High-frequency monitoring of hydrological and biogeochemical fluxes in forested catchments of southern Chile     

Cristián Frêne  Juan J. Armesto  Freddy Véliz  Fernando D. Alfaro  Kathleen C. Weathers 《水文研究》2021,35(5):e14175

The variability of rainfall-dependent streamflow at catchment scale modulates many ecosystem processes in wet temperate forests. Runoff in small mountain catchments is characterized by a quick response to rainfall pulses which affects biogeochemical fluxes to all downstream systems. In wet-temperate climates, water erosion is the most important natural factor driving downstream soil and nutrient losses from upland ecosystems. Most hydrochemical studies have focused on water flux measurements at hourly scales, along with weekly or monthly samples for water chemistry. Here, we assessed how water and element flows from broad-leaved, evergreen forested catchments in southwestern South America, are influenced by different successional stages, quantifying runoff, sediment transport and nutrient fluxes during hourly rainfall events of different intensities. Hydrograph comparisons among different successional stages indicated that forested catchments differed in their responses to high intensity rainfall, with greater runoff in areas covered by secondary forests (SF), compared to old-growth forest cover (OG) and dense scrub vegetation (CH). Further, throughfall water was greatly nutrient enriched for all forest types. Suspended sediment loads varied between successional stages. SF catchments exported 455 kg of sediments per ha, followed by OG with 91 kg/ha and CH with 14 kg/ha, corresponding to 11 rainfall events measured from December 2013 to April 2014. Total nitrogen (TN) and phosphorus (TP) concentrations in stream water also varied with rainfall intensity. In seven rainfall events sampled during the study period, CH catchments exported less nutrients (46 kg/ha TN and 7 kg/ha TP) than SF catchments (718 kg/ha TN and 107 kg/ha TP), while OG catchments exported intermediate sediment loads (201 kg/ha TN and 23 kg/ha TP). Further, we found significant effects of successional stage attributes (vegetation structure and soil physical properties) and catchment morphometry on runoff and sediment concentrations, and greater nutrients retention in OG and CH catchments. We conclude that in these southern hemisphere, broad-leaved evergreen temperate forests, hydrological processes are driven by multiple interacting phenomena, including climate, vegetation, soils, topography, and disturbance history.  相似文献   

结合BM3D和多级非线性加权平均中值滤波的遥感影像混合噪声去噪方法     

任超  李现广  邓开元  潘亚龙  朱子林  张志刚  施显健 《测绘通报》2020,(1):89-93

提出了一种基于三维块匹配（BM3D）和多级非线性加权平均中值滤波的遥感影像混合噪声去噪方法，使用coief3小波和sym2小波替换传统三维块匹配算法中的bior1.5和hear参数，将三维块匹配算法和多级非线性加权平均中值滤波相结合以提高算法对混合噪声的去噪能力。进行一个仿真对比试验和一个真实遥感影像去噪试验，试验表明，本文提出的方法在遥感影像混合噪声去噪方面效果要优于传统混合噪声去噪方法。  相似文献   

BDS卫星钟差半参数平差模型异常数据探测与处理     

李文涛  颜雄  夏磊  任青阳  陈洁  潘雄 《测绘学报》2020,49(1):55-64

针对北斗卫星钟差数据中出现钟跳、粗差等异常数据频次较高的问题,将半参数平差模型引入BDS的钟差数据的处理过程中。首先,在考虑系统误差的同时,改进了常用的钟差模型;其次,综合考虑异常数据和系统误差,利用补偿最小二乘原理和极值求解方法,详细推导了分离异常数据前后参数和非参数估计值与相应观测值改正数的关系表达式,实现了异常数据的定值、参数求解和系统误差分离。在此基础上,引入Cook距离,给出了利用参数分量和非参数分量的Cook距离及混合Cook距离,去判断异常值的位置,并给出了一些参数的选取方法及相应的处理措施,实现了卫星钟差异常数据的定位和定值以及部分系统误差的分离。最后,采用武汉大学GNSS中心提供的采样间隔为5 min的北斗卫星精密钟差数据,将本文方法与常用方法进行了试验对比。试验结果表明,本文方法能够有效地识别并处理卫星钟差数据中的异常值,有效克服了基于经验阈值钟差异常数据探测方法的不足,且该方法对于量级较小的异常钟差数据也有很好的探测效果,一定程度丰富了现有的BDS钟差数据质量控制方法。  相似文献   

贵州夜郎湖表层水体地球化学昼夜变化及其影响因素     

王家录  任娟  王勇  李维杰  娄昭  陈佳 《热带地理》2020,40(2):335-345

为探究岩溶水库水文地球化学行为过程,对贵州普定夜郎湖表层水体进行了为期3 d的高分辨率昼夜监测。结果表明：1）多变的天气和水文条件叠加导致水体离子指标昼夜变化不显著,规律性较差。而水温、DO、pH值、SpC、SIc、pCO₂等常规理化指标受水温变化和生物作用表现出明显的昼夜波动。2）利用亨利常数和主成分分析,得到温度变化、生物作用、人类活动、水库的蓄水与放水对夜郎湖水库水文地球化学特征变化的贡献率分别为21.66%、17.28%、14.08%和10.22%,说明作用于水库水文地球化学行为的因子具有多元性。3）δ ¹⁸O表现出与DO一致的波动趋势,即白天上升,晚上下降,反映在短时间尺度上,氢氧稳定同位素变化受控于生物过程（主要是呼吸作用过程）;而对比水库水体和大气降水的d-excess（d值）发现,水库水体的d值（8.21‰）显著偏低于当地大气降水的d值（9.64‰）,说明在长时间尺度上,主要受蒸发效应引起的不平衡分馏影响。  相似文献   

基于分光光度法的多量程海水营养盐原位传感器检测系统设计     

綦声波  任军博  马然  张述伟 《海洋科学》2019,43(11):76-83

针对传统海水营养盐检测方法不能满足海水营养盐长期原位监测需求的问题,研制了一种基于分光光度法的多量程海水营养盐原位传感器检测系统,通过对系统的高度集成及对多量程检测、低功耗技术、漏液保护技术的应用,实现了对海水5项营养盐参数快速、宽范围、高精度的原位测量。经过实验室和青岛中苑码头现场测试,表明本营养盐传感器检测系统具有低功耗、高可靠性能,可满足对5项营养盐参数的快速精确测量要求,实现了对海水营养盐参数的原位监测,为相关部门及时了解海洋生态环境和水体富营养化程度提供了数据支持,具有重大现实意义。  相似文献   

吉林延边红太平铜多金属矿床脉型矿化的成矿时代与构造背景     

侯鹤楠  任云生  陆思宇  郝宇杰  杨群 《岩石学报》2020,36(3):820-836

吉林延边红太平铜多金属矿床位于兴蒙造山带东段,区内发育产于晚古生代火山沉积岩系中的层状铜多金属矿体和受岩体及构造控制的脉状铅锌矿体。为了确定脉型铅锌矿化的成矿时代与构造背景,本文对与脉状铅锌矿体相关的英安岩开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及岩石地球化学研究,并对脉状铅锌矿体中金属硫化物开展了Rb-Sr同位素定年。结果表明,英安岩中28个锆石测点的~(206)Pb/~(238)U加权平均年龄为204.1±2.0Ma(MSWD=0.24),脉状铅锌矿石中4件金属硫化物的Rb-Sr等时线年龄为206.8±9.0Ma(MSWD=2.0),二者在误差范围内基本一致,表明红太平矿床脉型铅锌矿化的成矿时代为晚三叠世末期。英安岩的稀土元素配分模式呈明显的轻稀土元素(LREEs)富集,轻重稀土分馏明显[(La/Yb)N=7.59～8.28],存在弱的Eu异常(δEu=0.65～0.68);微量元素以富集大离子亲石元素(LILEs:Rb、Ba和K)和不相容元素(U、Th),亏损高场强元素(HFSEs:Nb、Ta、P和Ti)为特征,表明原始岩浆应为壳-幔混源;脉状铅锌矿体中4件金属硫化物初始Sr同位素比值(87Sr/86Sr)i为0.705954～0.707101(均值0.706390),表明脉型铅锌矿化与壳-幔混源的岩浆作用密切相关。根据Rb-(Yb+Ta)及La/Yb-Th/Yb图解判别结果,结合区域构造演化分析,认为红太平矿区英安岩及相关的脉型铅锌矿化形成于活动大陆边缘的构造环境,与晚三叠世-早侏罗世(T_3-J_1)古太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用密切相关。  相似文献   

分布式光纤声波传感器及其在天然地震学研究中的应用     

张丽娜  任亚玲  林融冰  宋政宏  曾祥方 《地球物理学进展》2020,(1):65-71

分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing,DAS)是近年来兴起的超密集地震观测系统,具有一系列观测密度高、观测成本低、耐受恶劣环境等优势,在油气行业得到了广泛应用,也引起了天然地震学界的关注.本文简要回顾了DAS系统的测量原理、发展历程、技术方案、介绍了测量原理及其响应特性,然后围绕多个观测实验,介绍浅部结构成像、深部结构探测和地震监测三个方向的典型应用实例,最后讨论了DAS系统在天然地震学研究中应用面临的挑战和发展趋势.  相似文献   

黄海透光层悬浮半导体矿物组成及其促进微生物胞外电子传递过程初探     

刘佳  孙元  任桂平  鲁安怀  李艳  丁竑瑞 《岩石矿物学杂志》2020,39(1):96-104

在地球上最为活跃的海洋透光层体系中,矿物-微生物交互作用的形式十分丰富。系统采集了黄海近海透光层水体样品,测试分析发现其中分布大量悬浮半导体矿物及微生物群落。通过电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、环境扫描电子显微镜(ESEM)及配有的EDX能谱仪,从宏观到微区对悬浮颗粒矿物的化学元素组成进行了测试分析,发现其主要矿物组成元素为Si、O、Na、K、Ca、Al等,且含有较高含量的Mn、Fe、Ti等金属元素;通过X射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱(Raman)测试从整体到局部分析悬浮颗粒矿物的物相组成,发现其主要组成矿物为石英、钠长石、方解石、云母和绿泥石等,还有锐钛矿、金红石、板钛矿、针铁矿等铁、钛金属氧化物半导体矿物。通过16S rRNA高通量测序分析海水中主要微生物群落为Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Planctomycetes、Woeseia、Fluviicola等,并通过构建双室反应体系对海水微生物与悬浮矿物间氧化还原作用及胞外电子传递过程进行了表征,结果显示增加海水悬浮矿物作为电子受体后,体系开路电压由330. 80 mV提升至426. 59 mV,提升比率达130%,最大输出功率由8. 376 9 mW/m^2提升至12. 096 8 mW/m^2,为原体系的1. 44倍。实验研究表明,海水透光层悬浮矿物能有效参与并促进微生物胞外电子传递过程,为后续深入研究基于电子能量传递利用的半导体矿物-微生物协同作用以及元素循环调控机制奠定初步基础。  相似文献   

基于金矿规格单元数据的机器学习方法在成矿建模分析中的应用     

张野  李明超  韩帅  任秋兵  朱月琴 《大地构造与成矿学》2020,(2):183-191

现代金矿勘察主要是通过综合地球化学和地质测量等数字化方法对深部矿床进行研究,所需要的人力物力成本较高。而通过分析积累的金矿规格单元数据,可以建立金矿成矿情况与相关成矿元素含量之间的非线性关系,从已有的勘查数据中寻找金矿成矿的一般规律。本文基于与金矿相关的成矿元素含量数据,分别采用逻辑斯蒂回归、随机森林和决策树方法对原始数据和重采样数据进行训练,综合运用召回率、精确率和准确率对模型进行评价。通过对比发现,在训练和测试原始数据过程中,由于每组之间数据量的巨大差距,导致成矿数据被淹没;而在训练重采样数据过程中,随机森林在召回率和准确率方面均有较好的表现,分别达到了90.63%和70.78%;并最终分析了随机森林模型中不同分类边界对于金矿成矿情况预测结果的影响。利用不同的测量指标对模型进行评价分析,使模型更适用于金矿成矿预测,可有效地提高金矿勘察的效率。  相似文献   

Assessment of microscale economic flood losses in urban and agricultural areas: case study of the Santa Bárbara River,Ecuador     

Pinos  Juan  Orellana  Daniel  Timbe  Luis 《Natural Hazards》2020,103(2):2323-2337

Natural Hazards - To reduce and prevent significant economic flood losses, reliable tools are required to estimate potential river inundation effects. This paper focuses on the estimation of direct...  相似文献