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北半球湖冰厚度的现状及未来

Science Bulletin 2022年第5期67卷 537-546,M0004页

作者：李兴东龙笛黄琦赵凡玉 State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering Department of Hydraulic EngineeringTsinghua UniversityBeijing 100084China

湖冰厚度是对气候变化高度敏感的指示因子,通过影响湖泊与大气之间的物质能量交换,调节区域水文气候和湖泊生态系统,并对维系冰上生产生活至关重要.由于实测湖冰厚度资料极度匮乏,同时缺乏高效的遥感观测手段,大范围湖冰厚度的时空演变... 详细信息

湖冰厚度是对气候变化高度敏感的指示因子,通过影响湖泊与大气之间的物质能量交换,调节区域水文气候和湖泊生态系统,并对维系冰上生产生活至关重要.由于实测湖冰厚度资料极度匮乏,同时缺乏高效的遥感观测手段,大范围湖冰厚度的时空演变规律还存在空白.现有的全球湖冰数据主要利用湖冰模型基于再分析气象驱动场和虚拟湖泊生成,难以反映真实湖冰厚度.本研究使用卫星雷达测高反演了北半球16个大型湖泊和水库过去近30年的冰厚,精度约为0.2m.在此基础上开发并验证了遥感数据驱动的湖冰模型,模拟了北半球大于50 km^(2)的1313个湖泊和水库(湖库总面积约840,000 km^(2))的冰厚,估算了2003~2018年北半球多年平均最大冰厚为0.63 m,相当于485 Gt水当量.以该时段冰厚为参考,预估了在RCP 8.5情境下未来(2071~2099年)最大冰厚可能减小约0.35 m,北半球湖冰变薄将对区域水文气候和湖泊生态系统,以及冰上交通等社会经济活动造成重大影响.

关键词：区域水文冰厚湖泊生态系统时空演变规律遥感观测指示因子水当量气候变化

西江流域极端降水演变规律及其对洪水径流的影响

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水利水电科技进展 2023年第6期43卷 128-136页

作者：谢志高贾文豪王霞雨刘晋黄金华刘夏深圳市东部水源管理中心广东深圳518116 水利部珠江河口治理与保护重点实验室广东广州510611 珠江水利委员会珠江水利科学研究院广东广州510611

为探究西江流域水文气象要素演变规律,分析极端降水对洪水径流的影响,基于西江流域1956—2019年水文气象资料,综合利用趋势分析、突变检验等方法剖析了西江流域极端降水、年均径流和年最大日平均流量的演变规律,并采用Pearson相关系数... 详细信息

为探究西江流域水文气象要素演变规律,分析极端降水对洪水径流的影响,基于西江流域1956—2019年水文气象资料,综合利用趋势分析、突变检验等方法剖析了西江流域极端降水、年均径流和年最大日平均流量的演变规律,并采用Pearson相关系数与双累积曲线法评估了极端降水指标与年均径流、年最大日平均流量的相关性,探讨了极端降水对洪涝灾害损失的影响。结果表明:相较于上游高海拔地区,西江流域中下游低海拔地区极端降水的变化更为明显,表现为极端降水频率增大以及降水强度增大;Rx1day、R99p和SDⅡ呈现显著上升趋势,极端降水指标多在1992年发生突变,年均径流和年最大日平均流量均呈现不显著的上升趋势,且均有两个突变点;PRCPTOT、R25、R10、R95p与年均径流呈显著相关关系,R95p、R99p、CDD和R25对洪涝灾害指标的影响相对较大;2002年后极端降水指标同洪涝灾害指标的相关关系发生了显著改变。

关键词：极端降水洪水径流洪涝灾害时空演变规律西江流域

新旧动能转换的时空演变与区域差异:基于长三角与粤港澳大湾区城市群的比较

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科技管理研究 2023年第4期43卷 75-85页

作者：马海良陈仔浩河海大学商学院江苏常州213022

在长三角一体化和粤港澳大湾区建设上升为国家战略的背景下,以城市群为视角,对比分析这两大区域城市群新旧动能转换水平、时空演变规律与区域差异,为其加快新旧动能转换步伐和释放先行示范效应提供参考。从需求侧、供给侧和结构转换侧3... 详细信息

在长三角一体化和粤港澳大湾区建设上升为国家战略的背景下,以城市群为视角,对比分析这两大区域城市群新旧动能转换水平、时空演变规律与区域差异,为其加快新旧动能转换步伐和释放先行示范效应提供参考。从需求侧、供给侧和结构转换侧3个动能维度构建评价指标体系,运用组合赋权法测算2012—2019年两大城市群36个城市新旧动能转换水平,并利用自然断点法、核密度法等探究两大城市群新旧动能转换时空演变规律与区域差异。结果显示:(1)长三角与大湾区城市群新旧动能转换分别呈现出类“N”型和类“U”型波动增长趋势,不充分性特征明显;(2)长三角城市群新旧动能转换表现出“西北低,东南高”的空间分布、“多极化”的空间格局以及“沙漏型”的空间层级特点,而粤港澳城市群新旧动能转换表现出“由东向西递减”的空间分布、“单极化”的空间格局以及“倒金字塔型”的空间层级特点;(3)两大城市群核密度曲线延展性均由右拖尾转变为收敛趋势,表明两大城市群区域中心城市新旧动能转换的中心极化现象得到逐年改善,中心城市对周边城市的虹吸效应减弱。由此提出长三角与粤港澳大湾区应始终把将科技创新作为新动能培育的核心任务推动城市群创新动能稳固增长,长三角全面建立一体化发展的体制机制,大湾区牢牢把握扩大内需的战略基点构建“双循环”新发展格局。

关键词：新旧动能转换时空演变规律长三角城市群粤港澳大湾区城市群核密度估计

基于GTWR模型的中国城市臭氧污染评估及时空分布研究

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基于GTWR模型的中国城市臭氧污染评估及时空分布研究

作者：杨镇川重庆大学

学位级别：硕士

改革开放以来,随着我国城市化进程、工业生产活动、交通机动化水平以及化石燃料消耗水平的不断提升,人口不断聚集的城市中各类社会经济活动产生了大量的人为氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)排放,并引发越来越严重的城市臭氧污染。同... 详细信息

改革开放以来,随着我国城市化进程、工业生产活动、交通机动化水平以及化石燃料消耗水平的不断提升,人口不断聚集的城市中各类社会经济活动产生了大量的人为氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)排放,并引发越来越严重的城市臭氧污染。同时,城市臭氧污染也给人类带来沉重的经济负担,危害粮食安全和人体健康,加剧全球气候变暖和大气复合型污染,阻遏城市可持续发展。为了解决城市臭氧污染问题,一个重要的前提是对中国城市臭氧污染展开准确的评估,并以此为基础分析其时空分布演变规律,为城市臭氧污染治理提供科学有效的数据参考。然而通过文献综述发现,当前城市臭氧污染评估仍然存在两大研究空白:(1)缺乏城市可持续发展视角下城市臭氧污染内涵的认知;(2)缺乏“高准确度+高分辨率”的城市臭氧污染评估方法。本研究旨在解决这两个研究空白实现准确的中国城市臭氧污染评估及时空分布研究。具体而言,本研究包含四大方面的工作:(1)基于相关理论基础界定城市可持续发展视角下城市臭氧污染的内涵;(2)基于该新内涵确立城市臭氧污染的影响因子体系;(3)构建时空地理加权回归克里金(GTWR-Kriging)模型评估中国城市臭氧污染;(4)基于评估结果开展城市臭氧污染的时空分布演变规律分析。根据以上研究内容,本研究得到以下主要结论:(1)城市可持续发展视角下的城市臭氧污染内涵是城市臭氧荷载与城市臭氧载体之间的相互作用关系,并受到社会、经济和资源环境系统中各要素的时空扰动。(2)确立了该内涵下的城市臭氧污染影响因子体系,包含资源环境因素和社会经济因素2个准则层,气候因素、气象因素、地理因素和城市建设因素等9个准则层,以及203个影响因子。(3)成功构建GTWR-Kriging模型,并将其与最小二乘回归、地理加权回归、时间加权回归和时空地理加权回归模型进行比较,发现GTWR-Kriging模型评估准确度最高,决定系数(R)达到0.673。通过十折交叉检验法验证了该模型的有效性和稳定性。(4)中国城市臭氧污染空间演变规律显示城市臭氧污染具有高度的空间集聚性,并据此划分了四大重点防治区,分别为北部集聚区I、西南集聚区II、中部集聚区III和珠三角集聚区IV。时间演变规律显示我国城市臭氧污染整体呈现先上升后下降的“倒U”型趋势,全国以及四大重点防治区内大部分城市臭氧污染处于“波动”状态,暗示我国城市臭氧污染治理效果可能不佳。

关键词：城市臭氧污染 GTWR-Kriging模型城市可持续发展时空演变规律

GNSS监测滑坡体形变与可降雨量及关联性研究

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GNSS监测滑坡体形变与可降雨量及关联性研究

作者：明璐璐南京信息工程大学

学位级别：硕士

滑坡是在一定外力作用或内力作用下引起的山体形变,会受到一些诱发因素影响,包括地形地貌、地质环境、气象条件和人文环境等。其中,气象条件是滑坡发生的重要诱发原因。目前,直接以气象条件为研究对象的滑坡研究课题较多,然而以大气可... 详细信息

滑坡是在一定外力作用或内力作用下引起的山体形变,会受到一些诱发因素影响,包括地形地貌、地质环境、气象条件和人文环境等。其中,气象条件是滑坡发生的重要诱发原因。目前,直接以气象条件为研究对象的滑坡研究课题较多,然而以大气可降水量为间接环境研究因子应用的研究较少。本文选用遥感数据和气象数据等,考察了云南省滑坡的主要影响因素。结合GNSS数据,分析了降雨量和大气可降水量间的时空变化特征以及降雨量、大气可降水量和滑坡三者之间的相关性,同时基于机器学习模型构建了顾及多要素的滑坡沉降量预测模型。研究内容和分析结果如下:(1)基于地形地貌、地质环境、气候条件以及人文条件对滑坡造成的影响,分析了云南省内高程、坡度、坡向、地层岩性、水系、降雨量、大气可降水量以及道路的分布特点。利用信息量模型计算出各影响因子信息量值,通过栅格叠加计算出各区域综合信息量值。研究表明,云南省中部地区以及东北地区为滑坡极高易发区和高易发区,高程、距离河流的距离、降雨量、大气可降水量以及距离道路的距离对滑坡造成的影响较大。滇西北迪庆藏族自治州内滑坡高易发区处于各地形交织地段,降雨量、大气可降水量以及距离道路的距离是导致滑坡发生的主要因素。鉴于迪庆藏族自治州独特的滑坡高易发区分布特征,研究该州滑坡时应同时考虑位移量形变、降雨量和大气可降水量对滑坡产生的影响。(2)基于GNSS数据和气象数据等,利用径向基函数插值、线性趋势性以及曲线趋势性分析了逐月、逐年多时空尺度研究区域降雨量和大气可降水量的变化特征。研究表明,降雨量及大气可降水量整体上变化趋势呈现由南向北递减,降雨量变化倾向率最低达-0.52mm/30d,大气可降水量变化倾向率最低达-0.14mm/30d,整体变化呈现出逐年递减趋势。结合区域内形变量数据,利用皮尔逊相关系数、灰色关联分析法以及组合赋权确定权重法分析了降雨量、大气可降水量以及滑坡三者间的相关性。研究表明,降雨量和大气可降水量间相关系数为0.79,降雨量与滑坡易发区形变量间相关系数为0.89,PWV与滑坡易发区形变量间相关系数为0.76,说明滑坡的发生受地理位置以及气象条件影响,与降雨量和大气可降水量有很强的相关性。(3)基于传统机器学习模型和梯度增强多元回归模型,结合平面位移量、降雨量以及大气可降水量数据,对滑坡沉降量-时间曲线进行预测。结果表明,构建的梯度增强多元回归优化模型较为准确的预测滑坡沉降量。通过分析GZ01监测点2021年8月的测试集数据,发现基于梯度增强多元回归优化模型预测的沉降量预测精度在±4mm内。进一步选用GZ02监测点为案例,残差大部分分布在±5mm内,验证了梯度增强多元回归优化模型在不同站点的适用性。

关键词： GNSS技术时空演变规律滑坡易发性评价梯度增强多元回归优化模型滑坡沉降量预测

融合GNSS可降水量的江苏省梅雨演变规律及预测研究

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融合GNSS可降水量的江苏省梅雨演变规律及预测研究

作者：于维南京信息工程大学

学位级别：硕士

梅雨期是江苏省的主要汛期,极易引发气象灾害,与水汽辐合及释放过程密切相关,充沛的水汽为梅雨提供了动力,因此研究梅雨期GNSS可降水量(precipitable water vapor,PWV)时空变化规律、水汽源地及梅雨特征量预测对江苏省防灾减灾意义重大... 详细信息

梅雨期是江苏省的主要汛期,极易引发气象灾害,与水汽辐合及释放过程密切相关,充沛的水汽为梅雨提供了动力,因此研究梅雨期GNSS可降水量(precipitable water vapor,PWV)时空变化规律、水汽源地及梅雨特征量预测对江苏省防灾减灾意义重大。本文基于GNSS数据、气象资料及多源大气可降水量,研究了江苏省梅雨期PWV演变时空特征,然后从水汽来源出发,利用HYSPLIT分析了梅雨期水汽输送源地及其贡献率,最后基于粒子群-支持向量机构建了顾及PWV的梅雨特征量预测模型,为梅雨期防灾减灾提供参考。研究结果总结如下:(1)基于Mann-Kendall、趋势分析等方法探究了江苏省梅雨期PWV多尺度时空变化规律。结果表明,在时间上,逐日水汽含量变化总体呈驼峰状,入梅前PWV呈上升趋势,含量小于40mm;入梅后,梅雨期前期PWV存在连续缓变蓄积过程,含量大于50mm,伴随着降雨的发生;梅雨期后期水汽逐渐释放,PWV含量减少;出梅后,PWV仍能保持高值与江淮汛期水汽输送密不可分。通过距平分析发现梅雨期水汽活跃度最高,且其异常变化与梅雨异常年对应。在空间上,由于江苏省地处东亚季风气候区,季风水汽在北移、西输过程中逐渐减弱,对北、西向的水汽贡献率逐渐减小,使得大气可降水含量总体呈南多北少的空间分布态势。(2)利用HYSPLIT模拟了江苏省1980-2019年梅雨期的水汽输送轨迹,并结合总空间变化法定量分析了其年代特性,发现不同年代水汽输送差异较小,不存在明显的年代特征,进而基于气块追踪法着重探讨了近40年梅雨期的水汽输送源地及其贡献率。结果表明存在四条影响梅雨进程的水汽输送通道,分别为源自孟加拉湾-南海地区的西南通道、源自东海地区的东部通道、源自西太平洋地区的东南通道以及源自欧亚大陆的北向通道,水汽输送贡献率分别为33.8%、30.3%、21.2%和14.7%。其中源自孟加拉湾-南海、东海以及太平洋的水汽输送通道是江苏省梅雨期水汽输送的主要源地,是区域水汽剧烈变化的根本原因,为梅雨期区域性降水提供了充足的动力。(3)基于时间序列和相关性分析探究了PWV、相对湿度以及降雨量等气象要素与梅雨间的内在联系。结果表明,充沛的水汽会提高大气湿度,促进降雨事件的发生,与气温存在相反步调,均具有一定时间特性,对梅雨期具有指示作用。(4)相较于传统SVM,基于PSO-SVM的梅雨特征预测模型在分类与回归预测中性能更优。较之于传统SVM,分类精度显著提高,JSNJ站分类预测精度提升了2.23%,误报率降低了1.63%,正确率提高了4.87%,且预测结果对入梅时间更为敏感;回归预测精度也有所改善,相对误差绝对值基本保持在15%以下。

关键词：江苏省 GNSS可降水量时空演变规律支持向量机梅雨特征量预测

城镇化过程中全国省会城市地表水空间演变特征及驱动因素研究

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城镇化过程中全国省会城市地表水空间演变特征及驱动因素研究

作者：李晨阳云南大学

学位级别：硕士

水是生命之源、生产之要、生态之基。城市作为当今人类聚集密度最高的地区,其间的水人关系重要性突出。认识快速城镇化进程中地表水资源的时空特征和驱动机制对理解人地关系具有重要意义,尤其对落实以水四定为核心的城市人与自然和谐发... 详细信息

水是生命之源、生产之要、生态之基。城市作为当今人类聚集密度最高的地区,其间的水人关系重要性突出。认识快速城镇化进程中地表水资源的时空特征和驱动机制对理解人地关系具有重要意义,尤其对落实以水四定为核心的城市人与自然和谐发展理念具有基础性指导价值。选取最能反映中国城镇化演变过程的区域—36个城市(直辖市/省会/计划单列市/自治区首府)为研究对象,基于Google Earth Engine(GEE)对研究区市域范围内(1990—2020年)的地表水体信息进行逐年提取,形成动态连续的时空数据集,并在此基础上,对城市地表水空间(Surface Water Area,SWA)的时空演变特征以及驱动因素进行分析,主要结论如下:(1)从时间变化特征看,30年来36个城市的季节性(S)、永久性(P)以及总和(T)均表现为增加趋势。T共增加了37.06×10km,其中S的贡献率达到76.93%。另外,从变化强度看,五年平均T、S和P均在提质扩容阶(2012—2020),达到面积最大值;在城镇化快速发展阶段(2002—2011),处于较低的水平;(2)从空间分布格局看,T、P的空间模式为聚集分布(Moran I=0.06/0.09),而S为随机模式(Moran I=0.03)。其次,市域SWA、地均SWA和人均SWA的集中化指数分别为0.52、0.53、0.71,表现为依次增大的状态。三类城市地表水体的重心均位于河南省境内,但重心位置有所不同,S位于T的东北,P位居T的西南,在重心移动方向上均表现出向西北水资源短缺地区移动的规律;(3)从单个城市的SWA数值看,东部城市的SWA总和达到了5.38×10km,占全部SWA的34.69%。其中,武汉位居第一,西宁最小。通过回归方程观察城市SWA变化趋势,依据拟合优度,确定36个省会城市SWA的变化趋势:“S”型(12个)、直线型(11个)、“U”型(8个)和倒“U”型(5个);(4)从驱动因素看,人口总数、固定资产投资以及人均道路面积,与地均SWA呈负相关,而建成区绿地率则与之成正相关。另外,随着城镇化阶段改变,人口总数的负影响开始减弱;固定资产投资与人均道路面积在大范围由负影响转为正影响,并且影响程度由东南地区向西北内陆逐渐减弱;而建成区绿化率的影响强度整体呈先增加后减少的趋势,影响强度由北方向南方逐渐递减;(5)从不同变化趋势城市的地理分布看,“S”型城市多分布在平原以及大江大河中下游地区,城市内有大型水面空间,它们决定城市SWA变化趋势;直线型则分布在高原丘陵以及大江大河上游,水资源相对匮乏;“U”型大多位于小型流域的上游,水资源最为贫乏,主要为线性水体;倒“U”型主要分布于近海低丘陵和小型流域下游,河流相对较多,能够修建数量相对较多的水库;(6)从典型城市的影响机制看,依据拟合优度选取北京、西安、成都和青岛作为四种变化趋势的代表,作为实例进行研究。结果发现,北京是大型水面主导,若干小型水面变化为辅,西安是依托线性水体,河湖库池多种类型共同作用,成都是小型水面主导,以现状水系打造各单独节点,青岛是面状水体为主,海陆接壤区变化明显。

关键词：城镇化地表水域面积时空演变规律 GWR模型 36座城市

基于多源数据的县域社会经济与生态环境耦合协调研究——以四川省汉源县为例

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基于多源数据的县域社会经济与生态环境耦合协调研究——以四川省...

作者：曾雄四川农业大学

学位级别：硕士

社会经济与生态环境之间的耦合协调发展一直是可持续发展研究的热点和核心,其可持续发展要求区域社会经济发展与生态环境保护之间能够相互促进,实现社会经济与生态环境的高质量耦合协调发展。本研究以大渡河中游汉源县为研究对象,基于2... 详细信息

社会经济与生态环境之间的耦合协调发展一直是可持续发展研究的热点和核心,其可持续发展要求区域社会经济发展与生态环境保护之间能够相互促进,实现社会经济与生态环境的高质量耦合协调发展。本研究以大渡河中游汉源县为研究对象,基于2000年、2005年、2010年、2015年和2020年社会经济与生态环境数据,分别构建县域尺度和格网尺度评价指标体系,采用耦合协调度模型、探索性空间数据分析(ESDA)模型、主成分分析法及地理加权回归(GWR)模型,探究其社会经济与生态环境耦合协调的时序变化特征和空间演变特征,最终明确其影响汉源县社会经济与生态环境耦合协调发展变化的驱动力。研究成果可以科学地揭示汉源县社会经济与生态环境耦合协调的内在关系,从而加强生态环境保护,大力推进汉源县生态文明建设,全面提升汉源县域空间治理能力和效率,加快转变汉源县产业结构和巩固乡村振兴成果,提供重要的理论支撑和指导意义。主要研究结论如下:(1)2000-2020年,汉源县县域尺度和格网尺度社会经济与生态环境两系统耦合度、综合评价指数、耦合协调度变化趋势较为一致,两系统耦合协调发展水平不断提高。县域尺度上,汉源县2000-2020年间其社会经济与生态环境两系统的耦合度位于0.9586-0.9992之间,均处于高水平耦合阶段;汉源县社会经济系统指数、生态环境系统指数及其综合评价指数分别为0.0628-0.4883、0.1128-0.3943、0.0877-0.4198,基本上处于低水平阶段,呈现持续增长态势;耦合协调度处于0.2901-0.6544之间,呈现稳步上升的发展状态,耦合协调度类型从中度失调衰退发展到初级耦合协调,社会经济与生态环境的耦合协调度逐渐趋好。格网尺度上,2000-2020年汉源县社会经济与生态环境两系统间的平均耦合度位于0.9873-0.9909之间,均是高水平耦合类型;平均综合评价指数处于0.2492-0.2592之间,处于低水平阶段,总体呈现缓慢增长趋势;平均耦合协调度处于0.4963-0.5052之间,耦合协调类型主要是勉强耦合协调,其指数呈稳步上升趋势。(2)汉源县社会经济与生态环境两系统的耦合度、综合评价指数和耦合协调度均呈显著的正相关的空间集聚和小幅度上下波动变化趋势。在汉源县社会经济与生态环境耦合协调空间集聚的全局自相关分析中,其耦合度、综合评价指数和耦合协调度的全局Moran’s I指数均为正值,即汉源县社会经济与生态环境两系统的耦合度、综合评价指数和耦合协调度存在显著的空间正相关特征,3个指数均呈上下小幅度波动变化趋势。除耦合度的集聚效应在减小外,综合评价指数和耦合协调度的集聚态势在增大,且变化趋势较为一致。在汉源县社会经济与生态环境耦合协调度空间集聚的局部自相关分析中,其耦合度、综合评价指数和耦合协调度存在显著的局部空间自相关关系。空间分布上,2000-2020年耦合度、综合评价指数和耦合协调度的热点区及次热点区主要分布在县域四周山区,除耦合度呈零星分布外,综合评价指数和耦合协调度较为集中分布;3个指数的冷点区及次冷点区主要呈沿流沙河及大渡河河谷分布格局。时间变化上,耦合度仅有2020年存在热点区,且2020年次热点区格网个数最多,冷点区及次冷点区格网个数呈先减后增的“U”变化;综合评价指数和耦合协调度的冷点区及次冷点区、热点区及次热点区格网个数呈先增后减的倒“U”变化。(3)汉源县社会经济与生态环境耦合协调变化的响应效应分析中,社会经济发展水平是汉源县社会经济与生态环境耦合协调持续向好的主要驱动力。县域尺度上,依据主成分分析法,分别得到了经济发展水平、社会发展水平1个主导驱动力和农业发展水平、环境保护力度1个次要驱动力对汉源县县域尺度社会经济与生态环境耦合协调度变化的作用。格网尺度上,其GWR回归系数数值均较小,地均GDP、农田生产潜力的回归系数为正,人类活动强度、土地利用碳排放量、土壤侵蚀强度的回归系数为负。在对其解释变量进行空间可视化分析后,采用标准差法对GWR回归系数进行转换,在空间分布上,地均GDP、人类活动强度、土地利用碳排放量、农田生产潜力、土壤侵蚀强度5个指标的标准化回归系数基本上从县域中心向西北、西南及东南逐渐增大,即地均GDP、农田生产潜力对社会经济与生态环境两系统耦合协调发展的正相关逐渐降低,而人类活动强度、土地利用碳排放量、土壤侵蚀强度对社会经济与生态环境两系统耦合协调发展的负相关逐渐减弱。(4)汉源县社会经济与生态环境县域尺度耦合协调研究为国土空间生态修复规划编制、耕地进出平衡、土地利用开发保护提供前期理论准备,而格网尺度可为具体的山水林田湖草修复项目落地实施提供点位选择。尽管汉源县社会经济与生态环境两系统间的耦合协调度不断提高,发展向好,但仍需继续努力,一是优化产业结构,重点发展以特色果蔬种植及加工和康养旅游为主导的农业产业发展体系;二是开展山水林田湖草系统治理,加强矿山生态修护;三是加强农村人居环

关键词：社会经济生态环境耦合协调发展时空演变规律响应效应

干旱热浪复合事件的时空变异规律及干旱热浪依赖性研究

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干旱热浪复合事件的时空变异规律及干旱热浪依赖性研究

作者：魏康康西北农林科技大学

学位级别：硕士

气候变暖背景下,中国极端气候事件发生频率持续增多、强度不断加强,严重威胁了社会和经济的可持续发展。相较于单一极端气候事件,复合型极端气候事件造成了更严重的经济损失和更具灾难性的环境影响。干旱热浪复合事件是指干旱和热浪在... 详细信息

气候变暖背景下,中国极端气候事件发生频率持续增多、强度不断加强,严重威胁了社会和经济的可持续发展。相较于单一极端气候事件,复合型极端气候事件造成了更严重的经济损失和更具灾难性的环境影响。干旱热浪复合事件是指干旱和热浪在同一地区同时发生的复合型极端气候。近年来,干旱热浪复合事件对中国农业生产、生态系统和社会经济等造成了愈加严峻的负面影响。由于干旱热浪复合事件的灾难性影响及其在气候变化下的潜在增加,需要对其时空演变特征和干旱热浪的依赖性进行深入探究,以便为适应和减缓干旱热浪复合事件提供依据。论文基于1961～2021年我国大陆地区639个站点的气象资料,将中国划分为七个气候分区,分别是西北荒漠地区(分区I)、内蒙古地区(分区II)、青藏高原(分区III)、东北湿润半湿润温带地区(分区IV)、华北湿润半湿润温带地区(分区V)、华中华南湿润亚热带地区(分区VI)和华南湿润热带地区(分区VII)。首先考虑了气象干旱的非平稳特征,计算了多时间尺度非平稳标准化降水蒸散发指数(NSPEI),并基于历史灾情数据和典型干旱事件评价NSPEI的适用性,采用游程理论和小波分析探讨了季和年尺度上的干旱频次、强度和历时的空间分布及周期变化。基于相对阈值法定义热浪,构建了热浪属性评估体系,研究热浪各属性的时空分布格局,并进一步探讨了气候变暖对热浪的影响。基于干旱和热浪各自的属性,定义了干旱热浪复合事件,分析了不同气候分区干旱热浪复合事件频次、强度和持续时间特征的时空演变规律和变化趋势,量化了干旱热浪依赖性对干旱热浪复合事件的贡献,并进一步分析了干旱不同等级和不同时间尺度的干旱热浪强度依赖性(DH)的性质以检查DH结果的稳健性。最后诊断了单一极端气候事件热浪和干旱变化对干旱热浪复合事件增长的影响。论文得到的主要结果如下:(1)NSPEI和SPEI在不同时间尺度上的变化模式类似,总体上呈干湿交替,在峰值上略有差异。在对历史旱灾数据和典型干旱事件的表征上,NSPEI比SPEI的性能更好,更加符合实际旱情。基于NSPEI的结果表明,1961～2021年期间,全国各地都发生了一定程度的干旱,干旱频次随着干旱等级递增而明显降低,呈轻旱高频和重旱低频的特点。年尺度下,干湿交替特征更为明显。干旱的频次、总强度和总历时具有一致的空间分布模式,干旱在分区V北部、分区VI和分区VII频次更多、强度更强和历时更久。春季、夏季和秋季存在明显的周期特征,周期分别为14年、18年和10年左右,冬季并无明显的周期特征。年尺度上以22～29年时间尺度上的周期震荡最为明显,从1995年开始,周期为15年,预计未来数年内干旱将呈现增强的趋势。(2)热浪从5月开始发生持续至9月末基本结束,主要集中在7、8月份,空间演变上大体上呈由分区VII西部向分区II、IV和V延伸,再向分区I和分区VI发展的时空运移轨迹。热浪频次和强度高值区主要集中在分区I和VI,说明这两个分区受热浪影响较为严重,其它分区虽然强度较低,但其发生期间的温度升高趋势较快。热浪事件持续时间越短,占比越大,持续时间为3～4天和7天及以上的热浪事件占比分别呈现“中部低而南北高”和“中部高而南北低”的相反的空间分布特征,分区VI受持续时间在7天及以上的热浪事件影响较为突出。从变化趋势上看,1961～2021年各分区热浪事件发生频次逐渐增多,发生期间气温逐渐升高,持续时间逐渐延长。此外,在气候变暖的影响下,热浪频次、日数、有效积温和持续时间等属性均有所增强,表明更频繁、更严重和更持久的热浪与气候变暖紧密相关。(3)干旱热浪复合事件频次、有效积温和持续时间具有一致的空间分布模式,高值区均位于分区I、IV和VI,说明干旱热浪复合事件在分区I、IV和VI更多、更强、更持久。干旱和热浪两种极端气候的正依赖性对灾情具有累积放大作用,干旱热浪的正依赖性导致分区IV和VI的干旱热浪复合事件数量几乎增加了一半以上,分区I作为干旱热浪复合事件发生热点地区依赖性较低。在更严格的干旱定义下,干旱和热浪的强度依赖性更强,更长时间尺度干旱定义下的DH结果从侧面证明了分区IV可能更容易同时出现夏季极端高温和从春季延续到夏季的长期干旱。热浪和干旱热浪复合事件频次变化的空间分布模式和数据分布特征基本一致,在分区II、III和VII,热浪频次的增加是干旱热浪复合事件频次增加的重要驱动因素,而在分区V和VI部分地区干旱热浪复合事件频次的减少主要归因于干旱频次的减少。此外,98.93%的干旱热浪复合事件增加的站点伴有增加的热浪,而55.87%的干旱热浪复合事件增加的站点伴有增加的干旱,与干旱增加相比,热浪增加(热量过剩)对干旱热浪复合事件增长的贡献更大。本研究可以为我国不同地区早期建立和实施干旱热浪复合事件应对系统提供科学支撑,具有一定的现实意义。

关键词：干旱热浪复合事件非平稳时空演变规律依赖性气候变化