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长江口滨海湿地潮间带生态系统的多稳态特征

应用生态学报 2017年第1期28卷 327-336页

作者：李蕙袁琳张利权李伟李诗华赵志远华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200062

多稳态现象普遍存在于多种生态系统中,它与生态系统的健康和可持续发展密切相关,已成为生态学研究的热点与难点,但是目前有关滨海湿地生态系统多稳态的形成机制还缺乏深入研究.本文以崇明东滩鸟类自然保护区的潮间带生态系统为研究对象... 详细信息

多稳态现象普遍存在于多种生态系统中,它与生态系统的健康和可持续发展密切相关,已成为生态学研究的热点与难点,但是目前有关滨海湿地生态系统多稳态的形成机制还缺乏深入研究.本文以崇明东滩鸟类自然保护区的潮间带生态系统为研究对象,通过以下内容,开展滨海湿地多稳态研究:1)通过验证多稳态的判定依据"双峰"和"阈值"特征,证实长江口潮间带生态系统存在多稳态,并确定其稳态类型;2)通过监测潮间带生态系统水动力过程、沉积动力过程以及盐沼植物生长和扩散情况,分析盐沼植被与沉积地貌之间的正反馈作用,进而探讨潮间带生态系统多稳态的形成机制.结果表明:1)潮间带生态系统的归一化植被指数(NDVI)频度分布存在明显的双峰特征,且盐沼植物成活存在生物量阈值效应,均证实潮间带生态系统存在多稳态,"盐沼"和"光滩"是潮间带生态系统的两种相对稳定状态;2)崇明东滩盐沼前沿的沉积地貌表现出泥沙快速淤积的趋势,显著促进了盐沼植物的生长,盐沼植物与泥沙淤积之间的这种正反馈作用是潮间带生态系统形成多稳态的主要原因;3)盐沼植被扩散格局监测结果在景观尺度上也表明,泥沙淤积作用促进了潮间带生态系统"盐沼"和"光滩"多稳态的形成.本研究既丰富了滨海湿地稳态转换的机理研究,也为我国开展海岸带保护、修复和管理提供了科学依据,具有重要的理论和实践意义.

关键词：多稳态潮间带生态系统双峰生物量阈值正反馈作用

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江淮流域大洪水的因子分析及成因链初步构造

长江流域资源与环境 2001年第3期10卷 273-278页

作者：冯利华浙江师范大学地理系浙江金华321004

结合 1998年长江流域的特大洪水 ,提出了洪水成因链的概念 ,分析了各个物理因子对江淮洪水的影响。指出影响江淮洪水的物理因子都是层层相接、环环相扣的 ,它们组成了一个互相联系、互为因果的洪水成因链。成因链上物理因子之间的正反... 详细信息

结合 1998年长江流域的特大洪水 ,提出了洪水成因链的概念 ,分析了各个物理因子对江淮洪水的影响。指出影响江淮洪水的物理因子都是层层相接、环环相扣的 ,它们组成了一个互相联系、互为因果的洪水成因链。成因链上物理因子之间的正反馈作用和消长作用 ,导致成因链上各个因子的致洪理论都不能完全地自圆其说 ,因而也无法完全确定地用于洪水预测。只有深入探讨洪水成因链上物理因子之间的正反馈作用和消长作用 ,对它们进行全面综合的诊断分析 ,才能提高江淮洪水预测的准确率。

关键词：洪水成因链正反馈作用消长作用江淮流域

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大学英语四、六级考试十五年回顾

外国语 2003年第3期26卷 21-29页

作者：杨惠中上海交通大学外国语学院上海200030

大学英语四、六级考试是由教育部高教司主办的一项大规模标准化考试,作为一种尺度相关—常模参照考试,其目的是对大学生的综合英语能力进行评价,并为教学提供反馈信息。大学英语四、六级考试是为语言教学服务的,作为一项大规模考试,它... 详细信息

大学英语四、六级考试是由教育部高教司主办的一项大规模标准化考试,作为一种尺度相关—常模参照考试,其目的是对大学生的综合英语能力进行评价,并为教学提供反馈信息。大学英语四、六级考试是为语言教学服务的,作为一项大规模考试,它具有较强的社会性和科学性,目前已成为一种高风险考试。近年来全国大学英语四、六级考试委员会已采取各种措施以减少考试对教学的负面影响,增强对教学的正反馈作用。大学英语四、六级考试还在不断改革和完善,以便更好地为教学服务。

关键词：大学英语四级考试大学英语六级考试综合英语能力社会性科学性英语教学正反馈作用改革语言测试

木本植物多度在草原和稀树干草原中增加的研究进展

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生态学报 2003年第11期23卷 2436-2443页

作者：熊小刚韩兴国陈全胜潘庆民中国科学院植物研究所植被数量生态学重点实验室北京100093

木本植物多度在草原和稀树干草原中增加已经成为全球范围普遍发生的现象。为揭示这一现象发生的原因 ,从放牧和气候变化与木本植物多度增加的关系、木本植物多度增加过程中的正反馈作用以及木本植物侵入的关键阶段——幼苗的补充和定居 ... 详细信息

木本植物多度在草原和稀树干草原中增加已经成为全球范围普遍发生的现象。为揭示这一现象发生的原因 ,从放牧和气候变化与木本植物多度增加的关系、木本植物多度增加过程中的正反馈作用以及木本植物侵入的关键阶段——幼苗的补充和定居 ,这三个方面综述了目前的研究结果。强调放牧和气候变化之间的相互共同作用 ,可能引发了木本植物向草原和稀树干草原中的入侵 ;而生物引起的正反馈作用则进一步促进了木本植物的扩展。从生态系统干扰的角度 ,讨论了木本植物多度增加机制的复杂性 ,并指出木本植物幼苗补充和定居的连续性和间断性两种方式 ,对于草原和稀树干草原木本植物多度增加的贡献。

关键词：放牧气候变化木本植物多度正反馈作用幼苗补充和定居

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边界层急流与北京局地强降水关系的数值研究

南京气象学院学报 2007年第4期30卷 457-462页

作者：郑祚芳张秀丽北京城市气象研究所北京100089 空军气象中心北京100843

应用3 km分辨率的中尺度模式,成功模拟出了2005年8月3日凌晨北京地区一次局地强降水过程,在此基础上探讨了地形热力作用和局地强降水与边界层急流的关系,结果表明,局地强降水与边界层急流之间存在正反馈作用,降水过程通过改变局地大气... 详细信息

应用3 km分辨率的中尺度模式,成功模拟出了2005年8月3日凌晨北京地区一次局地强降水过程,在此基础上探讨了地形热力作用和局地强降水与边界层急流的关系,结果表明,局地强降水与边界层急流之间存在正反馈作用,降水过程通过改变局地大气温度场的分布,导致边界层气流加速和急流的形成。而边界层气流的加速又加强了急流前方的风速辐合,为降水提供更多的水汽和更有利的动力条件。

关键词：边界层急流局地暴雨正反馈作用数值模拟

青藏高原地表反照率与海拔依赖性温度变化关系研究

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青藏高原地表反照率与海拔依赖性温度变化关系研究

作者：孙旋山东科技大学

学位级别：硕士

针对前人提出的全球气候变暖导致的高海拔地区升温快(即高海拔地区存在海拔依赖性升温)的问题,本文选择青藏高原地区作为研究区域进行了相关研究。考虑了青藏高原地区海拔高,对全球气候变暖响应明显的特点,研究了该地区的温度变化是否... 详细信息

针对前人提出的全球气候变暖导致的高海拔地区升温快(即高海拔地区存在海拔依赖性升温)的问题,本文选择青藏高原地区作为研究区域进行了相关研究。考虑了青藏高原地区海拔高,对全球气候变暖响应明显的特点,研究了该地区的温度变化是否存在海拔依赖性,并分析其可能原因,以及对反照率是否为其影响因素做了进一步的探究。基于MODIS地表温度产品,结合数字高程模型,本文分析了青藏高原地区整体的地表温度变化趋势,研究了该地区温度变化与海拔的关系,以及不同地物、不同季节的温度随海拔变化趋势。研究发现青藏高原整体存在海拔依赖性升温,但各个季节的海拔依赖性不同,其中春、夏、冬季比较明显。草地、灌木和冰雪的海拔依赖性升温比较明显,具体表现为在海拔5000米以下表现出随着海拔的升高年际升温率增强的规律,在5000米以上则出现升温率下降的趋势,而裸地变化规律不明显。海拔依赖性升温受到多种因素的影响,本文着重分析了青藏高原地区海拔依赖性升温与地表反照率之间的关系。研究结果表明,青藏高原整体上升温率与反照率存在正相关关系,说明高海拔地区温度升温加快与反照率有关。另外,我们选择了具有代表性的两个区域(高原内流区和澜沧江流域),分析其温度变化是否存在海拔依赖性,及其与反照率的关系。研究发现不同区域不同海拔段的海拔依赖性趋势不同:海拔较高的高原内流区在3000-4800米海拔处表现出明显的海拔依赖性,升温率随海拔升高而增大;澜沧江流域在2000-3000米以及3600-4800米海拔段表现出明显的海拔依赖性升温;对比两个典型区的升温率发现,二者在5000米以上海拔升温率都有明显降低趋势。该结论与青藏高原整体的海拔依赖性趋势一致。通过分析两个典型区升温率与地表反照率之间的关系发现,高原内流区与澜沧江流域的反照率与升温率表现为显著的相关性,说明高原内流区与澜沧江流域是海拔依赖性升温的典型区域,但青藏高原整体的反照率与海拔依赖性升温的关系因研究地域地理特征不同而存在差异,因此探讨海拔依赖性问题还需对不同特征区域进行单独分析。

关键词：地表温度海拔依赖性升温地表反照率相关性分析正反馈作用青藏高原地区

长江口滨海湿地生态系统多稳态特征及形成机制研究

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长江口滨海湿地生态系统多稳态特征及形成机制研究

作者：李蕙华东师范大学

学位级别：硕士

滨海湿地生态系统作为海陆过渡带,具有净化环境、提供生物栖息地、稳定海岸、调节气候等生态服务功能。当前,在全球变化和人类活动的影响日益加剧的背景下,滨海湿地生态系统正面临着愈来愈大的压力。多稳态现象普遍存在于多种生态系统中... 详细信息

滨海湿地生态系统作为海陆过渡带,具有净化环境、提供生物栖息地、稳定海岸、调节气候等生态服务功能。当前,在全球变化和人类活动的影响日益加剧的背景下,滨海湿地生态系统正面临着愈来愈大的压力。多稳态现象普遍存在于多种生态系统中,它与生态系统的健康和可持续发展密切相关。因此,滨海湿地生态系统多稳态研究具有重要的理论和实践意义。本研究选取崇明东滩滨海湿地生态系统作为研究区域,力图识别长江口滨海湿地生态系统中的多稳态类型,从生物地貌正反馈作用方面分析多稳态的形成机制,并在景观尺度上对该机制进行验证。主要研究结果如下:1.长江口滨海湿地生态系统多稳态类型的识别遥感影像的归一化植被指数(NDVI)分布结果显示潮间带盐沼前沿NDVI指数分布存在"双峰"特征,野外移栽实验结果表明潮间带盐沼前沿存在生物量阈值现象,均证实了长江口滨海湿地生态系统植被前沿中存在多稳态,"盐沼"和"光滩"是两种结构和功能截然不同的稳态类型。2.长江口滨海湿地生态系统中多稳态形成机制的分析长江口滨海湿地生态系统中,生物地貌正反馈作用是潮间带前沿多稳态形成的主要机制。与高程相关的淹水条件影响盐沼植物的存活、生长和繁殖状况,高强度的淹水对盐沼植物各个生活史阶段均有很强的胁迫作用,极大地限制了"盐沼"稳态的形成。密集的盐沼植被具有消浪减流作用,有利于泥沙淤积,推动了"盐沼"稳态的发展。同时,泥沙淤积与植物生物量之间存在正相关关系,泥沙淤积造成的高程抬升减少了淹水胁迫对盐沼植物的影响,进而又促进了"光滩"稳态向"盐沼"稳态的转换。这种生物地貌过程在斑块尺度上发挥作用,导致了长江口滨海湿地生态系统中多稳态现象的形成。3.景观尺度上长江口滨海湿地生态系统稳态转换的探讨景观尺度上,崇明东滩三个断面动力条件和沉积地貌呈现出明显的空间异质性。北断面潮间带盐沼前沿以潮流作用为主,水动力最弱,流向垂直于植被带,波浪强度和流速最小,水体浊度最高,水沙过程呈涨潮优势,高浊度水体高速度上滩,低浊度水体低速度下滩,这种水文动力条件极有利于细颗粒泥沙在滩面快速淤积;中断面与北断面的动力条件相似,淤积速率稍低于北断面;南断面潮间带盐沼前沿受到径流和潮流的双重作用,水动力最强,沿岸流特征较明显,波浪强度和流速最大,水体浊度极低,水沙过程涨潮优势不明显,这种水文动力条件不利于细颗粒泥沙淤积,以致于形成低淤积率的粉砂质潮滩。在景观尺度上,尽管三个断面地貌特征不同,但是在潮间带前沿均发生了"盐沼"和"光滩"之间的稳态转换。长时间尺度上的稳态转换分析表明,崇明东滩一直都存在"盐沼"和"光滩"两种稳态,但2009-2015年间"光滩"稳态向"盐沼"稳态的转换量(12.25 km2)显著高于2003-2009年(10.16 km2),"盐沼"稳态向"光滩"稳态的转换量(0.75 km2)明显低于2003-2009年(2.22 kin2)这种稳态转换现象与2003年以后河口输沙量迅速下降,2009年以后河口输沙量又趋于稳定的泥沙输入量变化息息相关。本文中生物地貌正反馈机制以及"阈值效应"等研究结果不仅可以从理论和方法上丰富滨海湿地生态系统多稳态的机理研究,也可为我国河口型滨海湿地生态系统的植被修复及综合管理提供数据支持和科学依据。

关键词：滨海湿地潮间带多稳态正反馈作用长江口

稳态与加速火蔓延中气相火焰与固体表面的相互作用

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稳态与加速火蔓延中气相火焰与固体表面的相互作用

作者：张威武汉理工大学

学位级别：硕士

固体可燃物表面火蔓延是火灾蔓延的主要形式,它的发生、发展决定了火灾的增长速率和最终影响规模,一旦失控将严重危害到人民的财产和生命安全。固体表面火蔓延是一个涉及气相和固相之间物理传热传质和化学反应耦合的复杂过程,特别是在... 详细信息

固体可燃物表面火蔓延是火灾蔓延的主要形式,它的发生、发展决定了火灾的增长速率和最终影响规模,一旦失控将严重危害到人民的财产和生命安全。固体表面火蔓延是一个涉及气相和固相之间物理传热传质和化学反应耦合的复杂过程,特别是在多参数耦合作用下的火蔓延行为仍然没有得到完全的认识。研究固体可燃物火蔓延中气相火焰和固体表面间的相互作用,对建立科学合理的火蔓延模型,科学指导火灾防治技术有着重要意义。以多孔气体燃烧器为模拟火源,分别控制燃烧器的燃烧面积和倾斜角度,主要研究两者共同作用下稳态和加速火蔓延过程中气相火焰和固体表面间的相互作用。稳态火蔓延实验中,主要关注多种火焰特征参数,包括火焰附着长度、火焰气相温度和下游固相温度、下游热流分布和火焰周围速度场分布,以分析火焰附着对下游火焰温度和热流分布的影响及火焰发生突变的临界角,并推断火焰在临界角发生突变的机理。加速火蔓延实验中,首先建立气相燃烧过程和固相热解过程之间的热交换模型,再通过PLC系统控制燃气(丙烷)体积流量和固体表面接收热流量,形成正反馈间的闭环控制,以定量分析火蔓延加速过程中的正反馈机理。以倾斜角度作用下的火焰附着长度为切入口,同步分析了不同燃烧面积和倾斜角度条件下的气固相温度和下游热流分布,发现火焰附着长度在15°-20°之间会出现一个激增,这也导致气固相温度和下游接收热流发生突变,温度边界层向下游发展,且气相温度在火焰附着脱离位置处达到峰值。整体而言,下游对流传热控制着整体传热过程,其作用机制根据角度不同区分为对流冷区作用和对流加热作用。结合PIV数据,发现随着倾斜角度的增加,火焰向下游发生倾斜甚至附着,火焰内速度逐渐增大,扰动逐渐增强,火焰下游气流方向有从火焰向外传播到朝火焰内部方向发展的趋势。火焰内速度和涡度是相互促进的,涡度主要集中在速度较大区域,且当倾斜角度较大时,火焰内部出现涡环结构,该结构周期性的沿着火焰边界向上翻滚,最终在顶部作为向前的火焰破裂并逐渐消失,它可以拉伸火焰向下游表面发展,造成火焰附着大幅增加,这可以和下游接收热流在临界角度上的陡然增加现象结合来共同解释燃烧器火羽流在临界角度发生突变的内在机理。通过引入理查森数和无量纲局部总热流发现,随燃烧器下游距离的增加羽流控制模式会发生转变,即近处以强制对流控制为主,远处以自然对流控制为主,其发生转变临界点为L*=0.5,Ri=10。为进一步探究加速火蔓延过程中气相火焰与固体表面间的正反馈机理,通过PLC控制系统开展了实验。结果表明当燃烧器的倾斜角度增加到一定时,实验模拟的火蔓延中总热流和燃气流量的正反馈过程将迅速增强,且该变化过程存在一个振荡的过渡角。结合火焰图像发现火焰附着现象的出现会导致下游接收热流发生激增,从而加强火焰与下游预热区的传热传质,加速火蔓延。因此认为倾斜角度作用下火焰在临界角度发生火蔓延加速的原因是由于火焰发生附着,同时得出5×5 cm和10×10 cm燃烧面积下的加速临界角为15°,5×10 cm燃烧面积下的加速临界角为20°。

关键词：火蔓延特性倾斜角度燃烧面积 PIV 正反馈作用