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结合自下而上和自上而下方法的中国陆地碳汇估算

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气候与环境研究 2024年第3期29卷 229-242页

作者：张志枨王训梅王军阎然才其骧何维居为民南京大学国际地球系统科学研究所南京210023 南京大学地理与海洋科学学院/自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室/江苏省地理信息技术重点实验室南京210023 中国科学院大气物理研究所大气科学与地球物理流体动力学数值模拟实验室北京100029

利用自下而上的生态系统过程模型BEPS和VEGAS以及自上而下的OCO-2 v10 MIP中多个大气反演优化结果,评估了中国2015~2019年碳汇规模及其空间分布,并结合中国四大地理分区边界和土地利用数据,进一步梳理了中国四大分区以及森林、草地、灌... 详细信息

利用自下而上的生态系统过程模型BEPS和VEGAS以及自上而下的OCO-2 v10 MIP中多个大气反演优化结果,评估了中国2015~2019年碳汇规模及其空间分布,并结合中国四大地理分区边界和土地利用数据,进一步梳理了中国四大分区以及森林、草地、灌丛和农田4种主要生态系统的碳汇强度。总体上,2015~2019年期间,中国陆地碳汇呈现出东南高西北低的空间分布格局,BEPS、VEGAS和OCO-2 v10 MIP模型中估算的年均碳汇分别为0.38±0.04 Pg(C)a^(-1)、0.22±0.03 Pg(C)a^(-1)和0.54±0.05 Pg(C)a^(-1),这表明自上而下和自下而上的估计之间存在一定的差异。在夏季(6~8月),中国陆地生态系统对CO_(2)的吸收最强。在区域碳汇统计上,BEPS和OCO-2 v10 MIP的集合平均结果一致显示中国南方地区碳汇规模最大,而VEGAS表明中国北方地区碳汇较强。另外,BEPS和OCO-2 v10 MIP的集合平均结果表明,森林生态系统碳汇最强,强度分别为0.21±0.02 Pg(C)a^(-1)(47.2%)和0.26±0.02 Pg(C)a^(-1)(46.0%)。VEGAS则显示森林生态系统碳汇为0.06±0.04 Pg(C)a^(-1)(23.9%),略低于农田生态系统。总体而言,森林生态系统是中国显著的碳汇区域,但不同方法欲得到一致的碳汇分布和强度仍任重道远。

关键词：中国碳汇陆地生态系统生态系统模型大气反演

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叶片多理化参数的高光谱遥感与深度学习估算

光谱学与光谱分析 2024年第10期44卷 2873-2883页

作者：岳继博冷梦蝶田庆久郭伟刘杨冯海宽乔红波河南农业大学信息与管理科学学院河南郑州450002 南京大学国际地球系统科学研究所江苏南京210023 中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 北京市农林科学院信息技术研究中心农业农村部农业遥感机理与定量遥感重点实验室北京100097

准确的植物叶片理化参数对于监测植物生长状况至关重要。随着深度学习技术的迅速应用,结合深度学习和高光谱遥感技术的植物叶片理化参数分析应用潜力巨大;然而,现阶段结合深度学习和高光谱遥感技术在植物多叶片理化参数的联合估算研究... 详细信息

准确的植物叶片理化参数对于监测植物生长状况至关重要。随着深度学习技术的迅速应用,结合深度学习和高光谱遥感技术的植物叶片理化参数分析应用潜力巨大;然而,现阶段结合深度学习和高光谱遥感技术在植物多叶片理化参数的联合估算研究尚少。该研究旨在挖掘结合高光谱遥感技术和深度学习技术开展高精度的多植被叶片理化参数(叶绿素含量、类胡萝卜素含量、水分含量、蛋白质含量和碳基成分含量)联合估算的潜力。首先,通过利用新型PROSPECT-PRO辐射传输模型模拟分析,确定了多个植被叶片理化参数的敏感光谱区域,并设计了LeafTraitNet模型;然后,基于Lopex93数据开展LeafTr aitNet模型训练和验证,取得了高精度的叶片参数估算结果。得到以下结论:(1)基于PROSPECT-PRO辐射传输模型辅助实测开展植被光谱特征选择十分必要;叶绿素(约434和约676 nm)和类胡萝卜素(约445 nm)两类色素的光谱吸收峰均主要位于可见光区域;然而,其与叶片光谱的相关系数绝对值最大的点却不是各自的吸收峰位置,这可能是因为叶绿素和类胡萝卜素对光谱吸收的相互影响。(2)水分的吸收峰主要位于950~2500 nm范围内,这与叶片蛋白质和碳基成分的吸收区域重叠,因此削弱了后者的高光谱遥感估算精度。基于PROSPECT-PRO辐射传输模型和Lopex93数据集的叶片参数相关性分析结果表明,叶片水分含量与950~2500 nm范围内叶片光谱反射率相关系数绝对值接近1,而叶片蛋白质和碳基成分含量与950~2500 nm范围内光谱反射率相关系数较低。(3)三种传统统计回归方法和LeafTraitNet模型的叶片理化参数估算精度可以基于其估算总nRMSE而排序为:Le afTraitNet(总nRMSE=0.84)研究显示基于深度学习的LeafTraitNet模型有潜力提供远高于传统统计回归模型的植物叶片理化参数估算结果,但其在冠层尺度的研究仍需要更多的实验来进一步验证。

关键词：深度学习高光谱遥感叶片蛋白质含量叶片叶绿素含量叶片类胡萝卜素含量

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新时期我国生物多样性法制建设思考

生物多样性 2024年第5期32卷 1-11页

作者：赵富伟李颖硕陈慧生态环境部南京环境科学研究所南京210042

中国是生物多样性最丰富的国家之一,近年在生物多样性保护上取得了重要进展,在国际上引领达成《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》,但国内生物多样性法制建设却略显滞后。国家从生物多样性的资源属性和经济价值出发,以保护为主要目的,... 详细信息

中国是生物多样性最丰富的国家之一,近年在生物多样性保护上取得了重要进展,在国际上引领达成《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》,但国内生物多样性法制建设却略显滞后。国家从生物多样性的资源属性和经济价值出发,以保护为主要目的,兼顾资源合理利用,发布实施《森林法》《野生动物保护法》《种子法》等基本涵盖生态系统、物种和遗传多样性的法律法规,初步建立生物多样性法制体系。但现行生物多样性相关法律法规的立法理念滞后,立法系统性不强,关键制度组成不健全,与人与自然和谐共生的现代化建设需求极不相称。当前,国家已经启动生态环境法典立法工作,应当以此为契机,采用人与自然和谐共生的地球生命共同体理念,制订全面、完整覆盖生态系统、物种和遗传多样性三个层次并且能够保障实现生物多样性保护、持续利用和惠益分享三个目标的新时期生物多样性制度体系,建立健全立法结构科学合理、制度组成完整、系统的生物多样性法制体系,保障我国持续引领生物多样性国际治理。

关键词：生物多样性法制生态环境法典人与自然和谐共生生物遗传资源惠益分享

陆表自然和人文要素相互作用——“全球变化及应对”重点专项研究进展

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大气科学学报 2024年第1期47卷 1-22页

作者：王开存王灿李龙辉汪涛吴国灿付永硕马倩张井勇蔡闻佳曹静喻朝庆朱华晟南卓铜陈旻张晶纪多颖沈妙根唐文君何斌占文凤北京大学城市与环境学院北京100871 清华大学环境学院北京100084 南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 中国科学院青藏高原研究所北京100085 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 中国科学院大气物理研究所北京100029 清华大学地球系统科学系北京100084 清华大学经济与管理学院北京100084 海南大学生态与环境学院海南海口570228 南京大学国际地球系统科学研究所江苏南京210023

在国家重点研发计划支持下,项目提出了陆表不均一性检测和订正的新方法,解决了渐变型不均一性检测和订正的难题,构建了中国地表太阳辐射、气温、地温、风速和降水等参数均一化站点和格点数据集,修订了关于中国地表风速变化趋势、增温格... 详细信息

在国家重点研发计划支持下,项目提出了陆表不均一性检测和订正的新方法,解决了渐变型不均一性检测和订正的难题,构建了中国地表太阳辐射、气温、地温、风速和降水等参数均一化站点和格点数据集,修订了关于中国地表风速变化趋势、增温格局及其形成机制的结论。融合多源数据,构建并验证了千米级、流域级或县域级的电厂、人口、生物质能、取水量、氮排放、二氧化碳排放等影响自然系统的关键人文要素历史和未来预估数据集。构建了未来关键人文要素情景,研制了碳中和目标下甲烷和氧化亚氮排放情景和用于驱动全球模式的未来情景,预估了中国碳中和战略的实施对全球变暖的减缓作用,发现中国碳中和对远期和中期全球变暖的减缓作用显著。给出了中国各省份水体氮排放安全阈值及超越时间,阐明了中国粮食产量与氮施肥的关系,提出了在保障粮食安全的前提下减少水体氮排放的有效途径,指出重构城乡养分循环体系是同时保障粮食安全和恢复水质的必要途径。发现全球饱和水汽压差的年际变化与大气二氧化碳浓度上升速率的年际变化显著相关,阐明了饱和水汽压差变化在调控生态系统生产力中的重要角色以及多因素耦合作用在生态系统生产力变化中的复杂影响。建议更全面细致地评估中国各种碳中和实现路径的社会经济和自然生态影响,以保证碳中和目标与其他可持续发展目标的协同实现。

关键词：气候变化未来情景碳中和陆面过程生态系统生产力粮食安全

秦岭东段卢氏盆地始新世沉积序列与气候环境变迁

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第四纪研究 2024年第2期44卷 251-264页

作者：邵可涵鹿化煜梁承弘李广伟高鑫吕帆赖文汪颖珊陈璇璇吕恒志南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023 南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023

始新世是新生代重要的暖期,其气候环境的特征与演化备受学界关注。位于秦岭东段的卢氏盆地保存了> 1000 m厚的连续的始新世河湖相沉积物,是揭示古气候和环境变化规律的宝贵沉积记录。在前人工作基础上,本研究利用沉积学、古生物学、碎... 详细信息

始新世是新生代重要的暖期,其气候环境的特征与演化备受学界关注。位于秦岭东段的卢氏盆地保存了> 1000 m厚的连续的始新世河湖相沉积物,是揭示古气候和环境变化规律的宝贵沉积记录。在前人工作基础上,本研究利用沉积学、古生物学、碎屑年代学等方法对卢氏盆地始新世地层的沉积特征、年代和环境进行了分析。结果表明:1)碎屑磷灰石裂变径迹与碎屑锆石U-Pb年龄指示沉积序列年代晚于约60 Ma,与前人将张家村组-卢氏组化石组合对比到中始新世的结论基本吻合。2)始新统张家村组沉积相演化表现为冲积扇→河流→洪泛平原或滨湖,反映盆地拉张、初期成湖的过程;卢氏组为滨浅湖→深湖/半深湖→滨浅湖或洪泛平原→浅湖/半深湖,反映湖泊开始稳定出现后的扩张、收缩和复活过程;大峪组为河流→洪泛平原→冲积扇,反映湖泊淤满消亡后河流与冲洪积物相继充填的历史。3)沉积相、化石组合、盐类矿物种类揭示中始新世卢氏盆地古气候为半湿润半干旱,地表景观呈现径流活跃、动物种类多样、树木茂盛、发育淡水至微咸水湖的特征,并可能具有一定的季节性。卢氏盆地沉积序列提供了始新世暖期中国中部气候环境变化的重要证据。

关键词：中始新世沉积环境卢氏盆地秦岭东段古气候

希夏邦马峰地区含绿柱石花岗伟晶岩的地球化学及年代学研究

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岩石学报 2024年第5期40卷 1548-1564页

作者：杨雷贺一凡王佳敏侯康师田雨露成都理工大学地球科学学院行星科学国际研究中心成都610059 南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京210023 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

喜马拉雅淡色花岗岩是印度和欧亚板块碰撞造山过程中的重要产物,在造山带演化和高原隆升的相关研究中受到高度关注。近年来的研究发现其经历过高度结晶分异且与超大型锂-铍-铷-铯等稀有金属矿床紧密相关。本文报道了与希夏邦马峰淡色花... 详细信息

喜马拉雅淡色花岗岩是印度和欧亚板块碰撞造山过程中的重要产物,在造山带演化和高原隆升的相关研究中受到高度关注。近年来的研究发现其经历过高度结晶分异且与超大型锂-铍-铷-铯等稀有金属矿床紧密相关。本文报道了与希夏邦马峰淡色花岗岩相关的含绿柱石伟晶岩的矿物学、地球化学和年代学资料。这些伟晶岩中的绿柱石普遍呈自形,多数被包裹在长石和石英等主要造岩矿物中,显示出岩浆结晶的特点。矿物化学显示绿柱石的元素变化以通道-八面体替代和通道-四面体替代为主。希夏邦马伟晶岩中绿柱石地球化学组成与铍成矿伟晶岩中绿柱石相当,相对喜马拉雅锂成矿伟晶岩中的绿柱石具有更低的Li_(2)O、Cs_(2)O和Na/Li比,显示出寄主岩石以铍矿化为主。这与全岩地球化学显示的伟晶岩高铍低锂的特点相一致。除此之外,伟晶岩中铷、铯、锡等稀有金属元素也发生了明显的富集。伟晶岩中稀有金属元素与Rb/Sr比之间的强正相关性表明它们的富集主要受控于分离结晶作用。独居石U-Th-Pb年代学分析表明这些伟晶岩主要形成于ca.18~17Ma,与希夏邦马淡色花岗岩岩体的年龄相一致。同时,伟晶岩中的独居石还记录了ca.25~23Ma和ca.21Ma两期年龄,代表了区域上其他两期淡色花岗岩岩浆事件。在喜马拉雅中部地区,普遍发育这三个阶段的淡色花岗岩岩浆事件以及稀有金属成矿作用,进一步表明了淡色花岗岩的形成与分异演化对伟晶岩成矿的贡献。

关键词：喜马拉雅希夏邦马淡色花岗岩绿柱石分离结晶稀有金属成矿

热带亚热带植被覆盖区的光学遥感云检测提取方法

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自然资源遥感 2024年

作者：黄飞王萧琼聂冠瑞颜军李先怡田家朱翠翠李前景田庆久自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室南京大学国际地球系统科学研究所珠海欧比特宇航科技股份有限公司北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院

热带亚热带植被覆盖地区的光学卫星遥感影像往往受到云影响,导致地物遥感信息缺失,如何有效地进行云检测、云物分类和云覆盖信息提取,仍然是遥感领域研究的热点和难点。国产卫星许多光学相机缺少目前主流云检测算法中的短波红外和热红... 详细信息

热带亚热带植被覆盖地区的光学卫星遥感影像往往受到云影响,导致地物遥感信息缺失,如何有效地进行云检测、云物分类和云覆盖信息提取,仍然是遥感领域研究的热点和难点。国产卫星许多光学相机缺少目前主流云检测算法中的短波红外和热红外谱段,极大程度降低了数据云去除的可用性。基于此,该文提出了一种仅利用可见光-近红外(400～1 000 nm)范围的几个谱段来实现云覆盖空间分布监测算法。基于珠海一号卫星高光谱遥感影像,结合NDVI和NDWI光谱指数构建特征空间散点图,进行云/物分类和云检测,并提取混合像元中云、水和植被各组分覆盖信息。结果表明,相较于常规云检测的光谱指数阈值法,本文提出的NDWI-NDVI特征空间的云检测算法有更好的云/水分离能力,可以抑制阴影对云覆盖影响,精确描绘云覆盖空间分布特征,且简便易行,这为进一步发展国产光学卫星遥感数据云检测、云/水分离和云覆盖信息提取算法拓展了新的研究思路和技术途径。

关键词：光谱指数高光谱遥感云检测特征空间热带亚热带珠海一号卫星

高分五号02星高光谱成像仪中美典型甲烷超级排放源遥感反演与分析

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遥感学报 2024年第8期28卷 1986-2001页

作者：李飞孙世玮张永光封晨曦陈翠红毛慧琴刘银年南京大学国际地球系统科学研究所、江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 南京大学地理与海洋科学学院自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室、江苏省地理信息技术重点实验室南京210023 南京气象科技创新研究院中国气象局交通气象重点开放实验室南京210041 南京大学大气科学学院南京210023 生态环境部卫星环境应用中心北京100094 南通智能感知研究院南通226000 中国科学院上海技术物理研究所中国科学院红外探测与成像技术重点实验室上海200083

检测和估算化石燃料生产活动中的甲烷泄漏有助于甲烷减排。星载高光谱成像仪是甲烷排放点源遥感监测的重要技术手段。本研究利用国产高分五号02星(GF-5 02)获取的高光谱成像仪(AHSI)与欧空局哨兵五号星(Sentinal-5P)的对流层观测仪(TROP... 详细信息

检测和估算化石燃料生产活动中的甲烷泄漏有助于甲烷减排。星载高光谱成像仪是甲烷排放点源遥感监测的重要技术手段。本研究利用国产高分五号02星(GF-5 02)获取的高光谱成像仪(AHSI)与欧空局哨兵五号星(Sentinal-5P)的对流层观测仪(TROPOMI)遥感数据,基于优化的甲烷柱浓度反演算法和中尺度气象模式,开展了对中美两国煤矿和油气设施的甲烷排放点源检测、量化以及不确定性评估。实验结果表明:(1) GF-5 02星AHSI载荷在中美两国甲烷排放热点区域内探测到了4处显著的甲烷点源泄漏排放,排放速率均大于0.5 t/h。其中,在二叠纪盆地监测到一处超级排放源,甲烷排放量高达11.7±4.4 t/h;(2)甲烷点源排放通量速率的估算会受到背景气象场的影响,点源处风速的不确定性贡献最大。研究结果表明,GF-5 02星高光谱成像仪在全球甲烷点源遥感识别和排放量估算中的应用潜力,可以为未来全球能源行业的甲烷泄漏检测工作提供重要数据支撑。

关键词：遥感高分五号02星(GF-502) 甲烷反演点源排放长治二叠纪盆地

川西甲基卡锂矿床伟晶岩结构分带及多期岩浆成矿作用

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地质学报 2024年第5期98卷 1358-1379页

作者：朱文斌许志琴林和丰周明召朱鋆悦靳文楷罗祥龙章荣清车旭东李广伟郑碧海内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京大学地球科学与工程学院南京大学大陆动力学研究院江苏南京210023

LCT(lithium-cesium-tantalum)伟晶岩的分带有两种形式,一种是单个伟晶岩脉的内部结构分带,这种伟晶岩脉通常体积巨大,内部结构显示出成分分带的特征,单一脉体中不同结构带中可能发育不同的稀有金属矿化带,例如新疆可可托海3号伟晶岩脉... 详细信息

LCT(lithium-cesium-tantalum)伟晶岩的分带有两种形式,一种是单个伟晶岩脉的内部结构分带,这种伟晶岩脉通常体积巨大,内部结构显示出成分分带的特征,单一脉体中不同结构带中可能发育不同的稀有金属矿化带,例如新疆可可托海3号伟晶岩脉;另一种分带性表现为伟晶岩和成矿系统的区域分带,通常以高分异的过铝质花岗岩为中心,围绕花岗岩数以百计的伟晶岩脉显示出不同的伟晶岩类型和矿化类型,越向外围,伟晶岩的演化程度越高。区域分带内的伟晶岩单个脉体的规模不大、内部分带性差、含矿性各不相同,甲基卡锂矿就是这一类伟晶岩矿床的典型代表。对甲基卡矿区伟晶岩的野外观察发现,含Be的9号脉、含Li的133号脉和含Nb、Ta的528号脉具有相对较好的内部结构分带性,而含Li的104号脉和308号脉的内部分带性则相对较差,推测与脉体内部多期岩浆-热液活动有关。甲基卡矿区伟晶岩脉的相互穿插现象说明,矿区存在多期次的岩浆与成矿作用。科学钻探在JSD-2和JSD-3两个钻孔中均发现含锂辉石的伟晶岩脉和细晶岩脉侵入在不含矿的马颈子花岗岩中,佐证了多期岩浆与成矿事件的存在。伟晶岩中不同矿物U-Pb定年结果表明,全区伟晶岩的形成至少有两期,分别发生在213~206 Ma和199~191 Ma。依据钻孔JSD-1的研究表明,岩浆由深至浅逐步向高分异方向演化。从下向上,花岗岩与伟晶岩同步演化,花岗岩依次出现黑云母花岗岩、含白云母的黑云母花岗岩、二云母花岗岩、白云母花岗岩和钠长石花岗岩,伟晶岩依次出现微斜长石型伟晶岩、微斜长石-钠长石型伟晶岩、钠长石型伟晶岩和钠长石-锂辉石型伟晶岩。根据不同深度伟晶岩的矿化特点,矿床的垂向分带大致划分如下:0~105 m的Li-Be-Nb-Ta矿化带;0~860 m的Be-Nb-Ta矿化带;0~1730 m的第一期Nb-Ta矿化带;1730~3170 m的无矿伟晶岩带;3170~3211 m的第二期Nb-Ta矿化带。

关键词：甲基卡内部分带区域分带伟晶岩成矿作用