Estimation of the 3D correlation structure of an alluvial aquifer from surface-based multi-frequency ground-penetrating radar reflection data     

Zhiwei Xu  James Irving  Kyle Lindsay  John Bradford  Peimin Zhu  Klaus Holliger 《Geophysical Prospecting》2020,68(2):678-689

Knowledge about the stochastic nature of heterogeneity in subsurface hydraulic properties is critical for aquifer characterization and the corresponding prediction of groundwater flow and contaminant transport. Whereas the vertical correlation structure of the heterogeneity is often well constrained by borehole information, the lateral correlation structure is generally unknown because the spacing between boreholes is too large to allow for its meaningful inference. There is, however, evidence to suggest that information on the lateral correlation structure may be extracted from the correlation statistics of the subsurface reflectivity structure imaged by surface-based ground-penetrating radar measurements. To date, case studies involving this approach have been limited to 2D profiles acquired at a single antenna centre frequency in areas with limited complementary information. As a result, the practical reliability of this methodology has been difficult to assess. Here, we extend previous work to 3D and consider reflection ground-penetrating radar data acquired using two antenna centre frequencies at the extensively explored and well-constrained Boise Hydrogeophysical Research Site. We find that the results obtained using the two ground-penetrating radar frequencies are consistent with each other, as well as with information from a number of other studies at the Boise Hydrogeophysical Research Site. In addition, contrary to previous 2D work, our results indicate that the surface-based reflection ground-penetrating radar data are not only sensitive to the aspect ratio of the underlying heterogeneity, but also, albeit to a lesser extent, to the so-called Hurst number, which is a key parameter characterizing the local variability of the fine-scale structure.  相似文献   

基于PCA-TOPSIS的重庆市县域经济密度综合测度及时空演变          下载免费PDF全文

张彬  谢贤健  杨联安  郭金铭 《干旱区地理》2020,43(2):546-556

经济密度是衡量区域经济发展水平和聚集程度的重要指标之一。以重庆市38个县（区）所辖范围为研究区，建立了人均和地均相结合的综合测度指标体系，采用主成分分析确定指标权重，将PCA TOPSIS评价法运用到经济密度综合测度中，依据测度对象与最优值的相对接近程度，综合测度1997年、2001年、2006年和2013年重庆市县域经济密度，获得各个时间断面经济密度综合指数及其排名。通过利用ArcGIS制图功能绘制重庆市经济密度等级分布图，揭示其空间分异演变规律，利用Moran’s I，LISA和热点分析分别探索了县域经济密度的全局和局部空间自相关及其时空演变规律，并讨论影响经济密度高低的主要因素。通过对县域经济密度的综合测度及时空演变的探究，为实现城市科学定位和制定中长期发展战略提供科学依据。  相似文献   

蒙自喀斯特断陷盆地边坡与盆缘的露石差异性     

蒋若涵  沈有信  赵志猛 《山地学报》2020,38(1):42-49

喀斯特露石常常占据一定比例的地表面积,且具有许多已知或未知的水文—生态功能,对于喀斯特地区的植被恢复和环境改善发挥着重要的作用。本实验运用样线法和拍照法识别喀斯特断陷盆地不同位置(盆缘和盆地边坡)露石的数量特征和外部形态特征,同时比较了两种方法测量样地岩石裸露率的精准度。结果发现:盆地边坡与盆缘的露石数量和外部特征存在显著差异,盆缘露石分布密度(0.54个·m-2)>盆地边坡(0.39个·m-2);但盆地边坡露石的长宽比大于盆缘,单体占地面积为盆缘露石的两倍,接近40%的盆地边坡露石与山体等高线平行。样线法和拍照法测量样地岩石裸露率的结果存有差异,但并不显著,且这种差异呈现出随着岩石裸露率的增加而逐渐增加的趋势,拍照测量结果具有较小的变异系数。这些结果说明了研究区露石具有较强的空间异质性,对解释地表水土运移规律和植物分布提供重要参考。拍照法能准确地测量岩石裸露率,并提供露石外部形态特征的精准数据,可以作为喀斯特样地露石调查的新方法加以推广。  相似文献   

地理大数据挖掘——目标、内涵与研究问题     

裴韬  宋辞  郭思慧  舒华  刘亚溪  杜云艳  马廷  周成虎 《地理学报(英文版)》2020,30(2):251-266

  相似文献   

青藏高原月NDVI时空动态变化及其对气候变化的 响应     

郑海亮  房世峰  刘成程  吴金华  杜加强 《地球信息科学学报》2019,21(2):201-214

青藏高原脆弱的高寒植被对外界干扰十分敏感,使其成为研究植被对气候变化响应的理想区域之一。青藏高原气候变化剧烈,在较短的合成时间研究气候变化对植被的影响十分必要。因此,本文利用GIMMS NDVI时间序列数据集,研究了1982-2012年青藏高原生长季月尺度植被生长的时空动态变化,探讨了其与气温、降水量和日照时数等气候因子的响应关系。结果表明：在区域尺度上,除8月外,其他各月份植被均呈增加趋势,显著增加多发生在4-7月和9月;大部分月份的NDVI增加速率随着时段的延长显著减小,表明NDVI增加趋势放缓;在像元尺度上,月NDVI显著变化的区域多呈增加趋势,但显著减少范围的扩张多快于显著增加。4月和7月植被生长主要是受气温和日照时数共同作用,6月和9月受气温的控制,而8月则主要受降水量的影响。长时间序列NDVI数据集的出现为采用嵌套时段研究植被生长变化趋势奠定了前提,而植被活动变化趋势的持续性则有助于形象表征植被活动变化过程、深入理解植被对气候变化的响应和预测植被未来生长变化趋势。由此推测,青藏高原月NDVI未来增加趋势总体上趋于缓和,但在像元尺度显著变化的区域趋于增加。  相似文献   

青海湖流域植被盖度时空变化研究     

高黎明  张乐乐 《地球信息科学学报》2019,21(9):1318-1329

高寒区植被变化一直是气候和生态学领域关注的热点问题。本研究基于MODIS NDVI数据计算的植被覆盖度数据和高分辨率气象数据,分析了青海湖流域2001-2017年植被覆盖度分布格局及动态变化,探讨了其对气候变化、人类活动和冻土退化的响应。结果表明：① 近十几年青海湖流域植被覆盖度整体表现为增加趋势,不同植被类型增幅存在差异性,草地增幅最大,达到6.1%/10a,其它植被类型增幅在2%~3%/10a之间;② 流域局部地区仍存在植被退化现象,研究期植被退化面积表现为先增加后减小的变化趋势。2006-2011年重度退化区集中在青海湖东岸,2011-2017年重度退化区集中在流域的西北部,这些区域是青海湖流域荒漠分布区,植被覆盖度较低,是今后生态恢复需重点关注的区域;③ 气候变化是流域植被覆盖度变化的主导因素,气候变化对青海湖流域主要植被类型覆盖度变化的贡献率为84.21%,对草原、草甸和灌丛植被覆盖度变化的贡献率分别为81.84%、87.47%和75.96%;④ 人类活动对流域主要植被类型覆盖度变化的贡献率为15.79%,对草原、草甸和灌丛植被覆盖度变化的贡献率分别为18.16%、12.53%和24.04%,环青海湖地区人类活动对植被恢复有促进效应,在青海湖流域北部部分地区人类活动的破坏力度仍大于建设力度;⑤ 冻土退化对青海湖流域草甸和灌丛植被覆盖度变化影响很小,主要影响草原植被覆盖度变化,冻土退化造成草原植被覆盖度增长速率减小了1.2%/10a。  相似文献   

黑龙江省兴凯湖平原土壤pH值时空变化特征分析     

杨泽  刘国栋  戴慧敏  张一鹤  许江  肖红叶 《地质与资源》2020,29(6):614-620

土壤酸碱度是影响土壤化学和生物学性质的一个重要因素，会对土地生产力产生重要影响.为掌握兴凯湖平原土壤pH值近年来变化状况，采用空间统计方法，基于全国第二次土壤普查及2019年土壤pH值数据，对工作区近30年土壤pH值时空变化特征进行了分析.结果表明：兴凯湖平原土壤pH值总体呈下降趋势，但整体上土壤pH值变幅不大，主要集中在±0.5～±1区间.从土地利用类型上来看，兴凯湖平原耕地区土壤pH值均呈下降趋势，西部的林地区pH值整体保持不变或略有上升.在兴凯湖平原4种主要土壤类型中，除暗棕壤外，其他3类土壤在近30年间pH平均值均呈下降趋势.因此需要对工作区土壤pH值变化的原因进行多因素、定量分析，以进一步明确具体原因.  相似文献   

Divergence and flow direction as indicators of subsurface heterogeneity and stage‐dependent storage in alluvial floodplains          下载免费PDF全文

D. M. Heeren  G. A. Fox  A. K. Fox  D. E. Storm  R. B. Miller  A. R. Mittelstet 《水文研究》2014,28(3):1307-1317

Assuming homogeneity in alluvial aquifers is convenient, but limits our ability to accurately predict stream‐aquifer interactions. Research is needed on (i) identifying the presence of focused, as opposed to diffuse, groundwater discharge/recharge to streams and (ii) the magnitude and role of large‐scale bank and transient storage in alluvial floodplains relative to changes in stream stage. The objective of this research was to document and quantify the effect of stage‐dependent aquifer heterogeneity and bank storage relative to changes in stream stage using groundwater flow divergence and direction. Monitoring was performed in alluvial floodplains adjacent to the Barren Fork Creek and Honey Creek in northeastern Oklahoma. Based on results from subsurface electrical resistivity mapping, observation wells were installed in high and low electrical resistivity subsoils. Water levels in the wells were recorded real time using pressure transducers (August to October 2009). Divergence was used to quantify heterogeneity (i.e. variation in hydraulic conductivity, porosity, and/or aquifer thickness), and flow direction was used to assess the potential for large‐scale (100 m) bank or transient storage. Areas of localized heterogeneity appeared to act as divergence zones allowing stream water to quickly enter the groundwater system, or as flow convergence zones draining a large groundwater area. Maximum divergence or convergence occurred with maximum rates of change in flow rates or stream stage. Flow directions in the groundwater changed considerably between base and high flows, suggesting that the floodplains acted as large‐scale bank storage zones, rapidly storing and releasing water during passage of a storm hydrograph. During storm events at both sites, the average groundwater direction changed by at least 90° from the average groundwater direction during baseflow. Aquifer heterogeneity in floodplains yields hyporheic flows that are more responsive and spatially and temporally complex than would be expected compared to more common assumptions of homogeneity. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

Effects of current climate,paleo-climate,and habitat heterogeneity in determining biogeographical patterns of evergreen broad-leaved woody plants in China   总被引：1，自引：1，他引：0  

Xu  Yue  Shen  Zehao  Ying  Lingxiao  Zang  Runguo  Jiang  Youxu 《地理学报(英文版)》2019,29(7):1142-1158

Journal of Geographical Sciences - Understanding biogeographic patterns and the mechanisms underlying them has been a main issue in macroecology and biogeography, and has implications for...  相似文献   

印度河流域气温、降水、蒸发及干旱变化特征          下载免费PDF全文

赵建婷  王艳君  苏布达  陶辉  姜彤 《干旱区地理》2020,43(2):349-359

基于印度河流域及周围54个地面气象站气温、降水资料，结合CRU气温和GPCC降水全球格点化陆面再分析资料，通过插值构建了一套0.5°×0.5°分辨率1980—2016年逐月格点数据集。采用Thornthwaite方法计算了潜在蒸散发，基于标准化降水蒸散指数（SPEI），探讨了印度河流域气候变化及干旱演变特征。结果表明：（1）1980—2016年，印度河流域年平均气温以0.30℃·（10 a）^-1的速率呈显著上升趋势，21世纪初增温幅度最大；干季（11月~次年4月）升温速率较快，达0.36℃·（10 a）^-1，湿季（5~10月）增速0.25℃·（10 a）^-1。年降水量呈现少雨—多雨—少雨—多雨年代际振荡。伴随着持续升温，年和各季的潜在蒸发量增加显著。干季干旱频率较多，但湿季干旱强度高，各季干旱频率与降水呈现较一致的年代际波动；干旱的影响面积在干季呈现微弱地增加趋势，湿季却略有减少趋势。（2）空间上，除西北局部，流域其他区域的年和季平均气温、潜在蒸发量增加趋势显著，均达到95%置信水平。其中南部平原和东北山区升温幅度较高，南部平原区潜在蒸发量增加也较大。新德里到喀布尔的东南至西北带状区域的年和湿季降水量，以及喀布尔周围地区的干季降水量呈显著增加趋势。东南平原区和东北局部山区的干季，以及东北和西南局部山区的湿季呈现显著的干旱化态势，需要加强防灾减灾的意识并采取相应措施，以规避干旱增多带来的不利影响。  相似文献