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Calculating soil moisture by remote sensing and analyzing hydrologic cycle process in the Yellow River basin

Science china(Technological {1.) 2004年第z1期47卷 1-13页

作者： yang shengtian1 & liu changming1,{1., beijing normal university, beijing 100875, china 2. Institute of Geographic Science and Natural Resources Research, beijing 1.01.1. china beijing {1. Univ Sch Environm Sci Beijing 100875 Peoples R China Inst Geog Sci & Nat Resources Beijing 100101 Peoples R China

Based on the AVHRR pathfinder remote sensing data, soil moisture, precipitation and evaporation during the period of 1.82—1.98, soil moisture of all layers of soil-profile (0—1.m) in the Yellow River basin over the 1. years are calculated by the remote sensing model of calculating soil water. The Yellow River basin is divided into seven subcatchments as control sections at the location of six hydrologic stations (Lanzhou, Toudaoguai, Longmen, Sanmenxia, Huayuankou and Lijin). After calculating soil moisture and obtaining runoff data and precipitation data, the dynamical features of hydrological cycle in the Yellow River basin are analyzed for the period from 1.82 to 1.88 using water balance method. The conclusions are as follows: It is feasible to calculate the soil water on the macro-scale, in the soil profile with temporal continuity by means of remote sensing and survey in land. Some values of the key water cycle factors in the Yellow River are obtained, which include the annual precipitation of 4000 km3, the evapotranspiration of 3000-3500 km3, and the soil moisture transformation of ?500- 500 km3. Consequently, we analyzed the process of the water cycle in the Yellow River over the 1. years, and the results show that the segment upstream of Lanzhou city is a relatively humid region, and the area of internal waters and the reaches of Shanshan is the most desiccated region. Therefore, the runoff in the depth process is intensive and the runoff-generating process is weak in more arid regions.

关键词： the Yellow River, soil moisture, remote sensing, hydrologic cycle.

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Natural eco-environmental evaluation of eastern Qinghai-Tibet Plateau using RS and GIS

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Journal of Geographical sciences 2002年第3期12卷 283-288页

作者： yang shengtian, liu changming, yang Zhifeng, SUNRui, ZHOU Xiaodong(1. Inst. of environmental sciences, beijing normal university, beijing 100875, china 2. Dept. of Resources and environmental Science, beijing normal university, beijing 100875,china) Inst. of environmental {1. Beijing Normal University 北京 100875 Dept. of Resources and environmental Science Beijing Normal University 北京 100875

The impact of interbasin water transfer on environment is very significant. The affected area of the west route scheme of the South to North Water Transfer Project in china (SNWT) is located in the eastern Tibetan Plateau, where the altitude is high with frigid eco-environment. In this article, remote sensing and GIS are applied to analyze the natural environment and the natural environment index is established to express the natural conditions of the study area. After the natural environment index is divided into four grades and the features of each grade are analysed, some results are obtained for reference in {1. assessment of the west route of SNWT.

关键词： Qinghai-Tibet Plateau environmental assessment remote sensing GIS

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全球世界自然遗产地的空间分布及潜力区筛选建议

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广西植物 2024年第8期44卷 1495-1511页

作者：刘茂徐雪罗娅杨胜天石春茂赵爽廖梦垚贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550025 贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地贵阳550025 贵州师范大学生态文明学院贵阳550025 北京师范大学水科学研究院北京100875

世界自然遗产地对于保护生物多样性至关重要。然而,当前世界自然遗产地对生物多样性保护的贡献与差距仍不明晰。为此,该文分析了世界自然遗产地数量和面积的时空变化特征,并识别了当前世界自然遗产地在全球生物多样性重要分布区中的保... 详细信息

世界自然遗产地对于保护生物多样性至关重要。然而,当前世界自然遗产地对生物多样性保护的贡献与差距仍不明晰。为此,该文分析了世界自然遗产地数量和面积的时空变化特征,并识别了当前世界自然遗产地在全球生物多样性重要分布区中的保护空缺,旨在为未来筛选世界自然遗产地潜力区提供参考。结果表明:(1.截至2021.7月,世界自然遗产地共257项,有1.9项以保护生物多样性为主要目的被列入到名录中,占总数的73.54%。(2)在1.9项以保护生物多样性为目的的世界遗产地中,有80项分布在1.个生物多样性超级丰富的国家;89项分布在全球30个生物多样性热点区内;1.4项分布在全球关键生物多样性区;1.0项分布在1.个植被生物群落中。(3)世界自然遗产地数量的空间分布差异主要受到自然环境、经济发展水平、人口分布等因素的共同影响。(4)世界自然遗产地为生物多样性保护作出了重要贡献但仍存在空缺。未来可从3个方向考虑世界遗产地的申报,即列入类别上可扩展不可再生地质类遗址与生物多样性世界遗产地的名单,生物多样性保护上对未受到保护的优先区予以重视并增强有效性保护,地理分布上加强代表性不足的遗址分布数量。以上研究成果对于指导探寻那些具有独特生物多样价值但还尚未列入世界自然遗产保护的区域有重要参考价值。

关键词：世界自然遗产地自然保护地生物多样性潜力区影响因素

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The effect of environmental factors on spatial variability in land use change in the high-sediment region of{1.＇s Loess Plateau

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Journal of Geographical sciences 2014年第5期24卷 802-814页

作者： LUO Ya yang {1. ZHAO Changsen liu Xiaoyan liu changming WU Linna ZHAQ Haigen ZHANG Yichi State Key Laboratory of Remote Sensing Science School of Geography Beijing Normal University Beijing Key Laboratory for Remote Sensing of Environment and Digital Cities Beijing 100875 China school of Geographic and {1. sciences Guizhou Normal University Guiyang 550001 China Yellow River Conservancy Commission Zhengzhou 450003 China College of Water Science Beijing Normal University Beijing 100875 China Key Laboratory of Land Water Cycle and Surface Processes CAS IGSNRR CAS Beijing 100101 China College of Resource and Environment Engineering Guizhou University Guiyang 550025 China

In areas with topographic heterogeneity, land use change is spatially variable and influenced by climate, soil properties, and topography. To better understand this variability in the high-sediment region of the Loess Plateau in which soil loss is most severe and sediment diameter is larger than in other regions of the plateau, this study builds some indicators to identify the characteristics of land use change and then analyze the spatial variability as it is affected by climate, soil property, and topography. We build two indicators, a land use change intensity index and a vegetation change index, to characterize the intensity of land use change, and the degree of vegetation restoration, respectively. Based on a subsection mean method, the two indicators are then used to assess the spatial variability of land use change affected by climatic, edaphic, and topographic elements. The results indicate that： 1. Land use changed significantly in the period 1.98-201.. The total area experiencing land use change was 42,302 km2, accounting for 22.57%of the study area. High-coverage grassland, other woodland, and forest increased significantly, while low-coverage grassland and farmland decreased in 201. compared with 1.98.2） Land use change occurred primarily west of the Yellow River, between 35 and 38 degrees north latitude. The four transformation types, including （a） low-coverage grassland to medium-coverage grassland, （b） medium-coverage grassland to high-coverage grassland, （c） farmland to other woodland, and （d） farmland to medium-coverage grassland, were the primary types of land use change, together constituting 60% of the area experiencing land use change. 3） The spatial variability of land use change was significantly affected by properties of dryness/wetness, soil conditions and slope gradient. In general, land use changed dramatically in semi-arid regions, remained relatively stable in arid regions, changed significantly in clay-rich soil, remained relatively sta

关键词： spatial variability land use change dryness/wetness soil properties slope gradient the high-sedi-ment region of china's Loess Plateau

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Comprehensive analysis of changes to catchment slope properties in the high-sediment region of the Loess Plateau, 1.78-201.

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Journal of Geographical sciences 2015年第4期25卷 437-450页

作者： ZHOU Xu yang {1. liu Xiaoyan liu changming ZHAO Changsen ZHAO Haige ZHOU Qiuwen WANG Zhiwei State Key Laboratory of Remote Sensing Science School of Geography Beijing Normal University BeijingKey Laboratory for Remote Sensing of Environment and Digital Cities Beijing 100875 China school of Land and Resource China West Normal University Nanchong 637009 Sichuan China Yellow River Conservancy Commission Zhengzhou 450003 China College of Water Science Beijing Normal University Beijing 100875 China Key Laboratory of Land Cycle and Surface Processes CAS IGSNRR CAS Beijing 100101 China

To control soil erosion and restore the degraded environment in the Loess Plateau, a large number of measures related to soil and water conservation have been employed that have profoundly affected catchment properties. This study constructed three indicators to characterize changes to the catchment slope, proposed both a method for a regression analysis of adjacent images and a sequence model, and applied multisource remotely sensed images and GIS spatial clustering analysis technologies to extract thematic information and comprehensively analyze the catchment change characteristics. The results indicate that the catchment slope properties changed significantly. At catchment scale, the average values of ARC, DVC and ART were 6.43%, 25.57% and 4.30%, respectively. There were six clustering types of catchment slope property changes. The maximum and minimum of the average similarities of the clustering types were 0.992 and 0.935. Each slope control measures had a distinct effect on catchment slope; the dominating factor of each clustering type was identified as： Type 1. D-VC, Type 2： D-VCLU, Type 3： D-LUVC, Type 4： D-TAVC, Type 5： D-TAC and Type 6： D-MFC. Type 5 and Type 1.covered the largest areas, respectively occupying 37.28% and 31.01.. Catchment slope property changes also had distinct types that depended on their geomorphological conditions. These findings provide a useful basis from which to further study catchment slope hydrological and soil erosion processes.

关键词： catchment slope property slope control measure changes high-sediment region of the Loess Plateau

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生态水文学兴起:学科理论与实践问题的评述

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北京师范大学学报（自然科学版） 2022年第3期58卷 412-423页

作者：刘昌明刘璇于静洁杨胜天赵长森门宝辉赵志龙王红瑞北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 华北电力大学水利与水电工程学院北京102206

生态水文学是20世纪后半叶发展起来的新兴水科学研究领域的交叉综合学科,基于习近平总书记的“生态优先、绿色发展”理念和实现我国生态文明建设目标,其研究成为我国新时期水科学理论与实践的新目标与新挑战,为“绿色-高质量-可持续”... 详细信息

生态水文学是20世纪后半叶发展起来的新兴水科学研究领域的交叉综合学科,基于习近平总书记的“生态优先、绿色发展”理念和实现我国生态文明建设目标,其研究成为我国新时期水科学理论与实践的新目标与新挑战,为“绿色-高质量-可持续”发展提供强大动力.本文简述了生态水文学国内外发展历程和动向,深入评述了生态水文研究的几个基础理论问题,主要包括:人-水-生态系统关系认知与协同变化的和谐内涵、四大平衡的协同内涵及Budyko水-热平衡联系方程、绿水在生态系统中的重要内容和面向全球变化的生态水文宏微观尺度研究,并着重阐述了生态系统的需水与用水;针对生态水文的实践应用,阐述了水-碳循环耦合机制研究能够有效服务国家“双碳”计划,分析了南水北调工程和黄河流域生态环境治理中生态水文问题,提出了南水北调西线工程是构建国家水网、缓解黄河流域水资源短缺的重要举措;基于生态水文研究现状和国家发展需求,对生态水文研究提出展望,如生态系统对人类活动和气候变化响应机制研究、水土保持与生态建设综合技术体系、多源信息融合新技术、加强与社会科学的交叉融合研究和生态水文系统研究等.

关键词：生态水文人-水-生态系统生态需水黄河流域水碳耦合

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基于均一化序列的贵州高原1.60-201.年气温时空变化特征分析

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水资源与水工程学报 2021年第2期32卷 81-89页

作者：赵志龙罗娅杨胜天余军林刘洋石春茂徐雪贵州师范大学地理与环境科学学院贵州贵阳550025 山东省菏泽第一中学山东菏泽274000 贵州师范大学生态文明学院贵州贵阳550025 北京师范大学水科学研究院北京100875 贵州省水利科学研究院贵州贵阳550001

基于均一化处理后的1.60-201.年贵州高原34个气象站的日均气温资料,利用Mann-Kendall检验、启发式分割算法、极点对称模态分解方法(ESMD)等方法对贵州高原不同时空尺度下的气温变化规律进行研究。结果表明:1.60-201.年贵州高原气温显著... 详细信息

基于均一化处理后的1.60-201.年贵州高原34个气象站的日均气温资料,利用Mann-Kendall检验、启发式分割算法、极点对称模态分解方法(ESMD)等方法对贵州高原不同时空尺度下的气温变化规律进行研究。结果表明:1.60-201.年贵州高原气温显著升高,呈现“非线性、非平稳、跳跃式”的上升特征,气温倾向率为0.1.1.℃/1.a,并在1.97年发生突变;1.98-201.年出现与全球增温“停滞”相一致的升温减缓现象;春夏秋冬四季气温均检测到突变,秋冬季气温对全年升温的贡献最大,夏季最小;空间上呈现全域升温的态势,其中第Ⅱ阶梯对整个区域的贡献率最大;四季气温变化的分布与全年类似,除春季外的季节均呈自西向东3级阶梯升温倾向率减小的格局。研究结果对于贵州高原提高应对全球气候变暖的能力具有现实意义,可为该地区合理利用水热资源、制定可持续发展战略提供决策支持。

关键词：气温时空变化均一性启发式分割算法极点对称模态分解方法(ESMD) 贵州高原

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全球不同气候带陆地植被净初级生产力变化趋势与可持续性

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生态学报 2023年第9期43卷 3729-3743页

作者：徐雪罗娅杨胜天陆晓辉周秋文刘茂石春茂廖梦垚贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550025 贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地贵阳550025 北京师范大学水科学研究院北京100875

分析全球不同气候带陆地植被净初级生产力(NPP)的变化趋势与可持续性,对于估算全球陆地生态系统的结构、功能和碳源(汇)具有重要意义。运用Mann-Kendall突变检验、Theil-Sen斜率估计、Hurst指数分析全球不同气候带陆地NPP的变化趋势与... 详细信息

分析全球不同气候带陆地植被净初级生产力(NPP)的变化趋势与可持续性,对于估算全球陆地生态系统的结构、功能和碳源(汇)具有重要意义。运用Mann-Kendall突变检验、Theil-Sen斜率估计、Hurst指数分析全球不同气候带陆地NPP的变化趋势与可持续性。结果表明:(1.全球陆地NPP有明显的地域分异规律,呈现低纬高、高纬低,沿海高、内陆低的特点。约48.79%陆地生态系统的植被NPP得到了改善,其中显著改善的面积占全球陆地生态系统的8.45%,主要分布在北美洲北部和中部、亚马逊河流域西部、刚果盆地、欧洲南部、印度半岛西北部、中国黄土高原;轻微改善的面积占全球陆地生态系统的40.34%,主要分布在南美洲中南部、亚洲东部和澳大利亚大陆东部。(2)各气候带NPP变化趋势和突变点表现为:热带、亚热带、极地带的NPP呈不显著下降趋势(R^(2)=0.1.1.P=0.1.6;R^(2)=0.1.4,P=0.1.0;R^(2)=0.002,P=0.854),热带无明显突变点,亚热带突变点为201.年,极地带突变点为2005年;干旱气候带的NPP呈不明显上升趋势(R^(2)=0.036,P=0.450),突变点为2009年;温带寒温带的NPP呈显著的上升趋势(R^(2)=0.533,P=0.001.,突变点为201.年。(3)各气候带NPP与降水、气温的关系为:干旱气候带、极地带NPP为水分限制型,热带、温带寒温带NPP为热量限制型,亚热带NPP受气温、降水影响不显著。(4)在未来一段时间内,全球陆地NPP呈减少的面积(51.31.)大于增加的面积(48.69%)。其中,干旱气候带、亚热带、温带寒温带的NPP呈减少的面积明显大于增加的面积,将是防止NPP退化工作的重点区域。以上研究结果可为国内外同行对比分析全球不同气候带陆地生态系统的碳源(汇)功能提供参考。

关键词：植被净初级生产力变化趋势可持续性气候带

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环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量协调度

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中国沙漠 2020年第1期40卷 88-96页

作者：孜比布拉·司马义杨胜天杨晓东王蕾肖合来提·巴义新疆大学资源与环境科学学院/智慧城市与环境建模普通高校重点实验室/绿洲生态教育部重点实验室新疆乌鲁木齐830046 北京师范大学地理学与遥感科学学院北京100875

解决好新疆环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量之间的关系,对"一带一路"倡议顺利实施及新疆社会稳定具有十分重要的作用。基于2004-201.年环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境变化状况,构建城市发展与水环境质量的综合评价模型及二者... 详细信息

解决好新疆环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量之间的关系,对"一带一路"倡议顺利实施及新疆社会稳定具有十分重要的作用。基于2004-201.年环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境变化状况,构建城市发展与水环境质量的综合评价模型及二者的协调度模型,以探讨环塔里木盆地绿洲城市发展、水环境质量变化及二者的协调关系。结果表明:2004-201.年,(1.环塔里木盆地绿洲城市发展综合指数呈现出逐年稳定上升的趋势,经济发展和城镇空间规模扩大是环塔里木盆地绿洲城市发展的主要形式;(2)环塔里木盆地绿洲城市的水环境质量综合指数呈现出逐年降低的趋势,水环境质量形势严峻;(3)环塔里木盆地绿洲城市发展-水环境质量系统的协调度呈现倒U型的稳定发展趋势,但总体上两者的协调度较低,城市发展和水环境质量之间的矛盾日益突出。

关键词：绿洲城市城市发展水环境质量协调度塔里木盆地

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黄土高原生态脆弱区土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以汾河流域为例

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水土保持研究 2019年第5期26卷 340-345页

作者：伍博炜杨胜天邵南方彭瑞文管亚兵北京师范大学地理科学学部北京100875 北京师范大学水科学研究院北京100875 贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550001

土地利用变化改变区域生态系统服务价值,进而影响区域经济可持续发展与生态环境保护。基于汾河流域1.80年、2000年、201.年、201.年4期土地利用数据为基础,通过引用生态系统服务价值、土地利用动态度等指标,从整体和不同阶段上分析了土... 详细信息

土地利用变化改变区域生态系统服务价值,进而影响区域经济可持续发展与生态环境保护。基于汾河流域1.80年、2000年、201.年、201.年4期土地利用数据为基础,通过引用生态系统服务价值、土地利用动态度等指标,从整体和不同阶段上分析了土地利用变化对生态系统服务价值的影响。结果表明:(1. 1.80—201.年汾河流域土地利用类型整体以耕地、草地和建设用地为主,土地利用变化是以耕地向其他土地利用类型转移的方式为主,且综合土地利用动态度呈逐渐增长趋势。(2) 1.80—201.年汾河流域的生态系统服务价值呈现先增长后减少的趋势,耕地生态系统服务价值一直处于减少的趋势,退耕还林(草)政策的持续实施是导致耕地生态系统服务价值持续减少的关键原因。(3)通过汾河流域主要行政区的生态系统服务价值差异分析,1.80—201.年汾河流域共有1.个行政区生态系统服务价值处于增长的趋势;20个行政区生态系统服务价值处于减少的趋势。

关键词：土地利用生态系统服务价值空间变化汾河流域

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