, with obvious spatial heterogeneity, as the research site. The water yield module in the In VEST software was used to simulate the spatial distribution of water yield. Also, quantitative attribution analysis was conducted for various geomorphological and climatic zones in the Hengduan Mountain region by using the geographical detector method. Influencing factors, such as climate, topography, soil, vegetation type, and land use type and pattern, were taken into consideration for this analysis. Four key findings were obtained. First, water yield spatial heterogeneity is influenced most by climate-related factors, where precipitation and evapotranspiration are the dominant factors. Second, the relative importance of each impact factor to the water yield heterogeneity differs significantly by geomorphological and climatic zones. In flat areas, the influence of evapotranspiration is higher than that of precipitation. As relief increases, the importance of precipitation increases and eventually, it becomes the most influential factor. Evapotranspiration is the most influential factor in a plateau climate zone, while in the mid-subtropical zone, precipitation is the main controlling factor. Third, land use type is also an important driving force in flat areas. Thus, more attention should be paid to urbanization and land use planning, which involves land use changes, to mitigate the impact on water yield spatial pattern. The fourth finding was that a risk detector showed that Primarosol and Anthropogenic soil areas, shrub areas, and areas with slope 5° and 25°–35° should be recognized as water yield important zones, while the corresponding elevation values are different among different geomorphological and climatic zones. Therefore, the spatial heterogeneity and influencing factors in different zones should be fully con-sidered while planning the maintenance and protection of water yield services in the Hengduan Mountain region.  相似文献