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作物—牲畜—生物能源综合系统对中国农业源温室气体的影响评估

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地理学报 2024年第1期79卷 28-44页

作者：张帆蔡颖邓祥征姜群鸥吴锋中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 北京林业大学水土保持学院北京100083

对农作物和畜牧业生产系统中的剩余秸秆和粪便进行生物能源化利用,不仅有利于缓解作物—牲畜系统农业剩余物排放对环境造成的压力,还能通过最终产品的使用来抵消相关的温室气体排放。本文构建了一个作物—牲畜—生物能源一体化的综合系... 详细信息

对农作物和畜牧业生产系统中的剩余秸秆和粪便进行生物能源化利用,不仅有利于缓解作物—牲畜系统农业剩余物排放对环境造成的压力,还能通过最终产品的使用来抵消相关的温室气体排放。本文构建了一个作物—牲畜—生物能源一体化的综合系统框架,基于生命周期评价法估算了2010—2019年中国及各省份作物和畜牧生产系统中各过程的温室气体排放清单;对比了作物—牲畜—生物能源综合系统和传统系统在不同生产环节的排放差异,评估了综合系统对农业源温室气体排放的环境影响。研究结果显示:(1)作物秸秆管理、牲畜肠道发酵和作物生产能源消耗贡献了基准情景下中国主要的农业源温室气体排放,作物和牲畜系统中温室气体来源呈现出显著的地区差异。(2)环境影响强度在部分地区或省份呈现波动变化趋势,其中,华东地区的排放强度下降幅度较大(-0.73×10^(-2)),新疆的增幅最大(0.63×10^(-2))。(3)作物和畜牧生产系统中可利用的剩余秸秆和粪便数量可观,综合系统对农业源温室气体排放起到缓解作用,全国范围内缓解程度不同,最大时可减缓约67%的环境影响。

关键词：作物—牲畜—生物能源系统农业源温室气体生命周期评价环境影响时空演化

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南海洋脊跃迁的深地震探测数据分析

地球物理学报 2024年第6期67卷 2364-2377页

作者：全余杰关慧心赵明辉张佳政贺恩远程锦辉中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广州511458 中国科学院大学北京100049

洋脊跃迁事件是海底扩张阶段受强烈构造和岩浆作用的普遍现象,地球物理资料表明洋脊跃迁事件存在于南海多期次海底扩张过程中,然而关于洋脊跃迁的深部速度结构特征尚不清楚.2021年国家自然科学基金共享航次实施了深地震探测测线OBS2021... 详细信息

洋脊跃迁事件是海底扩张阶段受强烈构造和岩浆作用的普遍现象,地球物理资料表明洋脊跃迁事件存在于南海多期次海底扩张过程中,然而关于洋脊跃迁的深部速度结构特征尚不清楚.2021年国家自然科学基金共享航次实施了深地震探测测线OBS2021-1,该测线横穿南海东部次海盆洋脊跃迁(J3)区域.本文介绍了该测线数据的采集情况,完成了导航文件(Ukooa文件)的制作、原始数据的格式转换、炮点位置和海底地震仪(OBS)位置校正的前期数据处理工作.结果表明,OBS2021-1测线数据质量良好,经过炮点和OBS位置校正后,OBS综合地震记录剖面可识别出多组清晰的P波震相,包括Pw、Pg、PmP以及Pn震相.根据同船采集的多道地震处理解释和国际大洋发现计划(IODP)钻探数据,建立了沿测线的初始速度模型.使用RayInvr软件初步获得了OBS2021-1测线下方的正演速度结构模型,识别洋脊跃迁的深部速度结构特征.数据处理结果表明南海洋脊跃迁的地壳厚度增厚,在多道地震剖面上存在渐新世地层的缺失,为进一步研究南海洋脊跃迁过程与构建南海形成演化历史奠定了研究基础.

关键词：海底地震仪数据处理速度模型洋脊跃迁南海

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激光跟踪仪几何结构误差标定及修正

光学精密工程 2024年第11期32卷 1639-1652页

作者：王珊张滋黎董登峰周维虎纪荣祎潘映伶王国名崔成君中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049

为了提高激光跟踪仪坐标测量精度,分析了跟踪仪的几何结构误差,研究了横竖轴平移误差、横竖轴倾斜误差、激光平移误差和激光倾斜误差的标定和修正方法。利用几何分析法建立了几何结构误差模型,基于投影图像测量仪和检棒、PSD搭建了几何... 详细信息

为了提高激光跟踪仪坐标测量精度,分析了跟踪仪的几何结构误差,研究了横竖轴平移误差、横竖轴倾斜误差、激光平移误差和激光倾斜误差的标定和修正方法。利用几何分析法建立了几何结构误差模型,基于投影图像测量仪和检棒、PSD搭建了几何误差参数的标定装置,实现对几何误差的快速自动高精度标定及补偿。最后,利用误差标定实验测量出的几何误差代入误差补偿模型,与标尺的长度进行比对分析。实验结果表明:经几何误差修正后的跟踪仪坐标测量误差从13μm/m减小到4μm/m以内,测量精度约提升了9μm/m,验证了几何误差标定和修正方法的正确性,该方法可以提高激光跟踪仪的坐标测量精度。

关键词：激光跟踪仪几何结构误差误差标定误差修正最小二乘法

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福建沿海地区地热异常热源成因的地球物理分析

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地学前缘 2024年第3期31卷 392-401页

作者：张健何雨蓓范艳霞中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

福建沿海地区是我国东南丘陵沿海地带重要的地热异常区,其成因机制、热源构成一直是我国地热学界关注的重要课题。本文利用热、震、磁、重资料分析了该区地热异常的成因及热量来源。结果表明:福建沿海地区剪切波“低速走廊”与政和—大... 详细信息

福建沿海地区是我国东南丘陵沿海地带重要的地热异常区,其成因机制、热源构成一直是我国地热学界关注的重要课题。本文利用热、震、磁、重资料分析了该区地热异常的成因及热量来源。结果表明:福建沿海地区剪切波“低速走廊”与政和—大埔断裂带和滨海断裂带在深部形成的铲形逆冲断层相关,其东端向下至环太平洋地热带高温热源区,西端向上至漳州、福州地表地热异常区。居里面至莫霍面之间,地温增温平缓,不具备形成现代侵入岩体异常热源的条件。花岗岩放射性生热是地表热异常的重要组成部分,放射性元素热源深度小于5 km,地下水沿导热构造“汲取”围岩放射性生热量,向热田中心汇集形成高温区。我们认为:福建沿海地热异常区的热能由深、浅两种来源组成,深部热能来源于环太平洋高温岩浆,浅部热能来源于花岗岩放射性元素生热。深部热源的热量顺铲形逆冲断层向上传输到地表,浅部热源的热量由地下水汇集到地热田中心。

关键词：福建沿海地区地热异常成因地球物理分析铲形逆冲断层放射性生热率

基于辐射传输模型探究机载高光谱激光雷达的植被垂直生化组分探测能力

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2083-2092页

作者：郝一硕牛沂芳王力毕恺艺中国科学院空天信息创新研究院遥感与数字地球重点实验室(中国科学院)北京100101 中国科学院大学北京100049

自然环境下的植被群落,由于各种群之间以及种群与环境间的竞争与选择,常呈现出一定的垂直结构,对于同一植株的不同生长阶段,在垂直方向也有着不同的生理生化参数。对这种三维立体分布特征进行探测,能够进行生态环境立体化定量评价,对森... 详细信息

自然环境下的植被群落,由于各种群之间以及种群与环境间的竞争与选择,常呈现出一定的垂直结构,对于同一植株的不同生长阶段,在垂直方向也有着不同的生理生化参数。对这种三维立体分布特征进行探测,能够进行生态环境立体化定量评价,对森林碳储量估算和生物多样性保护等具有重要意义。传统的被动光学遥感以及激光雷达在植被生化参数垂直探测方面有较大的局限性,而高光谱激光雷达(Hyperspectral LiDAR,HSL)这一新型探测仪器的出现为探测植被生理生化参数垂直分布提供了新的手段。但由于受到硬件方面的限制,HSL在机载平台下对森林复杂立体场景的适用性尚未得到充分研究。故首先基于HSL原型样机在实验室开展小尺度的室内测量,以火炬花植株为目标,验证其对空间信息和光谱信息的一体化提取能力;随后进一步使用三维辐射传输模型构建具有垂直异质性特征的森林场景,模拟机载HSL设备实现森林的高光谱三维点云提取,结合植被指数和随机森林模型对场景中三种不同植被冠层的叶绿素浓度和类胡萝卜素浓度进行反演。结果表明:室内实验证实了HSL回波信息可以有效区分植株不同高度处光谱曲线的差异,火炬花上部红色叶片和下部绿色叶片的归一化植被指数分别小于和大于0.5;基于三维辐射传输模型成功构建了虚拟森林场景的机载HSL高光谱三维点云,在得到的24组植被指数中,有17组指数表现出良好的探测精度(平均绝对百分比误差MAPE<13%);植被叶绿素反演模型R^(2)达到0.93,上层、中层和下层的平均绝对误差MAE分别为6.26、3.40和2.81;类胡萝卜素反演模型R^(2)为0.91,上层、中层和下层的MAE分别为1.59、2.58和0.39。该研究显示出HSL设备是一种立体化提取植被光谱信息的有效手段,在探测森林等复杂植被场景的生化组分垂直分布方面具有巨大的应用潜力。

关键词：森林立体场景机载高光谱激光雷达三维辐射传输模型植被生化组分

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基于卷积神经网络的古陶瓷窑口甄别

光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 354-358页

作者：孙合杨周越黎思佳李丽闫灵通冯向前中国科学院高能物理研究所北京100049 中国科学院大学北京100049

古陶瓷作为中华文化的瑰宝,自古以来不仅在国内受到追捧,在国外同样被视若珍宝。伴随着古代商贸的进行,中国古陶瓷遍布全球各地,辗转流传被私人或博物馆收藏,还有部分古陶瓷经墓葬发掘以及沉船打捞后被收藏于博物馆,这类古陶瓷的产地溯... 详细信息

古陶瓷作为中华文化的瑰宝,自古以来不仅在国内受到追捧,在国外同样被视若珍宝。伴随着古代商贸的进行,中国古陶瓷遍布全球各地,辗转流传被私人或博物馆收藏,还有部分古陶瓷经墓葬发掘以及沉船打捞后被收藏于博物馆,这类古陶瓷的产地溯源一直以来都是陶瓷考古的重点,对于研究古代商贸和文化交流有重要的意义。通过便携式数码显微镜、分光光度计、X射线荧光等方法对从越窑后司岙、越窑寺龙口、龙泉枫洞岩窑、耀州窑发掘出土的青釉瓷样品进行分析测量,获得了来自四个窑青釉瓷样品的微观气泡尺寸分布特征、紫外可见近红外光谱特征、釉的成分数据。将来自四个窑青釉瓷样品的这三种特征作为变量建立卷积神经网络分类模型进行训练和验证,结果表明青釉瓷的微观气泡尺寸分布特征、紫外可见近红外光谱特征以及瓷釉成分数据均有效,但是不同特征的分类准确率差异非常明显。三十次随机划分训练集与测试集的模型训练平均准确率:微观气泡尺寸分布特征模型为75%,紫外可见近红外光谱特征模型为89.2%,成分数据模型为92.1%,成分数据模型准确率最高且训练集与测试集准确率相差最小。将基于不同特征训练好的模型参数保存进行融合后再训练发现基于紫外可见近红外光谱特征的模型与基于微观气泡尺寸分布特征模型融合后准确率提升至93.7%,而将三种特征的模型融合后准确率提升至最高的97.4%。五折交叉验证的结果表明多种特征融合后的模型可以有效避免出现单一特征模型对越窑后司岙以及越窑寺龙口样品交叉错判数较多的情况。综合来看基于卷积神经网络探索更多的古陶瓷有效分类特征对于实现古陶瓷的精准溯源是可行的。

关键词：卷积神经网络气泡紫外-可见-近红外光谱 X射线荧光青釉瓷

华北泥河湾盆地铺路哺乳动物群的磁性地层学定年

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地球物理学报 2024年第1期67卷 225-240页

作者：李嘉皓刘平高显丽中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院大学地球与行星科学学院计算地球动力学重点实验室北京100049 中国科学院大学北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站北京101408

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新... 详细信息

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新世哺乳动物化石.本文结合生物地层学和岩石地层学,对含铺路哺乳动物化石的河湖相沉积物,进行详细的岩石磁学及高分辨率的磁性地层学研究,旨在对铺路哺乳动物群进行精确定年.结果表明,铺路剖面河湖相沉积物的磁性矿物主要为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,平均粒度以准单畴为主.铺路剖面河湖相沉积物记录了布容正极性时(Brunhes normal chron)早期、松山负极性时(Matuyama reverse chron)、高斯正极性时(Gauss normal chron)和吉尔伯特负极性时(Gilbert reverse chron)晚期,铺路动物群产出在留尼旺(Réunion)地磁漂移之前,凯纳(Kaena)负极性亚时之后,年代约为3.0~2.2 Ma.本研究结果将广义泥河湾动物群的年代下限延至约3.0 Ma.此外,结合泥河湾盆地古气候学及古环境学研究结果,表明在上新世与更新世过渡期间,泥河湾动物群的演化受气候环境变化的影响,更适应干旱寒冷的生存环境.

关键词：泥河湾盆地磁性地层学泥河湾动物群铺路动物群晚上新世

基于演化视角的边缘区域新产业发展路径研究进展和述评

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地理科学进展 2024年第4期43卷 810-825页

作者：丁婧袁丰中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学南京学院南京211135

区域新产业发展路径是经济地理学研究的经典议题,演化转向为理解区域产业发展提供了新的视角。但经典的演化经济地理学理论关注点主要集中在具有优势条件且成功发展的核心地区,认为区域新产业的发展建立在历史形成的区域特定因素之上,... 详细信息

区域新产业发展路径是经济地理学研究的经典议题,演化转向为理解区域产业发展提供了新的视角。但经典的演化经济地理学理论关注点主要集中在具有优势条件且成功发展的核心地区,认为区域新产业的发展建立在历史形成的区域特定因素之上,因而难以解释产业基础薄弱、劳动力欠缺、知识技术水平较低的边缘区域新产业路径形成发展轨迹。为此,论文在综述生命周期、区位机会窗口(空间)、相关多样化和不相关多样化文献的基础上,总结边缘区域新产业发展路径形成演化过程及其与核心区域的异同和联系,并认为边缘区域新产业发展路径的形成受产业异质性、多尺度联系、进入方式和能动性的共同作用:①以渐进创新、所处发展阶段成熟、互动学习或特殊需求为特征的产业更可能在边缘区域出现;②边缘区域新产业路径的出现更多依赖于多尺度相互作用与外部联系的加强;③进入方式以路径移植、分化、扩展为主;④新产业发展路径形成与强化过程是多主体参与者发挥能动性的结果,通过感知识别和抓取发展机会、匹配新产业发展需求。最后,论文根据中国转型期语境以及核心—边缘关系动态探讨了未来可进一步研究的方面。论文为指导边缘区域转型升级、缩小区域发展差距提供理论借鉴。

关键词：演化经济地理学边缘区域产业路径能动性尺度

石榴子石中的“水”揭示喜马拉雅错热锂辉石伟晶岩快速形成

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岩石学报 2024年第2期40卷 465-483页

作者：朱丽群秦克章赵俊兴李俊瑜何畅通赵永能刘宇超中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

东西向延伸近2500km的高喜马拉雅淡色花岗岩带不仅是新生代印度-欧亚板块碰撞的产物,同时也与多种稀有金属矿床密切相关。近期,在高喜马拉雅中部的错热地区发现了多条锂辉石伟晶岩脉,为研究该地区岩浆分异演化过程、探索错热地区锂辉石... 详细信息

东西向延伸近2500km的高喜马拉雅淡色花岗岩带不仅是新生代印度-欧亚板块碰撞的产物,同时也与多种稀有金属矿床密切相关。近期,在高喜马拉雅中部的错热地区发现了多条锂辉石伟晶岩脉,为研究该地区岩浆分异演化过程、探索错热地区锂辉石伟晶岩成岩成矿时限提供了新材料。本文对该地区各类型淡色花岗岩及锂辉石伟晶岩中的石榴子石进行电子探针和傅里叶变换红外光谱分析,研究表明:错热地区花岗岩-伟晶岩体系中石榴子石属于岩浆成因的铁铝榴石-锰铝榴石系列,且可能存在多种OH取代机制;石榴子石主量元素及水含量记录了岩浆演化历程,水含量受Si、Fe、Ca、Mn影响;伴随岩性从石榴子石白云母花岗岩向锂辉石伟晶岩分异演化,石榴子石逐渐富锰、富水;在伟晶岩侵位后,还可能与围岩发生了混染并发生了流体丢失,导致石榴子石边部贫锰、贫水。此外,石榴子石氢扩散模拟可用于限定伟晶岩形成时限,热模拟结果显示2.5m宽的错热锂辉石伟晶岩脉自720℃侵位温度冷却至岩体中心温度低于450℃仅需24天,表明错热锂辉石伟晶岩冷却迅速,具有快速的形成速率。另外,石榴子石水含量与MnO/(MnO+FeO)值呈正相关关系,高水含量(>0.04%)的锰铝榴石可能是喜马拉雅伟晶岩Li-Be矿化的潜在指示标志。

关键词：石榴子石水扩散模型错热锂辉石伟晶岩高喜马拉雅淡色花岗岩