Describing alpine lake influence on stream network temperatures: A statistical modelling approach     

Samuel P. Carlson  Geoffrey C. Poole 《水文研究》2021,35(3):e14072

Systematic variations in atmospheric heat exchange, surface residence time, and groundwater influx across montane stream networks commonly produce an increasing stream temperature trend with decreasing elevation. However, complex stream temperature profiles that differ from this common longitudinal trend also exist, suggesting that stream temperatures may be influenced by complex interactions among hydrologic and atmospheric processes. Lakes within stream networks form one potential source of temperature profile complexity due to the spatially variable contribution of lake-sourced water to stream flow. We investigated temperature profile complexity in a multi-season stream temperature dataset collected across a montane stream network containing many alpine lakes. This investigation was performed by making comparisons between multiple statistical models that used different combinations of stream and lake characteristics to represent specific hypotheses for the controls on stream temperature. The compared models included a set of models which used a topographically derived estimate of the hydrologic influence of lakes to separate and quantify the effects of stream elevation and lake source-water contributions to longitudinal stream temperature patterns. This source-water mixing model provided a parsimonious explanation for complex stream-network temperature patterns in the summer and autumn, and this approach may be further applicable to other systems where stream temperatures are influenced by multiple water sources. Simpler models that discounted lake effects were more optimal during the winter and spring, suggesting that complex patterns in stream temperature profiles may emerge and subside temporally, across seasons, in response to diversity of water temperatures from different sources.  相似文献   

Evaluation of riverbed magnetic susceptibility for mapping biogeochemical hot spots in groundwater-impacted rivers     

Chen Wang  Martin A. Briggs  Frederick D. Day-Lewis  Lee D. Slater 《水文研究》2021,35(5):e14184

Redox hot spots occurring as metal-rich anoxic groundwater discharges through oxic wetland and river sediments commonly result in the formation of iron (Fe) oxide precipitates. These redox-sensitive precipitates influence the release of nutrients and metals to surface water and can act as ‘contaminant sponges’ by absorbing toxic compounds. We explore the feasibility of a non-invasive, high-resolution magnetic susceptibility (MS) technique to efficiently map the spatial variations of magnetic Fe oxide precipitates in the shallow bed of three rivers impacted by anoxic groundwater discharge. Laboratory analyses on Mashpee River (MA, USA) sediments demonstrate the sensitivity of MS to sediment Fe concentrations. Field surveys in the Mashpee and Quashnet rivers (MA, USA) reveal several discrete high MS zones, which are associated with likely anoxic groundwater discharge as evaluated by riverbed temperature, vertical head gradient, and groundwater chemistry measurements. In the East River (CO, USA), widespread cobbles/rocks exhibit high background MS from geological ferrimagnetic minerals, thereby obscuring the relatively small enhancement of MS from groundwater induced Fe oxide precipitates. Our study suggests that, in settings with low geological sources of magnetic minerals such as lowland rivers and wetlands, MS may serve as a complementary tool to temperature methods for efficiently mapping Fe oxide accumulation zones due to anoxic groundwater discharges that may function as biogeochemical hot spots and water quality control points in gaining systems.  相似文献   

基于小波变换与神经网络的石羊河流域夏季地温预测模型研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

贾东于  李开明  聂晓英  袁春霞  李清峰  高福元 《冰川冻土》2020,42(2):412-422

地温变化在气候反馈效应中起着重要作用， 理解地温及其与影响因素之间的时空关系对预测全球温度变化至关重要。利用1998 - 2017年石羊河流域的逐日常规气象观测资料， 采用小波分析结合BP（Back Propagation）神经网络构建了石羊河流域夏季地温预报模型， 结果表明： 日平均地温预测效果在不同站点均为最佳， 其中预测值和观测值的相关系数均大于0.87， 3 ℃以内的预测概率均大于84%。其中， 民勤地区地温预测效果最好， 预测值和观测值的相关系数达到0.91， 3 ℃以内的预测概率达到86%。日最高地温的预测值与观测值的相关系数高于0.8， 但误差平方和、 标准差较大。永昌地区日最高地温的模拟效果最好， 3 ℃以内的预测概率达到83%。日最低地温的预测与观测值的平均相关系数高于0.66， 3 ℃以内的预报概率高于83%， 但预测值略低。其中， 武威地区日最低地温的预测效果最好， 预测值与观测值的相关系数为0.72， 3 ℃以内的预测概率达到94%。研究成果可为有效弥补干旱、 半干旱区地温观测资料缺失和探讨其与局地气候的关系提供一些参考。  相似文献   

米氏凯伦藻细胞表面膜蛋白质组及其对温度变化的响应研究     

王坤  王沛  张浩  张树峰  王大志 《海洋与湖沼》2019,50(3):652-663

米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)近年在我国福建、浙江和广东沿海经常形成赤潮,其赤潮不仅影响到海洋生态系统的稳定,也严重威胁到水产养殖以及人类生命健康安全。本论文以米氏凯伦藻为研究对象,建立了米氏凯伦藻细胞表面膜蛋白质荧光标记技术和细胞膜蛋白质提取方法,运用荧光差异凝胶电泳技术(2-DDIGE)对膜蛋白质进行了分析,并研究了米氏凯伦藻的膜蛋白质组及其对环境温度变动的响应。实验共鉴定到44个细胞表面膜蛋白,其中有效注释27个,主要为转运蛋白、HSP70蛋白家族和捕光蛋白等。米氏凯伦藻在20°C条件下的细胞生长和光合作用要明显好于16°C和12°C,但16°C和12°C条件下的差别不大,表明低温限制了米氏凯伦藻的生长。当米氏凯伦藻从12°C快速转移至16°C和20°C时,藻细胞密度和光合作用效率短时间迅速降低,但细胞很快即适应温度变化。细胞膜上的转运蛋白和光合作用蛋白在其适应温度变化中起着重要作用。  相似文献   

Adsorption Mechanism and Kinetic Characterization of Bituminous Coal under High Temperatures and Pressures in the Linxing-Shenfu Area     

TAO Chuanqi  WANG Yanbin  LI Yong  NI Xiaoming  GAO Xiangdong 《《地质学报》英文版》2020,94(2):399-408

The majority of coalbed methane(CBM) in coal reservoirs is in adsorption states in coal matrix pores. To reveal the adsorption behavior of bituminous coal under high-temperature and high-pressure conditions and to discuss the microscopic control mechanism affecting the adsorption characteristics, isothermal adsorption experiments under hightemperature and high-pressure conditions, low-temperature liquid nitrogen adsorption-desorption experiments and CO2 adsorption experiments were performed on coal samples. Results show that the adsorption capacity of coal is comprehensively controlled by the maximum vitrinite reflectance(Ro, max), as well as temperature and pressure conditions. As the vitrinite reflectance increases, the adsorption capacity of coal increases. At low pressures, the pressure has a significant effect on the positive effect of adsorption, but the effect of temperature is relatively weak. As the pressure increases, the effect of temperature on the negative effect of adsorption gradually becomes apparent, and the influence of pressure gradually decreases. Considering pore volumes of pores with diameters of 1.7-100 nm, the peak volume of pores with diameters 10-100 nm is higher than that from pores with diameters 1.7-10 nm, especially for pores with diameters of 40-60 nm, indicating that pores with diameters of 10-100 nm are the main contributors to the pore volume. The pore specific surface area shows multiple peaks, and the peak value appears for pore diameters of 2-3 nm, indicating that this pore diameter is the main contributor to the specific surface area. For pore diameters of 0.489-1.083 nm, the pore size distribution is bimodal, with peak values at 0.56-0.62 nm and 0.82-0.88 nm. The adsorption capability of the coal reservoir depends on the development degree of the supermicroporous specific surface area, because the supermicroporous pores are the main contributors to the specific pore area. Additionally, the adsorption space increases as the adsorption equilibrium pressure increases. Under the same pressure, as the maximum vitrinite reflectance increases, the adsorption space increases. In addition, the cumulative reduction in the surface free energy increases as the maximum vitrinite reflectance increases. Furthermore, as the pressure increases, the surface free energy of each pressure point gradually decreases, indicating that as the pressure increases, it is increasingly difficult to adsorb methane molecules.  相似文献   

阿勒泰地区植被覆盖度及ET对气温变化的响应   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

韩飞飞  闫俊杰  郭斌 《干旱区地理》2019,42(6):1436-1444

研究气温对植被覆盖度和ET (Evapotranspiration，ET)的影响，对干旱区应对气候变化、维系生态系统稳定具有重要意义。基于阿勒泰地区及周边7个气象站，CRU数据集中的气温数据及MODIS ET数据，采用Mann-Kendall非参数检验、植被盖度反演等方法，对阿勒泰地区气温变化对植被覆盖度及ET的影响进行了研究。结果表明：（1）在1901—2016年过去的116 a间，阿勒泰地区年平均气温以0.18 ℃·(10 a)^-1速率增加，在1982年由突变前的2.2 ℃增加到突变后的3.5 ℃。（2）2000—2017年阿勒泰地区植被覆盖度变化的空间差异明显，植被覆盖度增加的面积与降低的面积总体相当；全区66.71%的区域植被覆盖度变化与气温呈负相关，而呈正相关的比例仅占18.55%，且全区气温变暖而盖度降低区域的占比达31.71%。（3）2000—2016年阿勒泰地区ET总体呈降低趋势，整个区域61.65%的面积温度降低、ET降低，而19.92%的区域表现为温度增加而植被ET降低。  相似文献   

不同顶管组合方式的管幕冻结温度场模型试验   总被引：1，自引：1，他引：0  

段寅  荣传新  程桦  蔡海兵  解德柱  丁杨龙 《冰川冻土》2020,42(2):479-490

拱北隧道作为港珠澳大桥珠海连接线的关键性工程， 在国内外首次成功运用了管幕冻结技术。以此为背景， 为更加全面地掌握饱和软土地层中管幕冻结温度场的分布特点， 开展了不同顶管组合方式下的管幕冻结温度场模型试验研究。试验结果表明： 各测点温度曲线在积极冻结期前4 h急剧下降， 随后逐渐减缓， 降至砂土冰点后趋于平稳， 三种布管方式均满足冻结设计要求； 冻结管中低温盐水提供的冷量首先传递给顶管管壁， 再以“面”的形式均匀地传递给周围土体； 积极冻结21 h后， 采用四根空顶管组合的C区冻结壁竖向范围最大， 空管管壁正上方冻结壁平均厚度约为105 mm， 在满足管幕刚度设计要求的前提下， 可采此布管方式以达到快速形成冻结帷幕的目的。限位管开启后的4 h内， 实顶管中线垂直距离100 mm范围内测点温度曲线虽有明显回升但仍维持在冻土冰点以下， 超出此范围后温度变化影响逐渐减弱， 且顶管间冻结壁稳定存在， 表明限位管在满足管间有效封水的条件下， 能在一定范围内起到定向限制地层冻胀的作用。优化后的双圆形冻结管在满足冻结设计要求的同时， 更加便于安装且经济环保。  相似文献   

山区农村土地利用转型与小农经济变迁耦合机理   总被引：1，自引：0，他引：1  

苏康传  杨庆媛  张佰林  张忠训 《地理研究》2019,38(2):399-413

通过山区土地利用转型与小农经济变迁的耦合关系分析,可以揭示山区人地关系的变化过程和机理。随着工业化、城镇化的快速推进,山区农村人地关系发生深刻变化,小农经济变迁驱动土地利用转型,土地利用转型进一步促进小农经济变迁。在阐述土地利用转型及小农经济变迁内涵和特征基础上,结合实证探讨二者间的耦合机理,以期为乡村振兴战略的实施提供理论支撑和现实参考。研究表明：① 山区农村土地利用转型与小农经济变迁相互影响,耦合演进。② 山区农村土地利用转型重点体现在农村宅基地、耕地及林地三类用地上。③ 中国小农经济已发生四次变迁,而山区小农经济变迁在第四次中表现较为明显,其阶段特征主要为农村人口向城镇迁移,土地流转频繁,土地规模经营趋势增强。④ 山区小农经济变迁引发耕地空间形态及功能转型,山区耕地转型进一步促进小农经济变迁。⑤ 山区小农经济变迁及农户生计策略非农化转变促使农户对宅基地结构及功能的需求发生变化;闲置废弃宅基地综合整治可显化农村土地资产价值,增加农民土地财产性收入,促进小农经济变迁。⑥ 通过云南省砚山县耕地利用转型案例剖析,验证了本文提出的山区农村土地利用转型与小农经济变迁的耦合机理。  相似文献   

近六百年来长江三角洲地区城镇空间与城镇体系格局演变分析     

覃丽君  金晓斌  蒋宇超  薛樵风  成一农  龙瀛  杨绪红  周寅康 《地理研究》2019,38(5):1045-1062

基于历史文献、古地图和现代遥感数据,引入历史学古代城镇形态复原方法,复原（提取）明代以来长江三角洲地区113座城镇7个时间断面（1461年、1820年、1930年、1970年、1980年、2000年和2010年）下的城镇边界,采用扩张速率、扩张效率、首位度指数和位序-规模法则,分析了近六百年来区域城镇空间与城镇体系等级规模演变格局。取得以下研究结果：\mathrm{①}研究时段内,区内城镇用地总规模由205.98 km²增加到6442.19 km²,扩大了31.27倍;城镇扩张经历了萌芽阶段（明清时期）、起步阶段（民国至改革开放前夕）、成长阶段（改革开放至2000年）和加速阶段（2000—2010年）,城镇扩张速率不断加快,但扩张效率有待提升;\mathrm{②}在城镇等级规模空间格局上,明清时期南京与苏州为区内的一级城镇,民国后,上海逐渐取代其地位,从五级城镇发展成为区域核心城镇,四级以上城镇主要集中在长江干流沿岸和太湖流域,五级以下城镇大多集中在安徽;城镇体系呈首位型分布,城镇首位度较高,且改革开放后的城镇首位度较明清与民国时期要高,不同等级规模城镇之间差距扩大,大城镇优势较强。近30年,长江沿岸城镇发展加速,苏锡常都市圈、南京都市圈等逐渐形成并快速发展。  相似文献   

东北三省城市土地利用效益评价及耦合协调关系研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

田俊峰  王彬燕  王士君 《地理科学》2019,39(2):305-315

在阐述城市土地利用效益系统耦合协调性内涵及其交互作用机理的基础上,构建综合评价指标体系,运用均方差决策法、耦合协调度模型,对东北三省2003~2015年城市土地利用综合效益及其主成分间耦合协调关系进行测度,并分析其时空演化过程。研究认为：① 城市土地利用综合效益表现出随时间“先升后降”的特征,区内三省间差异明显,中心和门户城市长期处于较高水平。② 城市土地利用经济效益亦存在“先升后降”的时序变化特征,空间上表现为“南高北低”,低值区范围缩减明显;社会效益差异不显著,在南北方向上表现出“凸”字型分布特征;区域生态环境效益整体较高,高值区由集中趋向分散。③ 城市土地利用经济、社会、生态环境效益间耦合协调关系在各时间节点均表现为失调,且以中度失调为主,但中心城市和门户城市的三效益耦合协调关系相对较好,向协调方向发展,哈长与辽中南城市群地区协调性优于其他区域,吉林省与辽宁省东部的部分城市协调关系趋向恶化。④ 城市土地利用效益间关系失调主要受复合因素的作用,经济效益滞后是制约土地利用效益耦合协调关系提升的主因,生态环境效益滞后不是限制土地利用效益耦合协调性提升的主要因素。  相似文献