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Dynamic downscaling of near-surface air temperature at the basin scale using WRF-a case study in the Heihe River Basin, China

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Frontiers of Earth Science 2012年第3期6卷 314-323页

作者： Xiaoduo PAN Xin Li Xiaokang SHI xujun han Lihui LUO Liangxu WANG Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute Chinese Academy of SciencesLanzhou 730000China

The spatial resolution of general circulation models （GCMs） is too coarse to represent regional climate variations at the regional, basin, and local scales required for many environmental modeling and impact assessments. Weather research and forecasting model （WRF） is a nextgeneration, fully compressible, Euler non-hydrostatic mesoscale forecast model with a runtime hydrostatic option. This model is useful for downscaling weather and climate at the scales from one kilometer to thousands of kilometers, and is useful for deriving meteorological parameters required for hydrological simulation too. The objective of this paper is to validate WRF simulating 5 km/ 1 h air temperatures by daily observed data of China Meteorological Administration （CMA） stations, and by hourly in-situ data of the Watershed Allied Telemetry Experimental Research Project. The daily validation shows that the WRF simulation has good agreement with the observed data; the R2 between the WRF simulation and each station is more than 0.93; the absolute of meanbias error （MBE） for each station is less than 2℃; and the MBEs of Ejina, Mazongshan and Alxa stations are near zero, with R2 is more than 0.98, which can be taken as an unbiased estimation. The hourly validation shows that the WRF simulation can capture the basic trend of observed data, the MBE of each site is approximately 2℃, the R2 of each site is more than 0.80, with the highest at 0.95, and the computed and observed surface air temperature series show a significantly similar trend.

关键词： weather research and forecasting model,dynamic downscaling surface air temperature Heihe River Basin Watershed Allied Telemetry Experimental Research Project

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Prediction of permafrost changes in Northeastern China under a changing climate

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Science China Earth Sciences 2011年第6期54卷 924-935页

作者： WEI Zhi JIN HuiJun ZhanG JianMing YU ShaoPeng han xujun JI YanJun HE RuiXia ChanG XiaoLi State Key Laboralory of Frozen Soils Engineering Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute Chinese Academy of Sciences Lanzhou 730000 China Northwest University for Nationalities Lanzhou 730030 China Baiyin Hydraulic Engineering Designing Institute Baiyin 730900 China Laboratory of Remote Sensing and Geospatial Science Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Chinese Academy of Sciences Lanzhou 730000 China Gansu Electric Power Design Institute Lanzhou 730050 China

Northeastern China has the second largest expanse of permafrost in China,primarily known as Xing'an-Baikal *** on the southeastern edges of the Eurasian cryolithozone,the permafrost is thermally unstable and ecologically sensitive to external *** combined impacts of climatic,environmental,and anthropogenic changes cause 3-dimensional degradation of the *** predict these changes on the southern limit and ground temperature of permafrost in Northeastern China,an equivalent latitude model (ELM) for the mean annual ground surface temperature (MAGSTs) was proposed,and further improved to take into account of the influences of vegetation and snow-cover based on observational data and using the SHAW *** the finite element method and assuming a climate warming rate of 0.048°C a-1,the ELM was combined with the unsteady-state heat conduction model to simulate permafrost temperatures at present,and to predict those after 50 and 100 *** results indicate that at present,sporadic permafrost occurs in the zones with MAGSTs of 1.5°C or colder,and there would still be a significant presence of permafrost in the zones with the present MAGSTs of 0.5°C or colder after 50 a,and in those of-0.5°C or colder after 100 ***,the total areal extent of permafrost would decrease from 2.57×105 km2 at present to 1.84×105 km2 after 50 a and to 1.29×105 km2 after 100 a,i.e.,a reduction of 28.4% and 49.8% in the permafrost area,*** the permafrost would degrade more substantially in the east than in the *** warming and thinning of permafrost would also *** area of stable permafrost (mean annual ground temperature,or MAGT≤-1.0°C) would decrease from present 1.07×105 to 8.8×104 km2 after 50 a,and further decrease to 5.6×104 km2 after 100 *** a result,the unstable permafrost and seasonally frozen ground would expand,and the southern limit of permafrost would shift significantly *** changes in the permafrost env

关键词： permafrost Northeastern China climate change equivalent latitude model (ELM) prediction

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非线性滤波方法与陆面数据同化

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地球科学进展 2008年第8期23卷 813-820页

作者：韩旭军李新中国科学院寒区旱区环境与工程研究所遥感与地理信息科学研究室

陆面数据同化研究近几年成为地球科学研究的新兴领域,其中以非线性滤波为代表的数据同化方法发展迅速并得到了广泛应用。在贝叶斯理论框架内,从递推贝叶斯估计理论的角度系统地分析了扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、集合卡尔曼滤波、... 详细信息

陆面数据同化研究近几年成为地球科学研究的新兴领域,其中以非线性滤波为代表的数据同化方法发展迅速并得到了广泛应用。在贝叶斯理论框架内,从递推贝叶斯估计理论的角度系统地分析了扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、集合卡尔曼滤波、SIR粒子滤波等非线性滤波方法的异同;针对应用比较广泛的集合卡尔曼滤波和SIR粒子滤波应用中存在的问题,论述了几种提高滤波性能的实用方法,如协方差矩阵的Localization方法、协方差矩阵的Inflation方法、双集合卡尔曼滤波方法、扰动集合、扰动大气驱动和模型参数、平方根集合卡尔曼滤波以及粒子滤波算法的改进等。最后总结讨论了各种非线性滤波方法应用中的特点、难点以及各种算法在陆面数据同化中的应用前景和发展方向。

关键词：陆面数据同化贝叶斯滤波卡尔曼滤波粒子滤波

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基于GEE的三峡蓄水对重庆地表水和植被影响研究

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自然资源遥感 2021年第4期33卷 227-234页

作者：赖佩玉黄静韩旭军马明国西南大学地理科学学院重庆金佛山喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站重庆400715

研究三峡工程对周边生态环境的影响对维护生态安全具有重要意义。目前,相关研究已经揭示了三峡大坝的建设与蓄水在气象、植被、土地利用以及灾害发生等方面的影响,而地表水作为地球水资源的重要组成部分,受三峡工程的影响程度还不清楚,... 详细信息

研究三峡工程对周边生态环境的影响对维护生态安全具有重要意义。目前,相关研究已经揭示了三峡大坝的建设与蓄水在气象、植被、土地利用以及灾害发生等方面的影响,而地表水作为地球水资源的重要组成部分,受三峡工程的影响程度还不清楚,尤其是在长江上游。本研究利用多源数据在GEE(Google Earth Engine)平台上分析了重庆地区1990—2019年间常年地表水、植被以及气象要素在三峡蓄水前期(1990—2002年)、中期(2003—2012年)和后期(2013—2019年)3个阶段的时空变化情况。结果表明:①地表水和植被在1990—2019年都表现出增长的趋势,且其不同的增长模式都表现出对三峡蓄水明显的响应,而温度和降雨表现出持续的波动,对蓄水过程无明显响应;②常年地表水面积在蓄水过程中以18.32 km^(2)/a的速度增加,而在蓄水前后变化不大,新增的常年地表水主要分布在长江及其支流沿岸,且集中在长江重庆段的中部,少数的地表水面积增加出现在湖泊和水库,如长寿湖在蓄水期间增加了超过其面积20%的水域;③归一化植被指数在3个阶段表现为台阶式增长(共增长18.55%),这一变化为地表水资源增加和生态修复工程的共同作用。本研究表明三峡蓄水对重庆地区水资源的时空动态有着较为显著的影响,同时发现了水利工程改变地表覆盖及水资源分布的有效证据,这为重庆地区乃至整个长江流域的水资源管理提供了科学依据。

关键词：三峡蓄水常年地表水 Google Earth Engine 长时间序列数据多源数据

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后安然时代会计准则国际化再认识

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南京理工大学学报（社会科学版） 2005年第2期18卷 53-55页

作者：韩绪军李雨霞杨英河海大学商学院江苏南京210098

会计准则国际化是各国会计发展的趋势,但在会计准则国际化过程中要考虑制度变迁成本和“经济后果”,我国会计准则国际化进程要与我国经济发展水平相适应。

关键词： “安然事件” 会计准则国际化制度变迁成本经济后果适应性

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西南地区2001~2019年森林损失特征遥感监测与时空分析

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遥感技术与应用 2021年第3期36卷 552-563页

作者：王淑静赖佩玉郝斌飞马明国韩旭军西南大学地理科学学院重庆金佛山喀斯特生态系统教育部野外科学观测研究站重庆400715 西南大学地理科学学院遥感大数据应用重庆市工程研究中心重庆400715 广东海洋大学电子与信息工程学院广东湛江524088

森林在生态系统服务中起着重要作用,例如提供清洁空气、保护生物栖息地以及减少全球温室气体的排放等。全球森林变化数据集(Global Forest Change,GFC)每年以30 m的高空间分辨率绘制森林覆盖变化图,成为监测森林覆盖时空变化特征的有效... 详细信息

森林在生态系统服务中起着重要作用,例如提供清洁空气、保护生物栖息地以及减少全球温室气体的排放等。全球森林变化数据集(Global Forest Change,GFC)每年以30 m的高空间分辨率绘制森林覆盖变化图,成为监测森林覆盖时空变化特征的有效工具。利用谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE),基于GFC产品,结合线性回归方法和空间自相关理论对西南地区2001~2019年森林变化情况进行研究,结果表明:近19 a来,西南地区森林损失面积为375.27万hm^(2),以2008年为拐点,2008年之前呈显著增加趋势(p<0.05),在此之后波动下降,损失主要集中分布在广西、贵州东南和云南南部地区;森林损失与地形分析的关系表明损失主要分布在海拔2000 m以下、坡度小于40°的区域,并逐渐向海拔更低坡度更缓的地方转移;森林损失面积具有一定的空间关联性,2001~2019年来Moran’s I指数均为正,平均值为0.406,空间高值聚集在广西和贵州南部,低值聚集在重庆、四川和云南北部;政策因素在土地利用方式转变过程中发挥着重要作用,林业活动和农业扩张是影响损失现象发生的主要驱动因素,今后制定森林保护和管理战略时应充分考虑多方面因素造成的森林损失现象,研究结果可以为森林监测和保护提供更科学的指导。

关键词：森林变化西南地区遥感监测 Google Earth Engine 空间自相关

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应用叶绿素荧光估算植被总初级生产力研究进展

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遥感技术与应用 2020年第5期35卷 975-989页

作者：王雅楠韦瑾汤旭光韩旭军马明国西南大学地理科学学院重庆金佛山喀斯特生态系统教育部野外科学观测研究站重庆400715 西南大学地理科学学院遥感大数据应用重庆市工程研究中心重庆400715

日光诱导叶绿素荧光作为光能在叶片上光合作用的伴生产物,包含丰富的光合信息,被认为是可以表征植物光合作用的快速、无损“指示器”。叶绿素荧光在研究植物胁迫、病虫害监测、估算植被总初级生产力(Gross Primary Production,GPP)等方... 详细信息

日光诱导叶绿素荧光作为光能在叶片上光合作用的伴生产物,包含丰富的光合信息,被认为是可以表征植物光合作用的快速、无损“指示器”。叶绿素荧光在研究植物胁迫、病虫害监测、估算植被总初级生产力(Gross Primary Production,GPP)等方面发挥着独特的作用。陆地植被GPP是研究全球气候、碳循环变化、全球生态系统等的重要内容。准确、及时地掌握GPP的时空分布特征,有利于深入理解生物圈与大气圈之间的相互作用,可为开展减缓全球气候变化的生态过程管理提出相应建议和对策。相比于植被指数,叶绿素荧光对植被光合作用的敏感程度更高,已被证实可以更直接有效地监测GPP,显著优于传统的GPP估算方法。深入探讨了叶绿素荧光在遥感估算GPP领域的基本原理、方法、不确定性以及最新进展,并对其面临的挑战和未来趋势进行了分析。

关键词：叶绿素荧光植被总初级生产力光合作用生态系统

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Google Earth Engine在地球科学与环境科学中的应用研究进展

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遥感技术与应用 2018年第4期33卷 600-611页

作者：郝斌飞韩旭军马明国刘一韬李世卫西南大学遥感大数据应用重庆市工程研究中心重庆400715 西南大学岩溶环境重庆市重点实验室重庆400715 成都市国土资源信息中心成都市国土资源局四川成都610042 尚正(北京)信息技术有限公司北京100086

21世纪以来,随着全球信息化与工业化的高度集成发展,出现了物联网与云计算,人类进入大数据时代。在地学、环境科学及相关学科领域,海量地理、遥感及社会经济等数据产生,在本地平台存储、管理以及分析数据的传统方式已经较难满足当前需求... 详细信息

21世纪以来,随着全球信息化与工业化的高度集成发展,出现了物联网与云计算,人类进入大数据时代。在地学、环境科学及相关学科领域,海量地理、遥感及社会经济等数据产生,在本地平台存储、管理以及分析数据的传统方式已经较难满足当前需求。Google Earth Engine(GEE)云平台由Google云基建提供,是一个对海量地球科学数据集(尤其是遥感影像数据)进行全球尺度在线处理分析和可视化的云计算平台,它利用谷歌强大的计算能力,可以分析处理多种环境与社会问题,如气候变化、植被退化、粮食安全和水资源短缺等。首先对GEE云平台进行介绍,综述了近年来应用GEE云平台所做的相关研究,然后应用该平台及MODIS土地覆盖类型数据,研究了2002~2013年三峡库区主要土地覆盖类型的时空变化规律。结果表明:以林地、灌丛草地以及耕地变化最为明显。最后,经粗略统计得出GEE云平台无论在成本还是效益方面,其综合效率提升90%以上。GEE云平台不仅可以为地学及遥感领域专家提供强有力的支持,也能为相关学科领域人员进行科学研究提供帮助,是一个高效的科研工具。

关键词： Google Earth Engine(GEE) 大数据云计算三峡库区时空变化趋势

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西南岩溶地区碳循环观测与模拟研究进展和展望

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地理科学进展 2019年第8期38卷 1196-1205页

作者：马明国汤旭光韩旭军时伟宇宋立生黄静西南大学地理科学学院自然资源部岩溶生态环境-重庆南川野外基地重庆400715 西南大学地理科学学院遥感大数据应用重庆市工程研究中心重庆400715

岩溶地区碳循环具有地表与地下双层结构的相互渗透、有机与无机碳循环的相耦合以及生物与非生物过程的相关联等特征,相对于其他陆地生态系统更为特殊和复杂。中国西南地区是全球最大范围的喀斯特连续出露地区,前期研究结果表明该区域的... 详细信息

岩溶地区碳循环具有地表与地下双层结构的相互渗透、有机与无机碳循环的相耦合以及生物与非生物过程的相关联等特征,相对于其他陆地生态系统更为特殊和复杂。中国西南地区是全球最大范围的喀斯特连续出露地区,前期研究结果表明该区域的碳循环路径与过程是基本清晰的,但岩石-土壤-植被-大气-水不同界面间的碳通量及迁移转化机制仍然不明确,亟待开展小流域尺度碳循环各个分量的精细观测,以及区域尺度的碳循环遥感估算和模型模拟工作。论文对西南岩溶地区碳循环观测与模拟研究的进展进行了梳理,在此基础上展望下一步需要重点开展的工作,该研究可以为评估全球气候变化对该地区影响及制定适应对策提供参考。

关键词：碳循环地面观测遥感过程模型西南地区

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基于宇宙射线观测的喀斯特槽谷区典型流域土壤水分反演研究

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遥感技术与应用 2021年第5期36卷 997-1008页

作者：彭书艳赵龙李婷婷韩旭军马明国杨帅杨跃程西南大学地理科学学院重庆金佛山喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站重庆400715

宇宙射线中子法是一种百米尺度的土壤水分无损测量方法。基于重庆市青木关槽谷区多个站点的多层土壤水分观测数据,针对宇宙射线土壤水分观测系统(COSMOS)同步测得的中子序列开展了土壤含水量反演研究。在反演算法研究过程中,引入S-G滤波... 详细信息

宇宙射线中子法是一种百米尺度的土壤水分无损测量方法。基于重庆市青木关槽谷区多个站点的多层土壤水分观测数据,针对宇宙射线土壤水分观测系统(COSMOS)同步测得的中子序列开展了土壤含水量反演研究。在反演算法研究过程中,引入S-G滤波对COSMOS快中子数进行平滑,分析了植被含水量的影响,探索和优化了算法率定和验证阶段不同的数据筛选方案。结果表明:该区域植被含水量对COSMOS反演结果影响较小,且考虑全时段土壤水分水平下发展的算法能得到与实测区域平均更为一致的土壤水分序列。最后应用该反演算法进一步生成了COSMOS观测时段的长时间序列土壤水分产品,并与周边相邻土壤水分观测进行间接验证,揭示了该区域的土壤水分季节变化特征。该研究发展的COSMOS土壤水分反演算法在该区域展现了较强的适用性,可为重庆市青木关喀斯特槽谷区典型流域的区域尺度土壤水分观测与水文气象分析提供支持。

关键词： COSMOS 土壤水分反演算法植被含水量 S⁃G滤波

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