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人工智能技术在未来改进天气预报中的作用

科学通报 2024年第17期69卷 2336-2343页

作者：黄建平陈斌西部生态安全省部共建协同创新中心兰州730000 兰州大学大气科学学院兰州730000

天气预报一直是一个复杂而充满挑战的领域.由于大气系统是高度非线性,即使极其微小的变化也可能对大气运动产生不可预知的扰动,这种大气中普遍存在的“蝴蝶效应”也正是天气预报的难点所在[1].长期以来,天气预报主要依赖于传统的数值天... 详细信息

天气预报一直是一个复杂而充满挑战的领域.由于大气系统是高度非线性,即使极其微小的变化也可能对大气运动产生不可预知的扰动,这种大气中普遍存在的“蝴蝶效应”也正是天气预报的难点所在[1].长期以来,天气预报主要依赖于传统的数值天气预报模型.随着具有非线性学习能力的深度学习技术的崛起,气象领域开始应用人工智能模型.人工智能(artificial intelligence,AI)模型在短时预报、气象图像处理以及气候模拟等在内的多个气象领域的应用均有重要的突破[2,3].

关键词：人工智能技术图像处理天气预报气象领域蝴蝶效应大气运动短时预报气候模拟

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次季节尺度上的“暖北极-冷欧亚”模态

科学通报 2023年第14期68卷 1721-1722页

作者：黄建平谢永坤兰州大学西部生态安全协同创新中心兰州730000

1979年以来北极地区增暖的速率约为全球平均的4倍[1].从20世纪80年代末到21世纪10年代初,欧亚大陆冬季呈现变冷的趋势[2,3].这种暖-冷对比也存在于年际和年代际尺度[3~6],即“暖北极-冷欧亚”模态.这一模态被认为和中低纬的极端天气气... 详细信息

1979年以来北极地区增暖的速率约为全球平均的4倍[1].从20世纪80年代末到21世纪10年代初,欧亚大陆冬季呈现变冷的趋势[2,3].这种暖-冷对比也存在于年际和年代际尺度[3~6],即“暖北极-冷欧亚”模态.这一模态被认为和中低纬的极端天气气候事件有关[2~9],探索其成因及其在不同时间尺度的变化,已成为当前的研究热点.

关键词：欧亚大陆季节尺度北极中低纬研究热点模态 21世纪

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放牧强度对典型草原温室气体排放的影响

环境科学 2024年

作者：吴越强马文红李智勇祁乐内蒙古大学生态与环境学院草原生态安全省部共建协同创新中心蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室

不同放牧强度对典型草原生态系统温室气体排放影响的研究，对于制定草原生态系统适应性管理策略和内蒙古地区“双碳”目标实现起到重要作用. 为探究不同放牧强度对典型草原生态系统温室气排放的影响，设置了不放牧(CK)、轻度放牧(LG)、... 详细信息

不同放牧强度对典型草原生态系统温室气体排放影响的研究，对于制定草原生态系统适应性管理策略和内蒙古地区“双碳”目标实现起到重要作用. 为探究不同放牧强度对典型草原生态系统温室气排放的影响，设置了不放牧(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)这4种处理，利用静态暗箱-红外光谱法测定其温室气体排放通量. 结果表明：①生态系统呼吸和CH4排放通量存在明显的季节变化；HG处理较CK处理显著降低了生态系统呼吸排放总量的31.43%，CH4排放总量各处理间均不显著，HG处理较LG处理显著降低了N2O排放总量的94.03%(P 生态系统呼吸对数值均与土壤温度呈现极显著线性相关关系(P 生态系统呼吸与土壤含水量呈线性关系(P 草原生态系统的碳排放，但是也降低了植被生物量和土壤碳氮养分，因此不利于维持草地的生态平衡. 研究结果为评估放牧对草原生态系统源汇功能的影响提供了数据参考和理论支撑.

关键词：放牧强度温室气体典型草原土壤含水量土壤温度

盐分和重金属胁迫下AM真菌对小果白刺生长的影响

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华南农业大学学报 2022年第3期43卷 68-78页

作者：侯亚州罗俊清李雪崔曦贾冰冰刁风伟王立新郭伟内蒙古大学生态与环境学院/蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室/草原生态安全省部共建协同创新中心内蒙古呼和浩特010021

【目的】探究接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌对不同程度盐分和重金属胁迫下小果白刺Nitraria sibirica Pall.生长的影响,为重金属污染盐渍化土壤的植物−微生物联合修复提供科学依据和数据支持。【方法】采用温室盆栽的方... 详细信息

【目的】探究接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌对不同程度盐分和重金属胁迫下小果白刺Nitraria sibirica Pall.生长的影响,为重金属污染盐渍化土壤的植物−微生物联合修复提供科学依据和数据支持。【方法】采用温室盆栽的方法,模拟不同程度重金属Cd污染(干土中含0、2、5 mg·kg^(−1)Cd)NaCl型(干土中含0、1.5 g·kg^(−1)Na^(+))盐渍化土壤(Cd0Na0、Cd0Na1.5、Cd2Na0、Cd2Na1.5、Cd5Na0、Ca5Na1.5),研究接种AM真菌Funneliformis mosseae对Cd和NaCl胁迫下小果白刺的菌根侵染、元素吸收、离子平衡、生物量、Na^(+)和Cd含量与吸收的影响。【结果】在重金属Cd和NaCl胁迫下,接种***的植物根系平均菌根侵染率为12.68%~21.90%。与不接种CK相比,接种AM真菌使不同处理小果白刺总干质量增加101.35%~215.29%;地上部矿质营养元素增加47.55%~216.50%;地上部和根部Na^(+)含量显著降低,根部Na^(+)积累量显著增加;Cd2Na0、Cd2Na1.5、Cd5Na0和Cd5Na1.5处理的地上部Cd含量以及Cd2Na1.5、Cd5Na0和Cd5Na1.5处理的根部Cd含量显著降低;接种AM真菌调节了地上部和根部K+/Na^(+)、Ca^(2+)/Na^(+)和P^(5+)/Na^(+)离子平衡。【结论】AM真菌可通过促进营养元素吸收、调节植株体内离子平衡和影响Na^(+)、Cd吸收,缓解盐分和重金属胁迫对小果白刺生长的不利影响。

关键词：小果白刺盐渍化镉污染丛枝菌根真菌植物修复

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内蒙古高原湖滨湿地优势植物功能性状特征及其适应性

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生态学报 2022年第19期42卷 7773-7784页

作者：张睿刘华民寇欣徐智超于晓雯曹晓霭温璐马林芊王立新内蒙古大学生态与环境学院呼和浩特010021 草原生态安全省部共建协同创新中心呼和浩特010021 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室呼和浩特010021

受人类活动和气候变化的影响,湖泊湖滨带退化速度显著加快。植物功能性状的方法可以量化植物特征,预测植物对外界环境干扰的反应,有助于理解退化湖滨带湿地植物应对环境变化所表现出的适应机制,对湖泊湖滨湿地生态系统植被的恢复与重建... 详细信息

受人类活动和气候变化的影响,湖泊湖滨带退化速度显著加快。植物功能性状的方法可以量化植物特征,预测植物对外界环境干扰的反应,有助于理解退化湖滨带湿地植物应对环境变化所表现出的适应机制,对湖泊湖滨湿地生态系统植被的恢复与重建具有重要意义。在内蒙古高原典型湖泊湖滨湿地选取芦苇(Phragmites australis)、赖草(Leymus secalinus)、毛茛(Ranunculus japonicus)、鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)、碱蓬(Suaeda glauca)、盐角草(Salicornia europaea)和拂子茅(Calamagrostis epigeios)7种优势植物的叶片和根系作为研究对象,对不同湿地植物的11种功能性状变化规律及其与环境因子的关系进行研究。旨在探究环境变化影响下湖滨带湿地植物的物种分布和功能性状的差异,以及湿地植物在不同湖滨带湿地生境下的适应策略。在评估植物功能性状差异基础上,采用环境矩阵连接性状矩阵(RLQ)结合第四角分析(Fourth-Corner)的方法分析环境因子对植物功能性状的影响。结果表明,内蒙古湖滨带湿地中7种优势植物为了适应不同的环境的影响,植物的功能性状均产生不同程度的种间与种内变异,在湖滨带湿地中植物的植株高度、叶片碳含量、叶片氮含量、叶片碳氮比、比根长、根组织密度、根氮含量对环境变化的响应比较敏感,土壤pH与叶片干物质含量呈显著负相关;土壤盐分与植株高度、叶片碳含量和叶碳氮比显著负相关,与叶片氮含量、根组织密度显著正相关;土壤的总氮含量与植株高度显著正相关,与比根长显著负相关;土壤碳氮比与植株高度和叶片碳含量显著负相关,与植物比根长显著正相关;土壤容重与根氮含量显著负相关。研究表明内蒙古高原湖滨带湿地植物的功能性状受环境的作用强烈,植物采取了不同的性状策略来适应环境。

关键词：湿地植物功能性状土壤因子

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内蒙古生态安全时空演变特征及驱动力

生态学报 2021年第11期41卷 4354-4366页

作者：徐智超刘华民韩鹏陆学岩王立新温璐内蒙古大学生态与环境学院草原生态安全省部共建协同创新中心内蒙古自治区河流与湖泊重点实验室呼和浩特010021

生态安全是平衡社会经济与自然环境协调发展的重要保障,评价生态安全时空演变及驱动因素,对区域生态安全格局构建及可持续发展意义重大。基于本土化参数的生态足迹模型对1990—2018年内蒙古地区各盟市生态足迹、生态盈亏及生态压力指数... 详细信息

生态安全是平衡社会经济与自然环境协调发展的重要保障,评价生态安全时空演变及驱动因素,对区域生态安全格局构建及可持续发展意义重大。基于本土化参数的生态足迹模型对1990—2018年内蒙古地区各盟市生态足迹、生态盈亏及生态压力指数进行测算,采用熵权法构建综合指标体系,计算生态安全指数,评价区域生态安全及可持续发展状况,结合空间分析揭示其时空演化规律,并解析驱动因素。结果表明:1)研究期间内蒙古总体上呈“供不应求”的生态赤字状态,但生态承载增速大于生态足迹增速,2018年较1990年人均生态足迹和人均生态承载力分别提高了0.9—5.8倍和1.5—10.8倍,生态安全指数由大于5.0的不安全状态转变为小于4.0的安全状态,生态系统总体呈向好趋势发展。2)研究期间内蒙古地区生态足迹呈“东高西低”分布,生态承载力呈“中间高,两翼低”分布,生态安全重心向东北方向转移。3)经济水平、消费支出、产业结构是内蒙古地区生态安全及可持续发展的驱动因素,地理位置和气候因素是导致其空间差异的主导因子。

关键词：生态足迹生态承载力生态安全时空格局内蒙古

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岱海湖滨带湿地植物水分来源及利用策略研究

干旱区资源与环境 2020年第12期34卷 42-49页

作者：付昕宇刘华民于晓雯寇欣温璐董少刚王立新内蒙古大学生态与环境学院呼和浩特010021 草原生态安全省部共建协同创新中心呼和浩特010021 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室呼和浩特010021

湖滨带湿地生态修复是岱海水生态综合治理的关键环节之一,而探究湖滨带湿地植物水分利用策略则对湖滨带湿地植被的保护与恢复具有重要的理论与实践意义。文中以岱海湖滨带湿地为研究对象,基于氢氧稳定同位素(δ18O、δD)示踪技术,结合... 详细信息

湖滨带湿地生态修复是岱海水生态综合治理的关键环节之一,而探究湖滨带湿地植物水分利用策略则对湖滨带湿地植被的保护与恢复具有重要的理论与实践意义。文中以岱海湖滨带湿地为研究对象,基于氢氧稳定同位素(δ18O、δD)示踪技术,结合植物潜在水源(降水、土壤水、湖水、地下水),分析各水源氢氧同位素特征及植物对不同水源的利用比例。结果表明,湖滨带湿地主要草本植物均主要利用0~30cm表层土壤水分,但植株较大、根系较长的多年生草本植物在竞争激烈的情况下会向更深层次的土壤吸收水分,呈现出水分利用的生态位分离。芦苇和柽柳作为岱海湖滨带湿地植物群落的优势种,根系发达,对于水分利用具有较强的可塑性和适应性,可在浅层与深层土壤水之间转换。

关键词：岱海湖滨带湿地氢氧稳定同位素水分来源生态位

内蒙古自治区生态福利绩效评估及其驱动效应分解

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中国农业大学学报 2022年第10期27卷 196-211页

作者：姜世忠侯林秀费陶陆学岩哈斯娜温璐王立新内蒙古大学生态与环境学院/草原生态安全省部共建协同创新中心/内蒙古草地生态学重点实验室呼和浩特010021

为探究内蒙古地区经济发展与资源环境的可持续性关系,基于1998—2019年内蒙古地区12个盟市面板数据,通过计算生态福利绩效(Eco-welfare performance,EWP),将其分解为经济增长的福利效应和经济增长的生态效率2个驱动效应,并采用弹性系数... 详细信息

为探究内蒙古地区经济发展与资源环境的可持续性关系,基于1998—2019年内蒙古地区12个盟市面板数据,通过计算生态福利绩效(Eco-welfare performance,EWP),将其分解为经济增长的福利效应和经济增长的生态效率2个驱动效应,并采用弹性系数脱钩指数和数据包络分析法分别对影响各盟市经济增长的福利效应和生态效率进行分析和测算。结果表明:内蒙古各盟市的人类发展水平大幅度提高,且在空间上表现为自东向西上升的趋势,EWP总体上随时间呈下降趋势;内蒙古地区各盟市人类福祉增长与经济增长总体处于相对脱钩状态,全要素生产率(Total factor productivity,TFP)和绿色全要素生产率(Green total factor productivity,GTFP)不同程度提高,但后者一直低于前者,表明研究区经济增长质量在一定程度上受所消耗生态资本量的影响;此外,分析TFP和GTFP各分项指数时发现,技术进步指数在各分项指数中对经济增长的贡献最高,表明影响内蒙古地区经济增长的首要驱动力为技术进步。本研究可为内蒙古地区高质量绿色发展政策制定提供参考。

关键词：生态福利绩效生态足迹人类发展指数驱动力分析内蒙古

水利、政治与区域社会——以民国鸳鸯池水库建设为中心

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近代史研究 2021年第5期 67-80,160,F0003页

作者：张景平兰州大学历史文化学院、西部生态安全省部共建协同创新中心

竣工于1947年的甘肃省金塔县鸳鸯池水库是中国第一座大型现代化土坝水库。鸳鸯池水库建设以解决由灌溉纠纷引发的区域社会危机为根本目标,而其立项并非一帆风顺,主事者最终依托民国政府的西北边疆政策与抗战时期对"团结后方"的优先考量... 详细信息

竣工于1947年的甘肃省金塔县鸳鸯池水库是中国第一座大型现代化土坝水库。鸳鸯池水库建设以解决由灌溉纠纷引发的区域社会危机为根本目标,而其立项并非一帆风顺,主事者最终依托民国政府的西北边疆政策与抗战时期对"团结后方"的优先考量而获取了支持。水库施工环节,地方士绅阶层积极发挥自身在区域的重要影响力,形成以传统社会动员方式推动现代化水利工程施工的独特景观,体现出中国水利事业从传统向现代过渡的鲜明特点。水库建设过程中,技术人员推动建立流域协商机制与使工地管理文明化的一系列努力,对区域社会产生了远超灌溉效益之外的影响,在区域社会的现代化历程中起到了微妙作用。

关键词：水利史鸳鸯池水库张心一原素欣