基于GRACE和GLDAS的长江下游陆地水储量变化预测

利用GRACE重力卫星数据反演2002—2015年间长江下游陆地水储量变化,与GLDAS模型模拟陆地水储量从趋势性和相关性两方面进行对比分析,并利用长系列GLDAS模拟水储量和两者间函数关系,建立改进灰色-马尔可夫模型预测长江下游地区未来陆地水储量变化.结果表明:GRACE重力卫星数据反演的陆地水储量变化和GLDAS模型模拟的陆地水储量变化趋势一致,均有微弱增长趋势,最小二乘拟合相关系数为0.79,两者间具有强相关性;利用改进灰色-马尔可夫模型预测长江流域下游地区2016年和2017年陆地水储量变化区间分别为(7.37,cm,12.05,cm]和(7.29,cm,11.25,cm],2016年预测结果与实际情况一致,结果表明区域将会出现连续丰水状态,极有可能导致洪涝灾害发生,未来防洪治涝形势严峻.     

联合重力卫星数据及气候水文模型监测西南地区陆地水储量变化

利用GRACE重力卫星观测数据和GLDAS水文模型资料反演我国西南地区陆地水储量变化,并结合该区域月平均降水资料进行分析。结果表明,GRACE重力卫星观测数据和GLDAS水文模型资料反演的西南地区陆地水储量变化相关系数为0.95,平均偏差为0.58 cm,具有良好的相关性;陆地水储量变化呈总体逐渐增加的趋势,受降雨量变化影响明显,且在时间上相对降雨量变化具有延迟性,与降水量变化的总体趋势一致,并具有显著的季节性变化特性,尤其是周年变化明显。     

经验模态分解滤波法用于时变重力场去噪研究

GRACE重力卫星的时变重力场数据在陆地水储量变化监测和分析中广泛应用,其应用效果与时变重力场滤波方法的特性息息相关,因此时变重力场滤波方法研究成为一个热点.引入经验模态分解滤波法,对时变重力场数据进行滤波处理,并与成熟的P3M6、Duan滤波法比较分析该方法的有效性.结果表明:经验模态分解滤波法结果的信噪比为3.14,而P3M6、Duan滤波法的结果信噪比分别为2.90和3.01,相比而言,经验模态分解滤波法有较好的保留真实信号能力.进一步将三种滤波方法用于研究亚马逊流域、密西西比河流域和长江流域的水储量变化,并与GLDAS反演的水储量变化结果比较,结果表明经验模态分解滤波法反演结果与GLDAS结果相关性最高,相关系数大于0.86,充分验证该方法的可靠性和有效性.     

利用重力卫星监测中国西南地区陆地水储量变化

中国西南地区作为我国的重要经济区,研究该区域内陆地水储量变化与国民经济发展和人民生活之间的相互关系具有十分重大的现实意义。本文基于2003至2015年共计13年的重力恢复与气候实验(gravity recovery and climate experiment,GRACE)月重力场模型,采用组合滤波削弱重力场数据误差,并扣除冰后回弹的影响,实现对中国西南地区陆地水储量变化的持续监测,并与同期GLDAS(global land data assimilation system)水文模型结果进行比较。研究结果表明：GRACE能够有效地实现大范围内的陆地水储量变化的监测,2003~2015年间出现了三次异常低值,分别为2004年、2010年和2014年;同时,能够有效监测2009~2010年西南地区干旱事件发生、扩展和结束三个阶段的时空变化情况。     

重力卫星时变重力场条带误差加权平均滤波算法

GRACE(Gravity Recovery And Climate Experimen)时变重力场条带误差直接影响着陆地水储量反演精度。本文采用加权平均滤波算法用于削弱此类误差,该算法简单有效,易于通过编程实现。采用CSR(Center for Space Research of Texas University in Austin)提供的Level-2 RL05版本时变重力场模型反演2009年5月全球陆地水储量变化情况和2010年中国西南地区干旱事件,在处理条带误差时利用加权平均滤波算法,并将结果与其他方法进行比较。比较结果表明：加权平均滤波算法与传统算法处理效果基本一致,验证了本文算法的有效性和可靠性。     

基于GRACE卫星重力测量资料监测中国大陆及邻区陆地水储量变化

利用GRACE卫星重力测量数据反演了2003年1月至2007年12月的中国大陆及周边地区陆地水储量的月变化,并结合CPC陆地水文模型进行了比较分析。结果表明,GRACE可有效监测到陆地水储量的周年变化与季节性变化,且GRACE反演的水储量变化与CPC水文模型符合得较好,两者周年振幅和相位分别为（3.4cm,257°）和（4.5cm,267°）。     

重力卫星时变重力场位系数误差Fan滤波算法分析

针对GRACE(gravity recovery and climate experiment)时变重力场模型中因高阶项误差引起的南北条带误差,分析利用滤波算法消除该条带误差的基本原理,着重研究Fan滤波和高斯滤波的理论差异,最后利用CSR(center for space research of texas university in austin)提供的Level-2 RL05版本时GRACE重力场数据对2010年全球陆地水储量月变化进行了数值计算,并分别利用Fan滤波和高斯滤波对相关误差进行了处理,并将计算结果与GLDAS(global land data assimilation system)水文模型的结果进行了验证分析。比较结果表明:Fan滤波相对于高斯滤波,能够有效地消除模型高阶项误差引起的条带误差。     

利用重力卫星数据恢复地球质量迁移方法的研究

利用卫星重力数据反演地球质量迁移一直是地球物理研究领域的重要课题。主要讨论了基于重力场球谐函数反演地球表面质量变化的基本理论,推导了反演模型的基本理论公式。利用GRACE月重力场数据对反演模型公式进行了试算;并将试算结果与CPC和GLDAS模型数据进行了比较。比较结果表明:该反演模型能很好地反映某区域水储量变化,具有较好的适用性和精确性。     

新一代重力卫星时变重力场滤波方法分析

新一代重力卫星的成功发射使连续监测全球陆地水储量变化成为现实.为了削弱高频误差和条带误差的影响,采用Level-2 RL06版本的时变重力场数据反演全球陆地水储量变化,并讨论了高斯滤波和Fan滤波的处理效果,并且利用水文模型数据进行验证.结果表明:采用滤波半径为250 km的Fan滤波和P3M8去相关滤波的组合算法既能有效地削弱相关误差,还能减少真实信号的损失.     

重力卫星时变重力场去相关滤波算法的参数选择

由于重力场模型球谐系数高阶次项相关误差,利用GRACE(gravity recovery and climate experiment)时变重力场反演地表质量迁移的结果会呈现出显著的南北条带误差。而滑动窗口多项式滤波算法是处理相关误差的有效方法之一,为了提高该算法的去相关效果,根据GRACE时变重力场模型的反演结果,分析并选取该算法的最优参数。实验结果表明:GRACE时变重力场的起算阶数、滑动窗口宽度和多项式阶数应分别选取15阶、5个点和4阶。     

Interdecadal trend turning of global terrestrial temperature and precipitation during 1951-2002

A grid-by-grid counting of interdecadal trend turning (ITT) of annual mean surface air temperature (SAT) and total precipitation at 67,359 terrestrial grids in the period 1951-2002 is presented. An analysis of the last ITTs of SAT and total precipitation in the period, in the context of both occurrence time and linear trends after the breakpoint, indicates that a warming trend has become highly significant across most reagent of the world in the late 20th Century. Most terrestrial grids have recorded an ITT of total precipitation in either the 1970s or 1980s, and 45.7% of the terrestrial grids in the study have seen a decreasing trend in total annual precipitation after the breakpoint, with the remaining 54.3% having experienced an increasing trend. Basically, global terrestrial regions have experienced either an increasingly warm and dry climate or an increasingly warm and wet climate. An analysis of ITT of regional mean SAT and total precipitation in 22 regions shows that the Northern American continent has become increasingly warm and dry after the last interdecadal breakpoint. Meanwhile, the African continent has become increasingly warm and wet, with both Europe and most of Asia having the same trend. Southern South America and the West of Australia have experienced an opposite trend in climate, becoming increasingly cold and wet.     

丝绸之路经济带不同类型荒漠植被生长及其对气候变化响应

结合GIMMS归一化植被指数（NDVI）、TRENDYv2模型模拟净初级生产力、GRACE陆地水储量变化（ΔS_TW）及网格气候数据集,借助线性回归和偏相关分析,研究了1982—2015年丝绸之路经济带（the Silk Road Economic Belt,SREB）区域不同类型荒漠植被各季节生长动态及其对气候变化的响应规律．结果表明:1）升温导致SREB在1993—2015年的土壤含水量显著减少,2003—2015年陆地水储量下降,且ΔS_TW下降趋势增大,干旱加剧．2）不同类型荒漠植被生长存在差异,沙漠、半沙漠及荒漠灌丛区植被在1982—1992年呈增加趋势,1992年后降低;荒漠与苔原区植被仅在1992年前的生长季增加;沙漠与半沙漠区和荒漠草原区植被变化不显著．3）温度升高及降水减少引起的干旱胁迫是导致植被减少的主要因素,生长季前期降水有助于荒漠植被生长,促进作用从春季持续到夏季,秋季减弱．      

宝天曼不同海拔典型栎类林植被与土壤碳贮量及其分配格局

森林是陆地最大的碳库,主要包括植被碳库和土壤碳库两部分.地带性森林植被与土壤碳贮量核算及其分配格局成为全球变化背景下的研究热点.采用样地调查法,对河南省宝天曼不同海拔高度的3种典型栎类林植被与土壤碳贮量及其分配格局进行了对比研究.结果表明3种林型地上和地下植被碳贮量都随海拔升高而降低,但是地上/地下植被碳贮量比率却随海拔升高而增加.0¹0 cm、1010 cm、10²0 cm和2020 cm和20³0 cm土壤有机碳(SOC)贮量都随海拔升高表现出先升高后降低的趋势,该波动主要由底层土引起.森林总碳贮量并没有随海拔变化而表现出显著差异(p>0.05),由此推断植被和土壤碳贮量间存在着补偿效应.     

基于土地利用变化的泉州市生态系统服务价值研究

以泉州市为研究区,根据2002—2009年的土地利用变更数据,从生态系统服务功能角度,运用Costanza的方法,结合谢高地修正的我国生态服务价值当量因子表,分析了泉州生态系统服务价值对土地利用变化的响应．结果表明：由于泉州市城市化和工业化迅速发展,2002—2009年泉州市居民点及工矿用地、交通用地扩大,耕地、林地、牧草地、水域和未利用地面积呈减少趋势,引起了生态系统服务功能价值的下降．泉州市2002年总生态服务价值为242．998亿元,2009年为239．205亿元,从2002年至2009年近8年来共减少了3．793亿元．就生态系统各单项服务功能价值（ESVr）来看,均处于下降的趋势．2009年泉州市生态系统服务价值约为GDP的7．8％,且从2002年至2009年处于逐年下降的趋势,经济发展与生态效益不相一致．     

Some evidence of drying trend over northern China from 1951 to 2004

The surface wetness index, Palmer drought sererity index and the retrieval of soil moisture over China were calculated using monthly precipitation and monthly mean surface air temperature. Based on the contrast analysis of the variation of the above three indices and precipitation, the dry/wet spatio-temporal pattern of northern China in the last 54 years was revealed, and the evidence of drying trend over northern China was analyzed, especially. The results show the following four facts: (1) The drying trend is the main characteristic of the eastern part of Northwest China and the central part of North China since the 1980s and it was enhanced in the last 15 years mainly due to the precipitation decrease and the temperature increase; (2) During the last 54 years, there was only one dry/wet shift at the interdecadal scale occurring in the eastern part of Northwest China and the central part of North China in the late 1970s, which was related to 1977/1978 global abrupt change, whereas there were three shifts in Northeast China, one was in the mid 1990s and the other two were in 1965 and 1983, respectively; (3) Unlike the variation trend of other subregions of northern China, the western part of Northwest China is currently located in a relatively wetting period, which is weak-ened due to the temperature increase; (4) The extreme drought frequency is obviously increasing in the eastern part of Northwest China, the central part of North China and Northeast China since the 1980s, which is closely related to the precipitation decrease and temperature increase in these subregions.     

洱海流域水环境污染与水环境变化的关联分析

基于2007年—2017年洱海流域水环境数据,以水污染排放总量、排放结构、排放时空变化表征洱海流域水环境污染的综合特征,采用灰色关联分析探究洱海流域水环境污染部门、污染地区与水环境变化的关联程度.结果表明：1)2007年—2017年,洱海流域污染等标排放量呈现“先增后降”趋势,TN是洱海流域主要污染物.2)2007年—2017年,洱海流域水环境污染主要来自面源污染,其中畜禽养殖污染排放量平均占比达53.17%,是流域主要污染部门.3)2007年—2017年,洱海流域等标污染排放量时空分布不均、空间差异缩小,高排污区集中分布在海北地区,与2007年相比,2017年高、低排污乡镇均有所减少.4)2007年—2017年,洱海流域各污染部门与洱海水质变化具有较强的关联度,关联度总体呈“阶段性波动”特征.5)2007年—2017年,洱海流域各乡镇污染排放与洱海水质变化具有较强的关联度,关联度最强的三个乡镇为：上关镇、湾桥镇、海东镇.据此,提出以产业结构调整为主线的水污染“结构减排”对策建议.     

中国南海北部新生代古环境的变迁

为了解中国南海北部新生代古环境的变迁,在分析参考相关科学成果的基础上,综述该区域的古环境的变迁。早第三纪珠江口盆地以陆相、河湖相沉积为主,气温凉爽,属暖温带至北亚热带环境;晚第三纪,从晚渐新世到上新世晚期,该区域由淡水湖泊沉积环境,逐渐过渡到海、陆交互环境、潮问带或浅水滨海沉积环境、浅海环境等,气候也演变成潮湿的热带、亚热带气候。第四纪,随着冰期、间冰期的波动,沉积环境也分别呈近岸陆面剥蚀环境一浅水滨海沉积环境或浅海环境的交替。香港地区“岗岭山坡”区段属陆面风化剥蚀环境,而在“河谷平原”则由陆面风化剥蚀环境演变为陆面河、湖相或沼泽沉积环境。古环境的变迁主要受太阳幅射脉动状态等综合因素的影响。     

基于遥感生态指数的京郊南部城市生态评价——以涿州市、固安县为例

以毗邻北京南郊的涿州市、固安县为例,选取1997年Landsat5 TM影像、2009年Landsat5 TM和2017年Landsat8 OLI影像构建遥感生态指数(RSEI),对1997—2017年间涿州市和固安县的生态状况及其变化趋势进行分析评价.结果显示:研究区RSEI和Wet、NDSI关系相比于NDVI、LS...     

An analysis of the spatial and temporal changes in Chinese terrestrial ecosystem service functions

Since Westman(1977) and Ehrlich(1982) put forward the concepts of "the service of nature" and "ecosystem service functions",respectively,methods for conducting value accounting for them,and their practical application have become the subjects of intense study.Based on an overview of available research findings,we discuss three scientific hypotheses.First,the terrestrial ecosystem offers both positive and negative service functions.Second,changes in terrestrial ecosystem service functions lie not only in the number of ecosystem types and the coverage area of each type,but also in their quality.Third,the value of terrestrial ecosystem service functions should be assessed both in terms of the value stocked and the value added.We collected land use data from China during the period 1999-2008,and Normalized Difference Vegetation Index data based on remote sensing images from the Global Inventory Modeling and Mapping Studies for the same period.We then calculated and analyzed spatial and temporal changes in China’s terrestrial ecosystem service values over the 10-year period.Considering temporal change,the total value(stocked) of China’s terrestrial ecosystem service functions decreased from 6.82 trillion Yuan RMB in 1999 to 6.57 trillion Yuan RMB in 2008.During that period,the positive value decreased by 240.17 billion Yuan RMB and the negative value increased by 8.85 billion Yuan RMB.The decrease in total value lies mainly in the humidity control,soil formation,and waste recycling functions.The total value(added) of China’s terrestrial ecosystem service functions increased by 4.31 billion Yuan RMB in 2000,but decreased by 0.13 billion Yuan RMB in 2008(based on the constant price of China in 1999).The value(added) was a negative figure.From the perspective of spatial change,we can see that the supply of China’s terrestrial ecosystem service functions fell slightly over the past 10 years,mainly in Northeast and Southern China.As a result of human activities on ecosystems,the loss of ecosystem service functions’ value was relatively prominent in Shanxi and Gansu provinces,compared with an increase in value in Shaanxi Province.Terrestrial ecosystem service functions’ value per unit area was relatively high in mid-and East China,showing a prominent spatial change over the 10-year period,but low in Western China.Some conclusions are drawn after an in-depth analysis of the factors causing the spatial and temporal changes in China’s terrestrial ecosystem service functions,in the hope that our suggestions will be helpful for the management of China’s terrestrial ecosystems.