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MSWEP降水产品在中国大陆区域的精度评估

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水科学进展 2018年第4期29卷 455-464页

作者：邓越蒋卫国王晓雅吕金霞北京师范大学地理科学学部环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部环境遥感与数字城市北京市重点实验室北京100875

基于1979—2015年中国大陆824个气象站点逐日降水观测资料,采用相对误差、相关系数以及探测率等指标,评估新发布的格网化降水产品Multi-Source Weighted-Ensemble Precipitation(MSWEP)在中国大陆区域的精度;采用改正的Mann-Kendall趋势... 详细信息

基于1979—2015年中国大陆824个气象站点逐日降水观测资料,采用相对误差、相关系数以及探测率等指标,评估新发布的格网化降水产品Multi-Source Weighted-Ensemble Precipitation(MSWEP)在中国大陆区域的精度;采用改正的Mann-Kendall趋势法,对比分析MSWEP在降水量趋势分析中的可靠性。研究表明:(1)MSWEP对中国大陆区域降水整体上存在高估现象,而在华北区域存在低估现象;(2)MSWEP对微量降水和强降水事件分别存在高估和低估现象;(3)MSWEP和降水资料在年和月尺度上具有较好的相关系数,在日尺度上相关系数较低;(4)MSWEP和站点观测的年降水量变化趋势存在较大空间分布差异,但在春季、秋季和冬季,空间分布特征较为一致。

关键词： MSWEP 气象站点精度评估趋势分析中国大陆

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用信息扩散模型改进台风风险估计

系统工程理论与实践 2018年第9期38卷 2315-2325页

作者：黄崇福北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京师范大学教育部/民政部减灾与应急管理研究院北京师范大学地理科学学部

频繁且随机发生的台风,其风险是概率风险,具有统计学的意义.用历史台风的损失记录作为样本来量化风险时,台风风险就是台风损失样本的平均值,它必等于由台风发生概率和易损性偶合估计出的损失期望值.当统计资料较少时,由于信息扩散模型... 详细信息

频繁且随机发生的台风,其风险是概率风险,具有统计学的意义.用历史台风的损失记录作为样本来量化风险时,台风风险就是台风损失样本的平均值,它必等于由台风发生概率和易损性偶合估计出的损失期望值.当统计资料较少时,由于信息扩散模型能提高小样本的工作效率,消除用简单统计方法估计风险时出现的平缓和跳空现象,较好地表现统计规律,从而能改进台风风险的估计精度.按年分段形成的多个样本函数可用于计算物理意义明确的台风年度风险值,并可用信息扩散模型对其加以改进.蒙特卡罗法并不具有改进风险评估精度的功能.本文以浙江省部分历史台风资料为样本,演示了台风风险的估计.信息扩散模型的改进程度如何,将另文用计算机仿真的方法来加以检验.

关键词：台风年度风险样本函数信息扩散浙江省

基于CERES-Rice模型的湖南省一季稻极端高温损失评估及适应性措施

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生态学报 2019年第17期39卷 6293-6303页

作者：张亮亮张朝张静冯博彦环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京师范大学地理科学学部

以湖南省4个农业气象站点的一季稻为研究对象,基于1990—2012年逐日气象数据,精细的土壤以及田间管理记录,分析了过去23年极端高温的变化趋势,并利用校准后的CERES-Rice模型评价了高温热害的致损率,着重探讨了不同的适应性措施对缓解高... 详细信息

以湖南省4个农业气象站点的一季稻为研究对象,基于1990—2012年逐日气象数据,精细的土壤以及田间管理记录,分析了过去23年极端高温的变化趋势,并利用校准后的CERES-Rice模型评价了高温热害的致损率,着重探讨了不同的适应性措施对缓解高温热害的作用,以期提出科学合理的减灾措施来保障我国的粮食安全。结果表明:(1)CERES-Rice能很好地捕捉本研究区不同天气和管理条件下的水稻物候期和产量,除桑植站开花期外,其余各参数的模拟误差均小于10%。(2)一季稻生育期内极端高温频发且在本世纪有增强趋势,灾损率由高到低依次为古丈>桑植>怀化>靖州,分别为10.4%,8.2%,7.5%和4%。随着气候变暖的加剧,一季稻生产将面临着日趋严重的高温热害风险。(3)选用耐高温品种产量最大可提升29.8%,但在极端高温年份,提高品种高温抗性的方法收效甚微。调节播种期会导致-25%—20%的产量波动,其中提前10 d或5 d种植均可缓解极端高温的危害。增加灌溉的贡献为1%—8%,其中6—8 cm灌水量效果最佳。极端高温期间增施氮肥的贡献稳定且显著,平均增产2%—20%,80—100 kg/hm2的施氮量能带来较为理想的避热增产效果。

关键词：一季稻极端高温事件 CERES?Rice 灾损率适应性措施湖南省

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理解地理“耦合”实现地理“集成”

地理学报 2020年第1期75卷 3-13页

作者：宋长青程昌秀杨晓帆叶思菁高培超北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875

"耦合"作为物理学的经典概念,为许多学科提供了一套阐述多主体相互作用的思路和方法。"集成"不是来自特定学科,但因其高度的概括能力被广泛应用于自然和人文科学领域。地球科学是应用这两个概念最多的学科之一。地理学作为自然与人文交... 详细信息

"耦合"作为物理学的经典概念,为许多学科提供了一套阐述多主体相互作用的思路和方法。"集成"不是来自特定学科,但因其高度的概括能力被广泛应用于自然和人文科学领域。地球科学是应用这两个概念最多的学科之一。地理学作为自然与人文交叉学科,具有区域性、综合性和复杂性特征。在使用耦合概念时,不同地理分支具有不同的理解,为此,地理学者有必要明确界定不同学科、不同情景下耦合概念的内涵,从而更准确地探索陆地表层格局、过程和机制。首先,从地理要素耦合、地理空间耦合、地理界面耦合、地理空间尺度耦合、地理关系耦合、地理耦合解译六个方面,对地理耦合的内涵进行全面解析和界定,并给出了相应的研究实践案例。其次,从地理学的视角认识理解集成,并以"黑河流域生态-水文集成研究"重大研究计划的地理实践为例,介绍实现地理集成的基本路径。最后,提出理解地理"耦合"与实现地理"集成"之间的联系。

关键词：地理耦合地理集成生态-水文过程黑河流域

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地理大数据为地理复杂性研究提供新机遇

地理学报 2018年第8期73卷 1397-1406页

作者：程昌秀史培军宋长青高剑波北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875

大数据之风自2010年席卷全球,已在科学、工程和社会等领域产生深远影响。本文首先从地理大数据、第四范式以及非线性复杂地理系统3组基本概念出发,剖析上述3组概念之间的科学联系与相互支撑作用,提出大数据和第四范式为地理复杂性研究... 详细信息

大数据之风自2010年席卷全球,已在科学、工程和社会等领域产生深远影响。本文首先从地理大数据、第四范式以及非线性复杂地理系统3组基本概念出发,剖析上述3组概念之间的科学联系与相互支撑作用,提出大数据和第四范式为地理复杂性研究提供新机遇。其后,探讨如何利用大数据和复杂性科学的理论方法开展地理复杂性研究。基于地理大数据,可以通过统计物理学的系列指标描述现实地理世界的复杂非线性特征,同时,还可利用深度学习、复杂网络、多智能体等方法,实现复杂非线性地理系统的推演和模拟。上述方法对认知地理现象和过程的复杂性,对复杂地理系统的分析、模拟、反演与预测有重要作用。最后,提出地理大数据和复杂性科学相互支撑可能成为21世纪地理学的主流科学方法。

关键词：地理大数据第四范式非线性地理复杂性

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新时代地理复杂性的内涵

地理学报 2018年第7期73卷 1204-1213页

作者：宋长青程昌秀史培军北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875

20世纪以来,经地理学者不断探索和努力,地理学已经形成了其特有的学科特征。首先从认知方法和思维角度,阐述了新时代地理学所面临的困境;从新技术、新秩序、新数据、新方法以及新动因等方面,诠释了地理学的新时代特征。其次,针对地理区... 详细信息

20世纪以来,经地理学者不断探索和努力,地理学已经形成了其特有的学科特征。首先从认知方法和思维角度,阐述了新时代地理学所面临的困境;从新技术、新秩序、新数据、新方法以及新动因等方面,诠释了地理学的新时代特征。其次,针对地理区域性的新内涵和地理综合性研究所需的新方法,提出了复杂性研究是地理学成功的新路径,并认为复杂性是地理学研究的第三特征。再次,重点讨论了地理研究存在的空间复杂格局、时间复杂过程和时空复杂机制,进而解释了地理复杂系统的基本概念,并就地理复杂系统的核心问题提供了相应的研究方法。最后,提出了新时代地理学面临的新挑战和新要求。

关键词：地理复杂性空间复杂格局时间复杂过程时空复杂机制地理学新内涵

《云山日记》记录的太湖流域1308~1309年寒冬

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第四纪研究 2020年第5期40卷 1193-1202页

作者：陈思颖苏筠北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875

古代私人笔记和日记是用于气候变化研究的重要历史资料。根据元人郭畀《云山日记》记载的1308~1309年的逐日天气记录、物候记录,发现该年冬季太湖流域地区异常偏冷,至少可以识别出4次明显的寒潮过程。1309年1月江南运河丹阳段封冻3日,... 详细信息

古代私人笔记和日记是用于气候变化研究的重要历史资料。根据元人郭畀《云山日记》记载的1308~1309年的逐日天气记录、物候记录,发现该年冬季太湖流域地区异常偏冷,至少可以识别出4次明显的寒潮过程。1309年1月江南运河丹阳段封冻3日,镇江地区的最低气温可能达-13℃以下;1309年2月常州-镇江地区连续降雪8天,积雪10天,积雪深度可掩埋道路。此外,日记中记载的柑橘分布范围与13世纪中叶相比已明显南移。据此,可以认为至少在14世纪初气候已经开始向寒冷方向转变,体现了由中世纪暖期向明清小冰期的过渡过程。

关键词：日记寒冬极端气候事件气候变化中世纪暖期明清小冰期

冬季北极涛动对印缅地区植被NPP的显著影响

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地理学报 2023年第5期78卷 1176-1191页

作者：兰云飞龚道溢孟梦北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

本文基于北极涛动(AO)指数、植被净初级生产力(NPP)和气象数据,利用回归分析、合成分析等方法定量分析了1981—2018年印缅地区植被NPP与AO的联系,结果表明:①印缅地区冬季NPP与同期AO存在明显的同位相变化,对应冬季AO指数偏高(低)一倍... 详细信息

本文基于北极涛动(AO)指数、植被净初级生产力(NPP)和气象数据,利用回归分析、合成分析等方法定量分析了1981—2018年印缅地区植被NPP与AO的联系,结果表明:①印缅地区冬季NPP与同期AO存在明显的同位相变化,对应冬季AO指数偏高(低)一倍标准差,区域平均NPP显著增加(减少)6.50 gC·m^(-2),最大增量(减少量)为20.60 gC·m^(-2),AO与NPP时间序列的相关系数达0.57;②AO主要通过波列影响印缅地区的大气环流,进而影响其降水,造成NPP的异常。伴随AO偏强正(负)位相时,一支沿副热带急流东传的Rossby波在孟加拉湾—印缅地区对流层中低层为气旋(反气旋)环流异常,造成南支槽偏强(弱),槽前西南气流水汽输送偏强(弱),同时伴随槽前上升运动偏强(弱),均利于印缅地区降水偏多(少),对应冬季AO指数偏高(低)一倍标准差,降水均显著增加,分辨率较高的ERA5和GPCC降水显著增加(减少)12.00 mm以上,AO异常年份的降水合成,其值超过90.00 mm,区域平均降水与AO指数的相关系数达0.50以上(p<0.01)。伴随1.00 mm的降水增加(减少),NPP增加(减少)超过10.10 gC·m^(-2),二者时间序列的相关系数超过0.40(p<0.01)。

关键词：植被NPP 北极涛动印缅地区降水异常冬季

基于同化数据的标准化土壤湿度指数监测农业干旱的适宜性研究

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生态学报 2019年第6期39卷 2191-2202页

作者：周洪奎武建军李小涵刘雷震杨建华韩忻忆北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875

农业干旱是导致作物减产的主要灾害之一,及时、准确地监测农业干旱状况有助于制定区域减灾策略,降低灾害损失。标准化土壤湿度指数(SSMI)是基于历史土壤湿度时间序列构建的一种农业干旱指数,目前分析该指数监测农业干旱的适宜性研究十... 详细信息

农业干旱是导致作物减产的主要灾害之一,及时、准确地监测农业干旱状况有助于制定区域减灾策略,降低灾害损失。标准化土壤湿度指数(SSMI)是基于历史土壤湿度时间序列构建的一种农业干旱指数,目前分析该指数监测农业干旱的适宜性研究十分缺乏。本文以黄淮海平原为研究区,利用数据同化的根区土壤湿度数据构建SSMI,并通过与标准化降水蒸散指数(SPEI)、农业干旱灾害记录数据的对比以及与冬小麦产量的关系分析,综合评价SSMI监测农业干旱的适宜性。结果表明,SSMI与SPEI具有良好的一致性,二者之间具有极显著相关关系(P灾害记录是基本一致的,SSMI能够有效反映干旱发生、发展直至减轻的演变过程;冬小麦生长季SSMI与减产率显著相关,利用SSMI识别的农业干旱发生区域与基于统计数据计算的减产区域基本相符,SSMI能够对农业干旱引起的冬小麦减产起到一定的指示作用。综上所述,基于同化数据构建的SSMI能够反映黄淮海平原的农业干旱状况,利用SSMI监测区域农业干旱状况是适宜的。研究可为基于土壤湿度的农业干旱监测业务化运行提供依据,为黄淮海平原的抗旱减灾提供科学参考。

关键词：农业干旱标准化土壤湿度指数适宜性黄淮海平原