基础科学

海进体系域碳氧同位素地球化学响应——以黔西南地区三叠系为例,地震研究中的断层流体动力学问题,甘肃马衔山区陆面过程与降水的研究,祁连山夏季地形云结构和云微物理过程的模拟研究（Ⅰ）——模式云物理方案和地形云结构,     

塔克拉玛干沙漠北缘地表反照率特征及参数化研究

利用塔克拉玛干沙漠北缘肖塘站观测资料,分析了地表反照率变化特征及影响因子,找出了土壤湿度临界点,分别拟合出地表反照率与太阳高度角、2.5cm土壤湿度经验公式,讨论了地表反照率参数化方案,运用CoLM陆面过程模式进行了Off-line试验,并与观测数据进行了对比。结果表明,肖塘地区地表反照率冬季大、夏季小,年平均值为0.27。太阳高度角≥15°时地表反照率趋于一个常数,且与太阳高度角满足指数函数关系。不同天气下地表反照率不同,雨天减小,雪天增大。晴空指数≤0.3时,地表反照率波动很大。肖塘地区地表反照率与太阳高度角和土壤湿度拟合效果不好;随2m气温和地表温度升高基本呈减小趋势,但不明显。土壤湿度对肖塘地区地表反照率年内变化没有影响,只对日变化有影响,且地表反照率对0.097~0.13范围内的浅层土壤湿度响应敏感。CoLM原模式模拟的净辐射、感热通量和地表温度平均日变化与观测数据有较好的一致性。地表反照率参数化方案改为0.27后,CoLM模式对净辐射平均日变化正午前后的模拟与观测基本一致;对地表温度平均日变化模拟得到改善,平均峰值低估0.51℃;地表反照率参数化后CoLM模式对感热通量平均日变化模拟能力没有提高。     

海洋-大气-陆地相互作用与水分循环

阐明了开展海洋大气陆地相互作用与水分循环研究的重要意义、 国际和国内的背景,以及开展研究的可行性;并提出21世纪研究的切入点。     

气候系统中陆地碳氮循环耦合模式的研发应用

来自中科院大气物理研究所、中科院地理科学与资源研究所以及国家气象中心等单位的科研人员在陆面水热交换模式研究中引入植被动态生长的过程,提出了具有特色的植被-大气相互作用模式AVIM,是实现动态植被过程的陆面模式. 研究人员以AVIM为框架,在物理过程基础上发展了陆地生态系统植被和土壤的碳-氮循环过程模块,将含有碳氮过程的陆面模式与全球和区域气候模式耦合,实现了陆地生态系统和气候的双向相互作用.在全球和区域尺度上对碳循环的气候效应进行模拟研究,对植被净初级生产力和生态系统净生产力的时空变化进行了大量的研究,并通过陆-气耦合模式进行了碳-气相互作用研究,发现全球陆地生态系统碳水循环与气候相互作用强烈的地区在北半球中高纬度带,这一地区的地气碳-水-气相互作用强度明显强于全球其他地区.     

探寻陆-气相互作用的奥秘——记暨南大学环境与气候研究院王雪梅教授团队

正行稳致远:聚焦陆-气交换作用近30年来,与我国高速的城镇化和经济增长相伴随的,是土地利用的剧烈变化和污染排放的快速增长,大气污染成为政府、公众及国际社会广泛关注的重大环境问题。如何实现精确预测预报空气污染,是目前我国大气环境研究亟待解决的难题。区域空气质量模式是用来研究大气污染形成机制、输送转化、预报预警和对策评估的重要科学工具。区域空气质量模式是由气象过程、源排放过程、陆面过程和大气化学过程构成的一个复杂系统。近年来空气质量模式的研究取得长足进展,     

近20年来中国内陆地表蒸散的时空变化

本研究利用NOAH陆面过程模型模拟了1986年-1996年,2000年-2008年两个时间段内的中国大陆地区地表水热过程参数的变化。按中国大陆的六大分区（东北、华北、华东、中南、西北和西南）,分析了1986年以来这六大区域的地表蒸散的时空变化特征,并利用1980年,1995年,2000年和2005年四期土地利用/覆盖变化数据、地表反照率数据、降雨数据及地表温度和土壤水分的模拟结果,分析了近20年来中国地表蒸散的时空变化特征及其原因。结果表明：华北地区年蒸散有下降趋势外,其余5个地区的年蒸散量都有所增加。增加幅度最大的地区依次为中南,西南,华东,东北和西北。地表温度与地表蒸散间有较好的响应关系,华北地区中部和山东半岛蒸散量下降趋势较明显,地表温度呈明显增加趋势;西南地区南部蒸散量增加趋势十分明显,地表温度呈现的下降趋势也十分明显。降雨的变化趋势与表层土壤水分的变化趋势有较好的一致性,说明降雨还是影响表层土壤水分的关键因子。除东北地区外,年降雨量与年蒸散的趋势也很一致,说明这些地区降雨量仍是决定蒸散的最主要因素。     

基于不同陆面参数化方案的降温过程数值模拟

2018年1月6日～10日乌海市出现了大范围的降温过程。利用WRF模式(Weather Research and Forecasting),运用美国国家环境预报中心的GFS预报场资料,对此次降温过程进行了数值模拟,评估了不同陆面参数化方案对这次降温过程的模拟能力。结果显示不同陆面参数化方案都能较好地模拟此次降温过程的温度变化特征,模式对高低温的起止时间把握较好。通过对乌海市机场、巴镇和乌兰镇3个站点作比较,发现5-layer thermal diffusion和RUC陆面参数化方案均能较真实地模拟出温度变化特征,且5-layer thermal diffusion和RUC参数化方案较其他方案预报准确率更高。     

陆水力量转换训练提高竞技游泳成绩的实证研究

为实现竞技游泳成绩突破,本文创新性的提出中国运动员的陆、水力量转换训练模式,并通过对20名游泳运动员实际训练成绩前后变化,验证了训练的科学性,摸索出适合中国游泳运动员的陆水力量转换训练方法。     

利用Landsat/TM热红外数据进行陆面温度反演的比较

对于只有一个热红外波段的遥感数据(Landsat/TM),目前有三种算法可以进行地表温度反演,分别是:大气校正法、Jimnez-Mun%oz等人的单通道算法和覃志豪等人的单窗算法。这三种算法都要在地表发射率已知的情况下进行。在没有电探空数据和发射率未知的情况下,大气校正法比较困难实施。所以本文在发射率未知的情况下只比较后两种方法,并采用MODIS LST/LSE产品对结果进行验证。通过植被覆盖度法估计地表比辐射率,估计结果与MODIS陆面发射率产品相比发现两者之间的平均误差在0.004,说明了此方法的可行性。试验中选取了2×2像元大小的MODIS LST均质检验区。对两算法反演的Landsat/TM LST结果进行了比较,并与MODIS LST建立了线性纠正方程。所建立的纠正方程表明发射率未知的情况下Jimnéez-Munoz算法优于覃志豪等人的单窗算法。     

商陆属中五基数花起源于三基数花的新证据——非洲商陆的花器官发生

运用扫描电镜和石蜡切片方法对非洲商陆Phytolacca dodecandra L′Her.的花器官发生过程及花器官各部分的位置排列进行了观察。结果表明：非洲商陆萼片5枚，以螺旋向心方式发生；没有观察到花瓣原基的发生；雄蕊为螺旋离心方式发生，前4枚雄蕊分2对出现在对萼位置，但此后发生的雄蕊的发生顺序明显区别于其他种；心皮4-5枚，与内部雄蕊互生。本文探讨了时空因素对花器官发生的影响，基于对非洲商陆花器官发生的观察，否定了“商陆属源于二轮雄蕊样式”的假说，并为商陆属中“五基数花起源于三基数花”的观点提供了新的证据。     

土地利用类型及其格局变化的热环境效应研究——以哈尔滨市为例

采用极差标准化方法消除由于时相差异造成遥感影像获取地表温度值的不可比性;用2km格网内不同土地利用类型所占的面积比例表征土地利用格局,以中国哈尔滨市为例,研究城市热场分布的空间格局、时空变化规律,探讨不同土地利用类型的空间格局对城市热环境的影响。结果表明：哈尔滨市建成区存在显著的热岛效应并呈增强态势、市区总体地表温度升高。各用地类型随面积比例的升高平均地表温度相互间差异变小,建设用地对热岛效应的作用增强,水体缓解热岛效应的作用减弱,热环境的空间差异性变得不明显。     

中国沿海不透水地表变化特征分析

海岸带是当前经济发展的前沿地带,由于其便利的交通环境使得人类对该区域的利用程度逐渐增强。同时海岸带地区也是生态系统较为脆弱的地区,是生态系统的交错区和过渡带,长期的过度开发与利用势必会导致该区域生态环境的恶化。本文以遥感获取的区域不透水地表分布数据为基础,对研究区内不透水地表面积与区域经济社会发展的关键指标进行了相关分析,通过分析海岸带10km缓冲区内不透水地表扩展与生态用地之间的占补关系发现：①2000-2008年,中国海岸带不透水地表面积持续增加,与经济和人口要素呈正相关关系。总体来看,相比人口密度,沿海各县GDP密度与区域地表不透水率具有更好的相关性。9年间,沿海地区GDP密度明显提升,沿海各县平均增加了2986.8万元/km²。人口密度平均增加了181人/km²;②从2000-2008年,中国海岸带不透水地表的扩展包括新增不透水地表和不透水率增加。新增不透水地表主要以占用耕地和生态用地为主。不透水地表的扩展受到当地自然地理特征的制约,例如地形、海拔、坡度等因素;③本研究选取的七个典型区海岸带不透水地表扩展均以占用耕地为主,但在不同缓冲区范围内,不透水地表占用耕地和生态用地强度表现出明显的区域差异特点。南部的三个典型区（北部湾、海峡西岸、珠三角）海岸带不透水地表的扩展占用生态用地强度高于北部三个典型区（京津唐、辽东湾及辽东半岛、山东半岛）,这主要由于这些区域生态用地面积比例较高而引起。在未来的海岸带保护与开发规划中,应综合考虑生态本底的区域差异,进而寻求更合理的生态用地、耕地和建设用地比例。     

国家中心城市土地利用变化稳定性和系统性特征——以武汉市为例

运用改进的土地利用变化强度分析框架探析国家中心城市土地利用变化模式的稳定性和系统性特征。以土地利用变化转移矩阵为基础,从自上而下的三个层次（间隔、类别、转换）分析区域土地利用变化强度动态特征。鉴于多种地类相互转换过程分析的非直观性,提出一种转换模式交叉列联表表示各种转换类型的稳定性和系统性特征,并有助于研究者将土地利用变化的模式与过程相联系。以国家中心城市武汉为研究案例,分析其1996—2015年土地利用变化模式的稳定性和系统性特征,并对比其他国家中心城市近年来土地利用变化模式特征。结果表明：武汉市近年来土地利用变化强度呈上升趋势,农村居民点用地、城镇建设用地和耕地的转入以及耕地、未利用地和水体的转出表现出时间尺度稳定性。耕地向城镇建设用地和农村居民点用地等转换过程则表现为稳定的系统性变化模式。其他国家中心城市主要土地利用变化模式与过程及武汉市表现出较大的相似性。改进后的强度分析框架能更直观地反映土地利用变化模式的稳定性和系统性特征,研究结果对深入挖掘国家中心城市土地利用变化模式信息,理解其土地利用变化过程与机制具有重要作用。     

新疆耕地开发流失模式时空特征分析

应用中国科学院土地利用变化时空信息平台,在新疆1990年、2000年、2005年、2008年四期土地利用 时空数据库的基础上,利用GIS空间分析提取新疆三个时段的耕地开发利用时空流转数据,并结合新疆环境背景 数据库分析近20年来新疆耕地开发流失模式的时空特征变化。结果表明：近20年间,新疆耕地开发速度呈现急剧 上升又减缓的趋势,2000年-2005年间达到峰值;耕地开发由壤质绿洲地区逐渐向砾质和砂质的戈壁、沙地等未利 用地扩展延伸,由引渠水灌溉向地下水灌溉发展,打破河流、土质定开发的传统模式;近20年间,新疆耕地流失速 度持续下降,撂荒一直是耕地流失的主要因素,建设占用在耕地流失中的比例持续下降,生态退耕在耕地流失中的 比例持续上升,人为因素对耕地流失的作用逐渐增大,建设占用和生态退耕的耕地主要分布在绿洲地区,撂荒耕地 由绿洲地区向沙地、戈壁扩展。     

基于地形复杂度的建设用地适宜性评价——以甘肃省天水市为例

地形条件是评价城乡建设用地必需考虑的主要因素。以甘肃省天水市为例,应用ArcGIS和DEM模型分析海拔高度、坡度和地表破碎度3个地形因子综合的地形复杂度。结果表明:地表破碎度代表了地形变化上的一维独立属性,3个地形因子综合的地形复杂度比海拔高度和坡度2个因子组合的地形复杂度更好地反映地形起伏变化的信息。以乡镇为单元进行建设用地适宜性的评价,天水市非常适宜、较为适宜、适宜、临界适宜和不适宜5级土地的比重分别为9.7%、24.6%、19.3%、21.9%和24.5%。以村级尺度来评价,丘陵山区地形变化大致归为6种基本类型:塬峁型、上偏型、正态型、下偏型、河谷盆地形和复杂变化型。非常适宜、较为适宜的建设用地多分布在下偏型、河谷盆地形,结果与人类长期以来实际选择的建设用地高度一致。在地形复杂的天水市,实行"组团发展"有利于城市空间的扩张。     

城市典型下垫面产流过程模拟实验

城市化的快速发展直接改变了城市下垫面,造成城市水文循环条件的极大变化。研究地表产流在不同下垫面条件下的变化过程将对城市防洪减灾及雨洪有效利用提供重要启示。本文基于人工降雨和城市下垫面模拟技术,探讨城市典型下垫面类型（不透水面﹑绿地及透水砖）及不透水面分布格局在两种雨强（0.29mm/min和0.56mm/min ）条件下的降雨产流过程。结果显示：雨强及下垫面条件对产流效应及径流变化过程均有较显著影响。表现为：①雨强越大,产流时间越短,产流总量及稳定产流量越大;②低雨强条件下,绿地及透水砖间的截流能力差异较小,随着雨强的增大,两者间呈现出明显的差异,但均明显优于不透水面。三种下垫面的产流效率表现为：不透水面>透水砖>绿地;③同种雨强条件下,三种不透水分布位置间的产流效应差异显著,下部不透水的小区地表积水较快,而小区上部不透水时产流较慢,具有很好的截流效果。该结论不仅能为城市雨洪有效利用与灾害防控提供技术支持,还可为城市景观规划与设计提供参考。     

国内外土地持续利用评价研究进展

土地持续利用评价一直是国内外土地科学及相关学科研究的热门话题。该文在分析土地持续利用评价的内涵与意义的基础上，探讨了国际土地持续利用评价研究的源起及评价指标选取的研究进展，并从“生态-经济-社会”评价指标体系研究、“生产性-安全性-保护性-经济性-社会性”评价指标体系研究、侧重土地持续发展水平与能力的评价指标体系研究、土地质量评价指标研究与土地持续利用评价的相关研究等方面综述了国内土地持续利用评价研究进展。由此归结出国际土地持续利用评价研究达成的普遍共识与存在的不足之处。     

土地资源配置体制中的灰色土地市场分析

本文从土地资源配置体制演进的视角分析了灰色土地市场形．成的过程，并利用收集到的土地违法案件的数据对灰色土地市场的现状做了分析。结果表明，1993-1996年间，国有单位和集体组织是灰色土地市场的主体；1998～2002年间，非法占用是灰色土地市场上的主要违法行为，非法转让已成为灰色土地市场中的重要组成部分。土地产权模糊、利益分配不平衡和城市土地资源配置的双轨制是灰色土地市场形成的主要原因。     

基于产业差异修正的工业行业土地集约利用评价研究——以江苏省为例

进行土地集约利用评价比较的前提是不同区域或行业间应具有可比性,本研究首先阐释了土地集约利用评价的可比性问题,然后设定了产业差异修正系数,在对江苏省各工业行业土地利用指标进行产业差异修正的基础上,评价了各工业行业及各区域的土地集约利用水平。研究结果表明:①土地利用指标经过修正后,行业间差异和区域间差异明显变小,个别指标出现了在不同区域间的优劣转变;②苏南、苏中、苏北工业行业土地集约度差异较大,从全省工业行业情况来看,土地集约利用总体水平偏低,黑色金属冶炼、造纸、石油加工、机械制造类、通信电子类行业土地集约度相对较高;③产业差异修正前后,工业行业土地集约利用评价结果存在一定差异,苏南工业行业平均土地集约度低于苏中。